一文看懂龙芯3号开发全过程，这15年都经历了啥？

A2000和3A3000的全定制问题和若干其它问题的定位，都是基于通过JTAG接口控制的预先设计的调试模块，该调试模块可以控制和读出CPU内部所有触发器和RAM的内容，比起以前调3A1000、3B1000和3B1500方便多了。二是境内工艺的一致性比境外工艺有一定差距，包括不同批次的一致性，仿真模型和实际晶体管参数的一致性都和国外工艺有一定差距，设计时要多留些裕量，蒙特卡罗仿真也要把参数波动范围设大一些。

3A3000研制成功对自主CPU来说具有里程碑意义。首先，3A3000的通用处理性能已经跨过了国际通用处理器性能的第一个门槛，其单核SPEC CPU2006性能已经不低于ARM用于服务器的高端处理器、Intel的低端系列（凌动系列）处理器以及威盛处理器（这些处理器在1-4核环境下2GHz时单核SPEC CPU2006性能一般在8-10分之间，如果核数更多，由于最后一级Cache巨大，性能会有所提高），而且3A3000的访存带宽已经与AMD以及Intel的高端系列（酷睿系列）持平。这样的性能玩复杂的3D游戏可能还有差距，但对于以党政办公为代表的事务处理应用是足够了（如果软件做适当磨合优化，3A2000就够了）。龙芯3A3000跨过了国际通用处理器性能的第一个门槛后，也为下一步跨越第二个门槛（即达到Intel和AMD主流处理器的性能）打下了坚实的基础。其次，3A3000的通用处理性能超过了目前靠引进ARM和威盛技术发展的国内同类（四核）CPU。"十一五"开始的自主信息化应用试点发现第一代自主CPU通用处理性能不够的问题后，国内CPU研制单位均展开了第二代CPU的研发，并衍生出三条不同的技术路线。第一条是以龙芯和申威为代表的"研"的路线，即通过分析第一代产品应用中发现的问题进行自主研发升级。第二条是"攒"的路线，即使用国外的处理器核"攒"SOC，并在此基础上对处理器核进行局部优化。第三条是"O（ODM）"的路线，即中国人掏钱请外国人干，目前主要是把国外/境外已有的现成设计直接拿过来换成中国的品牌。由于自主研发路线在"十一五"期间走了弯路，很多人对自主研发路线产生了疑虑，觉得此路不通，因此"核高基"在"十二五"期间主要支持以ARM的处理器核"攒"SOC的路线和"O"威盛的路线为主。一是钱多，二是引进别人的产品省时间，加上龙芯3A2000与境内工艺磨合，在产品化方面花了较多时间，从2014年年底到2016年年初大约一年半的时间，采用引进技术的CPU大肆攻击自主CPU性能不行，要求在已有的自主信息化试点中换掉龙芯（而且确实换掉了一些），给龙芯造成很大压力。

3A3000的通用处理性能超过引进的ARM和威盛技术的CPU，加上前些日子使用申威处理器的"太湖之光"高性能机取得世界第一的好成绩，充分说明不论是通用CPU还是高性能机专用CPU，自主研发的道路都是走得通的，不仅安全性好，性能也高。尤其是通过自主研发形成持续改进能力后，未来的后劲更足。可以说，在与引进CPU的技术路线的斗争中，龙芯3A3000是抗日战争的石牌保卫战，是解放战争的济南战役，拉开了自主CPU战略反攻的序幕。尤其值得指出的是，龙芯3A3000的研制没有得到任何国家项目的补助，是完全由企业自己掏钱研制的自主通用CPU，也具有里程碑意义。

根据Tick-Tock策略，我们制定了龙芯3号系列下一步研制计划。四核龙芯3A4000为Tock，继续使用目前的28nm工艺，争取主频达到2GHz以上，SPEC CPU2006单核分值达到20分以上。3A4000的主要结构优化包括：增加256位的向量指令，增加片内安全机制，以及进一步通过微结构优化提高流水线效率，争取每GHz的单核SPEC CPU2006分值达到10分（目前3A3000每GHz的单核SPEC CPU2006分值为7分，ARM的高端处理器为5-6分，X86主流处理器为10-15分）。目前3A4000的研制工作已经展开。在3A4000之后将研制Tick阶段的新一代处理器，初步考虑使用16nm或14nm的工艺以及3A4000的处理器核研制16核的龙芯3C。经过3A4000的又一轮优化，龙芯的处理器核微结构已经基本到位，是时候把2013年5月暂停的16核龙芯3C重新提上日程了。

十年以来，我们先后研制了龙芯3A1000、3B1000、3B1500、3A2000/3B2000、3A3000/3B3000五款龙芯3号系列芯片，大的流片版本12个，小的流片版本（只改几层掩膜板）6个，碰到了各种各样的问题，经历了很多坎坷。为什么龙芯CPU的研制经历这么多坎坷呢？除了龙芯的质量流程需要持续改进以外（最近结合3A2000和3A3000的全定制问题正在举一反三，并完善全定制流程），究其根本原因，是因为我们坚持芯片中的核心模块自己研制。前面提到的龙芯3号研制过程中碰到的问题，都是包括CPU、HT控制器、内存控制器、全定制寄存器堆