手机芯片厂商一年多款芯片，龙芯却是多年一款芯片，这里面除了手机芯片厂商人多钱多实力雄厚之外，还和龙芯凡事必亲力亲为有关。
GS464E虽然只比GS464多了一个字母E，但对GS464的改造是全方位的。
在指令系统方面，龙芯在MIPS64 R3的基础上进行了扩展，形成龙芯指令系统LoongISA。
在微结构方面，除了把访存功能部件从一个增加到两个外，还把Cache行大小从256位增加到512位，最后一级Cache从四路组相联提高到16路组相联，增加了多个层次的预取，把重排序缓存ROB从64项增加到128项，重命名寄存器个数从64个增加到128个，乱序发射队列由原来的定点和浮点各16项增加到定点16项、浮点24项、访存32项，重新构建了整个转移猜测模块等等。
此外，龙芯还用大量的测试程序对微结构进行了细节的磨合，局部优化达到三十多处。龙芯3A2000的多核互连模块和内存控制器也进行了性能优化。尤其是内存控制器的优化，可以大幅度提高访存频率和效率。
龙芯3A2000的物理设计采取了很多优化措施，初步建立起一套在主流EDA工具基础上的In-House的流程和工具，包括统一数据库支撑的设计平台，基于触发器聚类的定制时钟设计，深度层次化设计等。这套In-House的流程和工具比纯粹依赖EDA工具的单元级设计流程提升性能20%左右。
2014年11月初，3A2000交付流片。2015年4月10日，龙芯终于拿到了3A2000的盲封样片，连夜进行调试，到第二天早上三点多成功运行操作系统。随后的测试一切顺利，主频可以达到1GHz；SPEC CPU2006单核分值达到6-7分，是3A1000的3倍左右，尤其是以STREAM测试表征的访存带宽大幅度从3A1000的不到1GB/s上升到10GB/s，与市场主流处理器基本持平。在基于龙芯3A2000的桌面终端上进行各种办公应用明显流畅多不少。
不过，最早批次的3A2000有部分芯片在较高电压下运行不稳定，之后经过了测试，发现部分芯片通过ATE测试后功能还是不正常。为了解决这个问题，龙芯耗费1年多时间进行排查，终于解决在2016年初解决了问题。2016年7月，最终版的3A2000完成流片，芯片回来后经测试，原来的定制模块问题不复存在，芯片功能正常，而且ATE测试与功能测试一致性好。
龙芯3A2000最大的特点就是高度自主化——除了使用流片厂家提供的标准单元库、Memory Compiler生成的RAM、低速IO单元以及efuse单元以外，包括锁相环、HT PHY、DDR2/3 PHY、多端口寄存器堆、CAM、温度传感器等宏单元都是龙芯自己定制的，没有使用任何第三方的宏单元模块。由于样样工作自己做，因而全定制工作量颇为可观，拉长了龙芯的研发周期。
