华为海思麒麟950发布了 解密你不知道的真相

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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有很多,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。


移动芯片的同质化


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。


高通为何痛失三星Galaxy S6旗舰机芯片订单?


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。


苹果成功和高通的教训


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iPhone 4时,苹果就已经开始使用自主架构的芯片,并从iPhone 5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。


下一代手机芯片核心竞争力是什么?


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(其仍在用ARM的“big.LITTLE”架构),当然我们在此并非否认ARM“big.LITTLE”架构及华为做法的合理性、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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