从海思麒麟看自主处理器离国内厂商有多远?

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国产智能手机的火爆大大振奋了国内厂商的士气,也蚕食了霸主三星的市场份额。主打性价比的国产手机却依然要依托高通骁龙处理器的强劲以及联发科的低价。在意识到拥有自主处理器的重要性后,虽然国内IC设计公司纷纷发力,但效果如何?

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从海思麒麟看自主处理器离国内厂商有多远?

说到国产自主手机处理器,最具代表性的就是目前国内领先的IC设计公司华为旗下海思,海思拥有麒麟系列处理器。在小米、魅族等手机都还在依靠高通或者联发科处理器来提升手机性价比之时,华为海思经过长期的发展,让华为手机搭载上了自家的麒麟处理器,让华为手机的自主化色彩更加浓烈。然而,华为麒麟处理器真的够自主吗?

搭载在智能手机上的处理器并非我们常说的CPU,而是SOC(System on Chip,即片上系统)。从狭义角度讲,它是信息系统核心的芯片集成,是将系统关键部件集成在一块芯片上;从广义角度讲,SoC是一个微小型系统,如果说中央处理器(CPU)是大脑,那么SoC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统。SoC有两个显著的特点:一是硬件规模庞大,通常基于IP设计模式;二是软件比重大,需要进行软硬件协同设计。城市相比农村的优势很明显,SoC也有类似城市的特点:配套齐全、交通便利、效率高。因此,衡量一款SOC的自主的程度则要看其架构。由于手机产业的高速发展,许多厂商已经不再满足于ARM公版的IP核架构,而是根据其指令集进一步优化架构,以获得更好的性能与能耗比,从而达到更快更省电更性能的目的,而这种架构我们就称之为自主架构。

那么在市场上有哪些真正的自主架构SOC?苹果早年也是采用的ARM公版处理器,但是从苹果A6开始就自行设计SoC架构。苹果A6是属于苹果自己定制的第一个SOC,它不属于常规的cortex a系列架构,严格的说,他不属于A9,更不是A15,而是苹果全新自主开发的架构,当然这个架构还是基于ARM开发,苹果将这个架构取名为Swift,他甚至使用的不是常规的ARMv7指令集,而是基于ARMv7修改得来,苹果同样命名为ARMv7s。

高通早年一直以自主架构闻名,最开始是基于ARMv7的Scorpion架构,随后在骁龙S4系列处理器中开始启用Krait架构。在近两年市场竞争激烈的情况下,高通也开始尝试公版的ARM架构,但是目前又传出消息称高通下一代的Kyro架构也在研发当中,并且将首次应用于骁龙820处理器。

从苹果和高通的自主架构SOC介绍中我们可以看到虽然都是基于ARM开发,但是经过优化和定制,可以得到一个更佳的性能,也正因为通过这样的优化和定制的SOC,才能称得上是自主处理器。

我们再来看麒麟处理器,采用国际上成熟的CPU核,即直接采用ARM提供的64位V8系列处理器核。因此,麒麟处理器从深层次上来说并不属于真正的自主处理器。那么,自主处理器离国内厂商还有多远?

国内厂商目前的现状是,以华为海思、瑞芯微、全志为代表的国内IC设计公司,采用基于ARM的CPU核心来做自己的SoC芯片,能够快速推出系统级芯片方案并占领市场,但这样做出来的所谓国产芯片问题也很明显,芯片中的处理器核心仍然依赖于国外芯片厂商, 就像我们之前拿现成的CPU、主板、内存去“攒电脑”一样,只是现在变成了“攒芯片”,与国内智能手机厂商攒硬件的做法相似。

 

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跳出智能手机SoC的圈子,我们看看真正意义上进行自主研发处理器核心的企业“龙芯”和“申威”两家老牌单位。这两家单位一直基于自主设计的CPU核心架构进行研发并不断更新换代。2014年11月,中科曙光面向服务器市场推出国产龙芯3B服务器,开始在商用服务器市场加快产业推广,与此同时,龙芯架构的性能不足等问题也在被不断的诟病和质疑,最近,《中国科学:信息科学》期刊刊登了下一代龙芯架构的相关论文,介绍了新产品的具体改进与多项性能测试数据,从数据上看,龙芯处理器的跑分并不输于国际主流中档处理器,其同频性能已接近Intel Ivy Bridge架构水平。

国产龙芯一直是国产处理器的焦点,然而,架构的性能不足还是让其成为强大的自主芯片的路走的很长。除了架构上的问题,与CPU产品发展配套的另一个重要层面是基础软件,而目前国内也没有好的解决方案。

通过纵观手机SOC的企业以及真正自主研发处理器的两家老牌企业来看,核心没有自主架构成了自主处理器真正自主化的最大障碍。而需要多久去发展,我们看到,三星处理器产品线一直都是采用的公版ARM架构,但是近来三星已经开始研发基ARM v8架构的Morrgens新架构。这款自主架构SoC的代号为“Mongoose”。Mongoose的第一代产品被称为“Exynos M1”,与苹果的Cyclone一样也是基于ARMv8-A指令集修改而来。据业内人士透露,三星系统LSI部门花了四年时间研发64位处理器核心。

三星在半导体方面具备一定的实力,其Exynos系列也有一定的市场份额,因此三星花费长达四年的时间去研发64位处理器核心,国内厂商势必也需要四年甚至更久。虽然智能手机市场风云变幻,但是要有真正自主的处理器却需要花费大量时间和金钱,可以见得国内厂商离自主处理器的路还很远。

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