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麒麟950被指缺乏架構(gòu)創(chuàng)新,跑分再高也沒(méi)用

2015/11/06
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小編語(yǔ):作者有點(diǎn)沒(méi)事找事吹毛求疵了有木有,好不容易我們有個(gè)跑分爆表的神級(jí)處理器產(chǎn)品,說(shuō)什么架構(gòu)無(wú)新意,在越來(lái)越多的應(yīng)用領(lǐng)域,ARM 架構(gòu)已成通用處理器和 ASSP 的不二選擇,這是我們不可逆轉(zhuǎn)的事實(shí),手機(jī)領(lǐng)域也是如此,以我們起步晚、普遍跑得慢的芯片產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀,又要架構(gòu)創(chuàng)新、又要性能超越,簡(jiǎn)直是魚(yú)和熊掌要兼得的節(jié)奏有木有;不過(guò)小編轉(zhuǎn)念一想,不要被中國(guó)人一直以來(lái)急功近利的思想害了咱,只求捷徑,不求精深,我們可以用 ARM 標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)已成國(guó)際通用來(lái)安慰自己,但比起核心 IP 攥在別人手里,真正自主架構(gòu)的芯片雖然是一條艱難的不可否認(rèn)卻是一條讓人更感踏實(shí)的正確的路……

日前,業(yè)內(nèi)期待的中國(guó)華為海思麒麟 950 手機(jī)芯片終于發(fā)布,由于具備多項(xiàng)所謂自主創(chuàng)新技術(shù)而在業(yè)內(nèi)受到了廣泛好評(píng),甚至有媒體用“逆天”二字作為文章的標(biāo)題來(lái)形容麒麟 950 的性能已經(jīng)超越當(dāng)下,甚至是未來(lái)主流移動(dòng)芯片廠商相應(yīng)的產(chǎn)品,例如三星 Exynos7420、高通驍龍 810(有的稱超越了最新的 820),事實(shí)真的如表面看起來(lái)這般簡(jiǎn)單嗎?

眾所周知,芯片(包括移動(dòng)芯片)產(chǎn)業(yè),盡管影響其效能的因素很多,但簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)起決定作用的就是架構(gòu)和制程的創(chuàng)新。這點(diǎn)已經(jīng)在傳統(tǒng) PC 芯片產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中得到了證明,最典型的表現(xiàn)就是此產(chǎn)業(yè)中英特爾AMD 的博弈。同樣是基于 x86 架構(gòu),由于英特爾在架構(gòu)上的創(chuàng)新要遠(yuǎn)超 AMD,并輔以制程的領(lǐng)先(業(yè)內(nèi)知名的 Tick-Tock 模式),最終讓 AMD 在 PC 芯片的競(jìng)爭(zhēng)中敗下陣來(lái),只能以所謂的性價(jià)比作為 PC 芯片產(chǎn)業(yè)中的一種象征性的存在。如今這種競(jìng)爭(zhēng)模式正在移動(dòng)芯片產(chǎn)業(yè)中呈現(xiàn)重演之勢(shì)。
 

 

與 PC 芯片產(chǎn)業(yè)中英特爾和 AMD 類似,在移動(dòng)芯片產(chǎn)業(yè)中,幾乎所有主流芯片廠商都是基于 ARM 架構(gòu),即無(wú)論是 MTK、三星、華為,還是高通,都采用了 ARM 官方的標(biāo)準(zhǔn)微架構(gòu)“Cortex-A”,也就是所謂 ARM 的公版設(shè)計(jì)。盡管 ARM 的公版設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)了 ARM 相關(guān)的測(cè)試,對(duì)于移動(dòng)終端(例如智能手機(jī))廠商可以做到時(shí)間與成本的節(jié)約,加速產(chǎn)品的上市時(shí)間,但其帶來(lái)的負(fù)面影響也顯而易見(jiàn),就是芯片的同質(zhì)化,并最終反映到智能手機(jī)的體驗(yàn)上。

值得一提的是,隨著市場(chǎng)、用戶和應(yīng)用對(duì)于智能手機(jī)性能和體驗(yàn)要求的不斷提升,ARM 架構(gòu)也面臨著性能與功耗的平衡,這也是為何在進(jìn)入 64 位移動(dòng)芯片時(shí)代,ARM 在公版設(shè)計(jì)中引入“big.little”架構(gòu)的原因。以目前流行的 ARM Cortex-A53 和 Cortex-A57 為例,使用同樣的 20nm 半導(dǎo)體工藝打造,都運(yùn)行在 1.5GHz,單個(gè) A53 核心 TDP(設(shè)計(jì)熱功耗)約 300mW 左右,而工作單個(gè) A57 核心 TDP 高達(dá) 3W,兩者之間功耗相差近 10 倍。

從實(shí)用角度而言,功耗如此之大的 Cortex-A57 其實(shí)并不適合搭載在手機(jī)上,但 Cortex-A53 對(duì)于高端手機(jī)而言性能又不足。ARM 給出的解決手段是 A53 和 A57 混著用,組成所謂的“big.little”大小核結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)單任務(wù)時(shí) A57 核心休眠只啟用 A53 核心,復(fù)雜任務(wù)時(shí) A53、A57 一起上,不幸的是,A53 和 A57 的指令吞吐和緩存是互相獨(dú)立的,如果某個(gè)應(yīng)用需要在 A53 和 A57 之間切換運(yùn)行, A53 和 A57 核心之間切換延遲最多可達(dá)毫秒級(jí),別看是毫秒級(jí),反映智能手機(jī)上最直接的體現(xiàn)要么就是應(yīng)用的卡頓,要么就是功耗過(guò)高,惟一折中的方法就是利用制程來(lái)緩解。

這也是為何同是使用 ARM 公版設(shè)計(jì),采用 14 納米 FinFET 制程的三星 Exynos7420 整體表現(xiàn)(能耗比)優(yōu)于同樣使用 ARM 公版設(shè)計(jì),但采用 20 納米制程高通 810 的主要原因,而高通 810 備受詬病的所謂“發(fā)熱”背后則是 ARM 公版設(shè)計(jì)和制程落后兩方面因素疊加的結(jié)果,反映到市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中,則是高通痛失三星 Galaxy S6 旗艦機(jī)芯片訂單。

與三星和高通相比,目前在業(yè)內(nèi)被稱為最好手機(jī)芯片設(shè)計(jì)公司之一,同樣采用 ARM 架構(gòu)的蘋(píng)果則沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)類似的問(wèn)題,相反,其新近發(fā)布的 iPhone 6s 和 iPhone 6s Plus 上使用的 A9 芯片性能據(jù)稱已經(jīng)達(dá)到 PC 級(jí)芯片的性能水平,而這主要?dú)w功于蘋(píng)果自主芯片架構(gòu)的創(chuàng)新。

實(shí)際上早在 iPhone4 時(shí),蘋(píng)果就已經(jīng)開(kāi)始使用自主架構(gòu)的芯片,并從 iPhone5 開(kāi)始進(jìn)一步將架構(gòu)替換為自主的 Swift,這種采用架構(gòu)自主創(chuàng)新的結(jié)果就是,盡管蘋(píng)果 iPhone 的芯片主頻落后(其實(shí)是實(shí)現(xiàn)了省電)同時(shí)期其他 Android 陣營(yíng)旗艦幾乎一半,但是性能不輸,甚至超越,直至今天的 A9 大幅領(lǐng)先對(duì)手。更為重要的是,擁有芯片架構(gòu)自主創(chuàng)新能力,意味著蘋(píng)果能夠以最大的自由度去優(yōu)化任意一個(gè)應(yīng)用程序的性能或者功耗表現(xiàn)。

如果說(shuō)蘋(píng)果是采用自主芯片架構(gòu)在智能手機(jī)競(jìng)爭(zhēng)中受益的典型代表,那么上述高通 810 的悲劇則是反面的代表。原因很簡(jiǎn)單,810 之前,高通一直采用自家芯片架構(gòu),并以此在手機(jī)芯片的競(jìng)爭(zhēng)中形成與對(duì)手差異化的優(yōu)勢(shì)并大幅領(lǐng)先對(duì)手,只是到了 64 位時(shí)代,高通因?yàn)闇?zhǔn)備不足,為了參與競(jìng)爭(zhēng)盲目放棄了自家芯片架構(gòu)的設(shè)計(jì),并首次“討巧”般地直接采用了 ARM 的公版設(shè)計(jì),結(jié)果就是功耗過(guò)高,貽誤了市場(chǎng)機(jī)會(huì),至少對(duì)高通造成了不利影響。

正是由于蘋(píng)果因自主架構(gòu)創(chuàng)新在手機(jī)芯片成功的示范作用及高通 810 放棄自主架構(gòu)創(chuàng)新而遭遇的挫折,主流芯片廠商都將自主架構(gòu)創(chuàng)新作為下一代手機(jī)芯片核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。例如三星下一代的 Exynos M1 將首次采用其自主架構(gòu)“貓鼬”,高通驍龍 820 采用自有架構(gòu)“kryo”,而從曝光的相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)看,因?yàn)椴捎米灾骷軜?gòu)創(chuàng)新,上述芯片的性能表現(xiàn)在得到大幅提升的同時(shí),功耗則明顯降低,同時(shí)提升了智能手機(jī)其他方面創(chuàng)新的空間。

相比之下,此次麒麟 950 芯片的發(fā)布,盡管頗受業(yè)內(nèi)追捧,但我們沒(méi)有看到代表未來(lái)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)的自主芯片架構(gòu)的設(shè)計(jì)所帶來(lái)的成果(其仍在照搬 ARM 的“big.little”架構(gòu)),當(dāng)然我們?cè)诖瞬⒎欠裾J(rèn) ARM“big.little”架構(gòu)及華為照搬這種做法的合理性、創(chuàng)新性及所帶來(lái)的性能大幅提升的表現(xiàn),畢竟諸多評(píng)測(cè)顯示,麒麟 950 芯片已經(jīng)讓華為海思擠入全球手機(jī)芯片第一陣營(yíng),比肩于三星和高通,并直接帶來(lái)其在智能手機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的提升,但作為中國(guó)手機(jī)產(chǎn)業(yè)惟一有望挑戰(zhàn)蘋(píng)果和三星的廠商,不僅要著眼于現(xiàn)在,更要把握產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),只有這樣。我們才能縮短挑戰(zhàn)的差距和時(shí)間,甚至在未來(lái)超越,這恐怕才是麒麟 950 芯片逆天背后我們,包括華為海思理性思考的。

Arm

Arm

ARM公司是一家知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)供應(yīng)商,主要為國(guó)際上其他的電子公司提供高性能RISC處理器、外設(shè)和系統(tǒng)芯片技術(shù)授權(quán)。目前,ARM公司的處理器內(nèi)核已經(jīng)成為便攜通訊、手持計(jì)算設(shè)備、多媒體數(shù)字消費(fèi)品等方案的RISC標(biāo)準(zhǔn)。公司1990年11月由Acorn、Apple和VLSI合并而成。

ARM公司是一家知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)供應(yīng)商,主要為國(guó)際上其他的電子公司提供高性能RISC處理器、外設(shè)和系統(tǒng)芯片技術(shù)授權(quán)。目前,ARM公司的處理器內(nèi)核已經(jīng)成為便攜通訊、手持計(jì)算設(shè)備、多媒體數(shù)字消費(fèi)品等方案的RISC標(biāo)準(zhǔn)。公司1990年11月由Acorn、Apple和VLSI合并而成。收起

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