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從海思麒麟看自主處理器離國內廠商有多遠?

2015-05-21

       國產智能手機的火爆大大振奮了國內廠商的士氣,也蠶食了霸主三星的市場份額。主打性價比的國產手機卻依然要依托高通驍龍處理器的強勁以及聯發科的低價。在意識到擁有自主處理器的重要性后,雖然國內IC設計公司紛紛發力,但效果如何?

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   說到國產自主手機處理器,最具代表性的就是目前國內領先的IC設計公司華為旗下海思,海思擁有麒麟系列處理器。在小米、魅族等手機都還在依靠高通或者聯 發科處理器來提升手機性價比之時,華為海思經過長期的發展,讓華為手機搭載上了自家的麒麟處理器,讓華為手機的自主化色彩更加濃烈。然而,華為麒麟處理器 真的夠自主嗎?

  搭載在智能手機上的處理器并非我們常說的CPU,而是SOC(System on   Chip,即片上系統)。從狹義角度講,它是信息系統核心的芯片集成,是將系統關鍵部件集成在一塊芯片上;從廣義角度講,SoC是一個微小型系統,如果說 中央處理器(CPU)是大腦,那么SoC就是包括大腦、心臟、眼睛和手的系統。SoC有兩個顯著的特點:一是硬件規模龐大,通常基于IP設計模式;二是軟 件比重大,需要進行軟硬件協同設計。城市相比農村的優勢很明顯,SoC也有類似城市的特點:配套齊全、交通便利、效率高。因此,衡量一款SOC的自主的程 度則要看其架構。由于手機產業的高速發展,許多廠商已經不再滿足于ARM公版的IP核架構,而是根據其指令集進一步優化架構,以獲得更好的性能與能耗比, 從而達到更快更省電更性能的目的,而這種架構我們就稱之為自主架構。

  那么在市場上有哪些真正的自主架構SOC?蘋果早年也是采用的 ARM公版處理器,但是從蘋果A6開始就自行設計SoC架構。蘋果A6是屬于蘋果自己定制的第一個SOC,它不屬于常規的cortex   a系列架構,嚴格的說,他不屬于A9,更不是A15,而是蘋果全新自主開發的架構,當然這個架構還是基于ARM開發,蘋果將這個架構取名為Swift,他 甚至使用的不是常規的ARMv7指令集,而是基于ARMv7修改得來,蘋果同樣命名為ARMv7s。

  高通早年一直以自主架構聞名,最開 始是基于ARMv7的Scorpion架構,隨后在驍龍S4系列處理器中開始啟用Krait架構。在近兩年市場競爭激烈的情況下,高通也開始嘗試公版的 ARM架構,但是目前又傳出消息稱高通下一代的Kyro架構也在研發當中,并且將首次應用于驍龍820處理器。

  從蘋果和高通的自主架構SOC介紹中我們可以看到雖然都是基于ARM開發,但是經過優化和定制,可以得到一個更佳的性能,也正因為通過這樣的優化和定制的SOC,才能稱得上是自主處理器。

  我們再來看麒麟處理器,采用國際上成熟的CPU核,即直接采用ARM提供的64位V8系列處理器核。因此,麒麟處理器從深層次上來說并不屬于真正的自主處理器。那么,自主處理器離國內廠商還有多遠?

   國內廠商目前的現狀是,以華為海思、瑞芯微、全志為代表的國內IC設計公司,采用基于ARM的CPU核心來做自己的SoC芯片,能夠快速推出系統級芯片 方案并占領市場,但這樣做出來的所謂國產芯片問題也很明顯,芯片中的處理器核心仍然依賴于國外芯片廠商,   就像我們之前拿現成的CPU、主板、內存去“攢電腦”一樣,只是現在變成了“攢芯片”,與國內智能手機廠商攢硬件的做法相似。

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       跳出智能手機SoC的圈子,我們看看真正意義上進行自主研發處理器核心的企業“龍芯”和“申威”兩家老牌單位。這兩家單位一直基于自主設計的CPU 核心架構進行研發并不斷更新換代。2014年11月,中科曙光面向服務器市場推出國產龍芯3B服務器,開始在商用服務器市場加快產業推廣,與此同時,龍芯 架構的性能不足等問題也在被不斷的詬病和質疑,最近,《中國科學:信息科學》期刊刊登了下一代龍芯架構的相關論文,介紹了新產品的具體改進與多項性能測試 數據,從數據上看,龍芯處理器的跑分并不輸于國際主流中檔處理器,其同頻性能已接近Intel  Ivy Bridge架構水平。

  國產龍芯一直是國產處理器的焦點,然而,架構的性能不足還是讓其成為強大的自主芯片的路走的很長。除了架構上的問題,與CPU產品發展配套的另一個重要層面是基礎軟件,而目前國內也沒有好的解決方案。

   通過縱觀手機SOC的企業以及真正自主研發處理器的兩家老牌企業來看,核心沒有自主架構成了自主處理器真正自主化的最大障礙。而需要多久去發展,我們看 到,三星處理器產品線一直都是采用的公版ARM架構,但是近來三星已經開始研發基ARM   v8架構的Morrgens新架構。這款自主架構SoC的代號為“Mongoose”。Mongoose的第一代產品被稱為“Exynos   M1”,與蘋果的Cyclone一樣也是基于ARMv8-A指令集修改而來。據業內人士透露,三星系統LSI部門花了四年時間研發64位處理器核心。

   三星在半導體方面具備一定的實力,其Exynos系列也有一定的市場份額,因此三星花費長達四年的時間去研發64位處理器核心,國內廠商勢必也需要四年 甚至更久。雖然智能手機市場風云變幻,但是要有真正自主的處理器卻需要花費大量時間和金錢,可以見得國內廠商離自主處理器的路還很遠。


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