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麒麟950被指缺乏架构创新,跑分再高也没用

2015/11/06
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小编语:作者有点没事找事吹毛求疵了有木有,好不容易我们有个跑分爆表的神级处理器产品,说什么架构无新意,在越来越多的应用领域,ARM 架构已成通用处理器和 ASSP 的不二选择,这是我们不可逆转的事实,手机领域也是如此,以我们起步晚、普遍跑得慢的芯片产业现状,又要架构创新、又要性能超越,简直是鱼和熊掌要兼得的节奏有木有;不过小编转念一想,不要被中国人一直以来急功近利的思想害了咱,只求捷径,不求精深,我们可以用 ARM 标准架构已成国际通用来安慰自己,但比起核心 IP 攥在别人手里,真正自主架构的芯片虽然是一条艰难的不可否认却是一条让人更感踏实的正确的路……

日前,业内期待的中国华为海思麒麟 950 手机芯片终于发布,由于具备多项所谓自主创新技术而在业内受到了广泛好评,甚至有媒体用“逆天”二字作为文章的标题来形容麒麟 950 的性能已经超越当下,甚至是未来主流移动芯片厂商相应的产品,例如三星 Exynos7420、高通骁龙 810(有的称超越了最新的 820),事实真的如表面看起来这般简单吗?

众所周知,芯片(包括移动芯片)产业,尽管影响其效能的因素很多,但简单来说起决定作用的就是架构和制程的创新。这点已经在传统 PC 芯片产业的竞争中得到了证明,最典型的表现就是此产业中英特尔与 AMD 的博弈。同样是基于 x86 架构,由于英特尔在架构上的创新要远超 AMD,并辅以制程的领先(业内知名的 Tick-Tock 模式),最终让 AMD 在 PC 芯片的竞争中败下阵来,只能以所谓的性价比作为 PC 芯片产业中的一种象征性的存在。如今这种竞争模式正在移动芯片产业中呈现重演之势。
 

 

与 PC 芯片产业中英特尔和 AMD 类似,在移动芯片产业中,几乎所有主流芯片厂商都是基于 ARM 架构,即无论是 MTK、三星、华为,还是高通,都采用了 ARM 官方的标准微架构“Cortex-A”,也就是所谓 ARM 的公版设计。尽管 ARM 的公版设计经过了 ARM 相关的测试,对于移动终端(例如智能手机)厂商可以做到时间与成本的节约,加速产品的上市时间,但其带来的负面影响也显而易见,就是芯片的同质化,并最终反映到智能手机的体验上。

值得一提的是,随着市场、用户和应用对于智能手机性能和体验要求的不断提升,ARM 架构也面临着性能与功耗的平衡,这也是为何在进入 64 位移动芯片时代,ARM 在公版设计中引入“big.little”架构的原因。以目前流行的 ARM Cortex-A53 和 Cortex-A57 为例,使用同样的 20nm 半导体工艺打造,都运行在 1.5GHz,单个 A53 核心 TDP(设计热功耗)约 300mW 左右,而工作单个 A57 核心 TDP 高达 3W,两者之间功耗相差近 10 倍。

从实用角度而言,功耗如此之大的 Cortex-A57 其实并不适合搭载在手机上,但 Cortex-A53 对于高端手机而言性能又不足。ARM 给出的解决手段是 A53 和 A57 混着用,组成所谓的“big.little”大小核结构,简单任务时 A57 核心休眠只启用 A53 核心,复杂任务时 A53、A57 一起上,不幸的是,A53 和 A57 的指令吞吐和缓存是互相独立的,如果某个应用需要在 A53 和 A57 之间切换运行, A53 和 A57 核心之间切换延迟最多可达毫秒级,别看是毫秒级,反映智能手机上最直接的体现要么就是应用的卡顿,要么就是功耗过高,惟一折中的方法就是利用制程来缓解。

这也是为何同是使用 ARM 公版设计,采用 14 纳米 FinFET 制程的三星 Exynos7420 整体表现(能耗比)优于同样使用 ARM 公版设计,但采用 20 纳米制程高通 810 的主要原因,而高通 810 备受诟病的所谓“发热”背后则是 ARM 公版设计和制程落后两方面因素叠加的结果,反映到市场竞争中,则是高通痛失三星 Galaxy S6 旗舰机芯片订单。

与三星和高通相比,目前在业内被称为最好手机芯片设计公司之一,同样采用 ARM 架构的苹果则没有出现过类似的问题,相反,其新近发布的 iPhone 6s 和 iPhone 6s Plus 上使用的 A9 芯片性能据称已经达到 PC 级芯片的性能水平,而这主要归功于苹果自主芯片架构的创新。

实际上早在 iPhone4 时,苹果就已经开始使用自主架构的芯片,并从 iPhone5 开始进一步将架构替换为自主的 Swift,这种采用架构自主创新的结果就是,尽管苹果 iPhone 的芯片主频落后(其实是实现了省电)同时期其他 Android 阵营旗舰几乎一半,但是性能不输,甚至超越,直至今天的 A9 大幅领先对手。更为重要的是,拥有芯片架构自主创新能力,意味着苹果能够以最大的自由度去优化任意一个应用程序的性能或者功耗表现。

如果说苹果是采用自主芯片架构在智能手机竞争中受益的典型代表,那么上述高通 810 的悲剧则是反面的代表。原因很简单,810 之前,高通一直采用自家芯片架构,并以此在手机芯片的竞争中形成与对手差异化的优势并大幅领先对手,只是到了 64 位时代,高通因为准备不足,为了参与竞争盲目放弃了自家芯片架构的设计,并首次“讨巧”般地直接采用了 ARM 的公版设计,结果就是功耗过高,贻误了市场机会,至少对高通造成了不利影响。

正是由于苹果因自主架构创新在手机芯片成功的示范作用及高通 810 放弃自主架构创新而遭遇的挫折,主流芯片厂商都将自主架构创新作为下一代手机芯片核心竞争力的关键。例如三星下一代的 Exynos M1 将首次采用其自主架构“猫鼬”,高通骁龙 820 采用自有架构“kryo”,而从曝光的相关测试数据看,因为采用自主架构创新,上述芯片的性能表现在得到大幅提升的同时,功耗则明显降低,同时提升了智能手机其他方面创新的空间。

相比之下,此次麒麟 950 芯片的发布,尽管颇受业内追捧,但我们没有看到代表未来芯片产业发展和竞争趋势的自主芯片架构的设计所带来的成果(其仍在照搬 ARM 的“big.little”架构),当然我们在此并非否认 ARM“big.little”架构及华为照搬这种做法的合理性、创新性及所带来的性能大幅提升的表现,毕竟诸多评测显示,麒麟 950 芯片已经让华为海思挤入全球手机芯片第一阵营,比肩于三星和高通,并直接带来其在智能手机市场竞争力的提升,但作为中国手机产业惟一有望挑战苹果和三星的厂商,不仅要着眼于现在,更要把握产业的发展趋势,只有这样。我们才能缩短挑战的差距和时间,甚至在未来超越,这恐怕才是麒麟 950 芯片逆天背后我们,包括华为海思理性思考的。

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ARM公司是一家知识产权(IP)供应商,主要为国际上其他的电子公司提供高性能RISC处理器、外设和系统芯片技术授权。目前,ARM公司的处理器内核已经成为便携通讯、手持计算设备、多媒体数字消费品等方案的RISC标准。公司1990年11月由Acorn、Apple和VLSI合并而成。

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