華為躋身全球芯片第一陣營 逆天背后更需理性

文/孫永杰（微信公眾號：班門弄斧）

日前，業(yè)內期待的中國華為海思麒麟950手機芯片終于發(fā)布，由于具備多項所謂自主創(chuàng)新技術而在業(yè)內受到了廣泛好評，甚至有媒體用“逆天”二字作為文章的標題來形容麒麟950的性能已經(jīng)超越當下，甚至是未來主流移動芯片廠商相應的產(chǎn)品，例如三星Exynos7420、高通驍龍810（有的稱超越了最新的820），事實真的如表面看起來這般簡單嗎？

眾所周知，芯片（包括移動芯片）產(chǎn)業(yè)，盡管影響其效能的因素很多，但簡單來說起決定作用的就是架構和制程的創(chuàng)新。這點已經(jīng)在傳統(tǒng)PC芯片產(chǎn)業(yè)的競爭中得到了證明，最典型的表現(xiàn)就是此產(chǎn)業(yè)中英特爾與AMD的博弈。同樣是基于x86架構，由于英特爾在架構上的創(chuàng)新要遠超AMD，并輔以制程的領先（業(yè)內知名的Tick-Tock模式），最終讓AMD在PC芯片的競爭中敗下陣來，只能以所謂的性價比作為PC芯片產(chǎn)業(yè)中的一種象征性的存在。如今這種競爭模式正在移動芯片產(chǎn)業(yè)中呈現(xiàn)重演之勢。

與PC芯片產(chǎn)業(yè)中英特爾和AMD類似，在移動芯片產(chǎn)業(yè)中，幾乎所有主流芯片廠商都是基于ARM架構，即無論是MTK、三星、華為，還是高通，都采用了ARM官方的標準微架構“Cortex-A”，也就是所謂ARM的公版設計。盡管ARM的公版設計經(jīng)過了ARM相關的測試，對于移動終端（例如智能手機）廠商可以做到時間與成本的節(jié)約，加速產(chǎn)品的上市時間，但其帶來的負面影響也顯而易見，就是芯片的同質化，并最終反映到智能手機的體驗上。

值得一提的是，隨著市場、用戶和應用對于智能手機性能和體驗要求的不斷提升，ARM架構也面臨著性能與功耗的平衡，這也是為何在進入64位移動芯片時代，ARM在公版設計中引入“big.little”架構的原因。以目前流行的ARM Cortex-A53和Cortex-A57為例，使用同樣的20nm半導體工藝打造，都運行在1.5GHz，單個A53核心TDP（設計熱功耗）約300mW左右，而工作單個A57核心TDP高達3W，兩者之間功耗相差近10倍。

從實用角度而言，功耗如此之大的Cortex-A57其實并不適合搭載在手機上，但Cortex-A53對于高端手機而言性能又不足。ARM給出的解決手段是A53和A57混著用，組成所謂的“big.little”大小核結構，簡單任務時A57核心休眠只啟用A53核心，復雜任務時A53、A57一起上，不幸的是，A53和A57的指令吞吐和緩存是互相獨立的，如果某個應用需要在A53和A57之間切換運行， A53和A57核心之間切換延遲最多可達毫秒級，別看是毫秒級，反映智能手機上最直接的體現(xiàn)要么就是應用的卡頓，要么就是功耗過高，惟一折中的方法就是利用制程來緩解。

這也是為何同是使用ARM公版設計，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公版設計，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公版設計和制程落后兩方面因素疊加的結果，反映到市場競爭中，則是高通痛失三星Galaxy S6旗艦機芯片訂單。

與三星和高通相比，目前在業(yè)內被稱為最好手機芯片設計公司之一，同樣采用ARM架構的蘋果則沒有出現(xiàn)過類似的問題，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)達到PC級芯片的性能水平，而這主要歸功于蘋果自主芯片架構的創(chuàng)新。

實際上早在iPhone4時，蘋果就已經(jīng)開始使用自主架構的芯片，并從iPhone5開始進一步將架構替換為自主的Swift，這種采用架構自主創(chuàng)新的結果就是，盡管蘋果iPhone的芯片主頻落后（其實是實現(xiàn)了省電）同時期其他Android陣營旗艦幾乎一半，但是性能不輸，甚至超越，直至今天的A9大幅領先對手。更為重要的是，擁有芯片架構自主創(chuàng)新能力，意味著蘋果能夠以最大的自由度去優(yōu)化任意一個應用程序的性能或者功耗表現(xiàn)。

如果說蘋果是采用自主芯片架構在智能手機競爭中受益的典型代表，那么上述高通810的悲劇則是反面的代表。原因很簡單，810之前，高通一直采用自家芯片架構，并以此在手機芯片的競爭中形成與對手差異化的優(yōu)勢并大幅領先對手，只是到了64位時代，高通因為準備不足，為了參與競爭盲目放棄了自家芯片架構的設計，并首次“討巧”般地直接采用了ARM的公版設計，結果就是功耗過高，貽誤了市場機會，至少對高通造成了不利影響。

正是由于蘋果因自主架構創(chuàng)新在手機芯片成功的示范作用及高通810放棄自主架構創(chuàng)新而遭遇的挫折，主流芯片廠商都將自主架構創(chuàng)新作為下一代手機芯片核心競爭力的關鍵。例如三星下一代的Exynos M1將首次采用其自主架構“貓鼬”，高通驍龍820采用自有架構“kryo”，而從曝光的相關測試數(shù)據(jù)看，因為采用自主架構創(chuàng)新，上述芯片的性能表現(xiàn)在得到大幅提升的同時，功耗則明顯降低，同時提升了智能手機其他方面創(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)內追捧，但我們沒有看到代表未來芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展和競爭趨勢的自主芯片架構的設計所帶來的成果（其仍在照搬ARM的“big.little”架構），當然我們在此并非否認ARM“big.little”架構及華為照搬這種做法的合理性、創(chuàng)新性及所帶來的性能大幅提升的表現(xiàn)，畢竟諸多評測顯示，麒麟950芯片已經(jīng)讓華為海思擠入全球手機芯片第一陣營，比肩于三星和高通，并直接帶來其在智能手機市場競爭力的提升，但作為中國手機產(chǎn)業(yè)惟一有望挑戰(zhàn)蘋果和三星的廠商，不僅要著眼于現(xiàn)在，更要把握產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，只有這樣。我們才能縮短挑戰(zhàn)的差距和時間，甚至在未來超越，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。