龙芯中科研究报告:国产CPU龙头构建自主软硬件生态

2001 年龙芯在中科院计算所开始研发,2010 年龙芯中科开始市场化运作。龙芯于 2001 年在中科院计算所开始研发,得到中科院、国家自然科学基金、863、973、核高基 等项目的大力支持。胡伟武作为总设计师,从 2001 年起投身于龙芯处理器的研制工作, 先后主持完成龙芯 1 号、龙芯 2 号、龙芯 3 号系列处理器的研制。2008 年 3 月,龙芯中 科前身龙芯服务由北京海淀中科计算技术转移中心和中科算源共同出资设立,开始进行处 理器产品产业化的前期探索。2010 年,龙芯中科开始市场化运作,着眼于研发符合客户 需求和具有市场竞争力的处理器产品,包括早期在计算所实验开发的基础上进行产品化验 证及推广,并结合市场需求研发新产品。后续十余年中,龙芯中科坚持自主研发,陆续推 出了针对不同应用场景的龙芯 1 号系列、龙芯 2 号系列、龙芯 3 号系列处理器及配套芯片。

(3)2020 年以后:爆发阶段。 2020 年,四核龙芯 3A5000/3B5000 处理器研制成功,基于龙芯 3A4000/3B4000 进 行工艺升级,同时处理器核升级为 LA464 微结构,主频 2.3-2.5GHz,性能接近 Intel 于 2015 年推出的 Skylake 系列和 AMD 于 2017 年推出的 Zen1 的水平,产品性能与 Intel 差距约 5 年。 2021 年,龙芯中科正式推出 LoongArch 自主指令集,未来公司开发的处理器产品将 全部基于 LoongArch。龙芯 7A2000 完成流片,相对于原先的 2D GPU,新 GPU 已经实 现 3D,在桥片升级之后可以节省掉独显芯片,进一步降低成本,提升产品的竞争力。发 布基于 LoongArch 自主指令系统打造的龙芯 3C5000L,作为龙芯中科首款服务器专用芯 片,已经具备了高端商用服务器的竞争力。

2022 年,龙芯正式发布了面向通用计算、大型数据中心、云计算中心的计算需求的 龙芯 3C5000 服务器处理器,16 核心单芯片 unixbench 分值 9500 以上,双精度计算能力 达 560GFlops,16 核处理器峰值性能与典型 ARM 64 核处理器的峰值性能相当,产品性 能与 Intel/AMD 的同类产品差距约 4 年。此外,龙芯发布新一代龙芯 3 号系列处理器配套 桥片龙芯 7A2000,相较于前一代产品,龙芯 7A2000 高速 I/O 接口达到市场主流水平, 桥片中的自研 GPU 模块搭配独立显存,可形成独显方案,提高龙芯计算机的性价比。 2023 年,龙芯计划推出下一代 3A6000 系列 CPU,预计 IPC 和主频都会提升,龙芯 3A6000 处理器单核 SPEC CPU 2006 定点/浮点 base 分值预计将从 26/28 分提高到 35/45 分,分别提升 37%及 68%,达到市场主流水平,有望进一步缩小与 Intel/AMD 产品的差 距。

公司主营业务为龙芯处理器及配套芯片的研制、销售及服务,依据应用领域可分为信 息化类、工控类等。目前,龙芯中科基于信息系统和工控系统两条主线开展产业生态建设, 面向网络安全、办公与业务信息化、工控及物联网等领域,系列产品在电子政务、能源、 交通、金融、电信、教育等行业领域已获得广泛应用。

——信息化类芯片产品主要应用于关键信息基础设施领域的桌面和服务器。主要为龙 芯 3 号系列芯片,应用于 PC、服务器等领域,满足关键信息基础设施领域的应用需求, 系列产品在电子政务、金融、电信、教育等行业领域已获得广泛应用。2019、2020 年受 益信创市场爆发增长,后续市场有望继续渗透率提升,并随行业信创和未来进入开放市场 打开空间。

——工控类芯片产品主要应用于关键信息基础设施领域的控制和通讯系统。主要为龙 芯 1 号、2 号及部分 3 号工业级芯片,面向嵌入式专用设备、工业控制与终端等,如物联 终端、仪器设备、数据采集、网络设备、行业终端、智能制造等,系列产品在网安通信、 能源、交通等行业领域已获得广泛应用。随着公司推出的工控类芯片产品的拓展性、应用 领域细分市场的丰富性增加,工控类芯片销售收入有望稳步增长。

——解决方案主要包含硬件模块产品和技术服务。销售硬件模块产品并非公司的主要 发展方向,主要系根据客户要求提供已有产品,该部分收入随着公司客户基础扩大、客户 关系加深而不断增加。

龙芯中科研制的芯片包括龙芯 1 号、龙芯 2 号、龙芯 3 号三大系列处理器芯片及桥片 等配套芯片。龙芯 1 号、2 号、3 号处理器芯片及配套芯片的主要客户是板卡、整机厂商。 1) 龙芯 1 号系列为低功耗、低成本专用嵌入式 SoC 或 MCU 处理器,通常集成 1 个 32 位低功耗处理器核,应用场景面向嵌入式专用应用领域,如物联终端、仪器设 备、数据采集等。 2) 龙芯 2 号系列为低功耗通用处理器,采用单芯片 SoC 设计,通常集成 1-4 个 64 位低功耗处理器核,应用场景面向工业控制与终端等领域,如网络设备、行业终 端、智能制造等。2021 年开始,龙芯 2K 系列在实现与原有版本的引脚和接口兼 容的基础上,处理器核更新为基于龙芯自主指令系统架构 LoongArch(龙架构) 的 LA264 处理器核。 3) 龙芯 3 号系列为高性能通用处理器,通常集成 4 个及以上 64 位高性能处理器核, 其中 3A5000 桌面服务器处理系统和 3C5000 服务器处理系统性能已经国内领先。 3 号 CPU 通常与桥片配套使用,应用场景面向桌面和服务器等信息化领域。 4) 配套芯片包括桥片及正在研发尚未实现销售的电源芯片、时钟芯片等,其中桥片 主要与龙芯 3 号系列处理器配套使用和销售,电源芯片和时钟芯片主要与龙芯 2 号、龙芯 3 号系列处理器配套使用。

公司董事长、总经理、首席科学家胡伟武博士是龙芯总设计师,从 2001 年起投身于 龙芯处理器的研制工作。胡伟武博士先后主持完成了龙芯 1 号、龙芯 2 号、龙芯 3 号系列 处理器的研制。胡伟武博士作为龙芯中科的首席科学家全面主持龙芯中科的技术工作,组 织规划龙芯研发线路图,组织领导新产品的研发,承担国家项目 10 余项,发表论文 50 余 篇,撰写 3 本专著,获得多项奖项。 公司核心技术人员多在中科院计算所学习或工作过,参与了龙芯处理器的早期研发工 作。公司核心技术人员中范宝峡、高翔、张戈、杨旭、杨梁均为工学博士,有过在中科院 计算所学习或工作经历,并参与过龙芯多款产品的开发和研制,为龙芯系列处理器产品的 研制做出了重要贡献。

天童芯源合计控制公司 30.17%股份,为公司控股股东。截至 2022 年 6 月 24 日,天 童芯源直接持有公司 21.53%的股份,为公司控股股东,同时天童芯源也是股东芯源投资 (3.22%)、天童芯正(3.22%)、天童芯国(2.20%)的执行事务合伙人,合计控制公司 30.17%的股份。此外,中科算源(19.32。

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