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        華為躋身全球芯片先進 逆天背后更需理性

        至成科技 2015-11-11 訪問量(1020) 評論(0)
        摘要:

            [摘要]目前主流芯片廠商都將自主架構創新作為下一代手機芯片核心競爭力的關鍵。

        日前,業內期待的中國華為海思麒麟950手機芯片終于發布,由于具備多項所謂自主創新技術而在業內受到了廣泛好評,甚至有媒體用“逆天”二字作為文章的標題來形容麒麟950的性能已經超越當下,甚至是未來主流移動芯片廠商相應的產品,例如三星Exynos7420、高通驍龍810(有的稱超越了較新的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)產業,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新。這點已經在傳統PC芯片產業的競爭中得到了證明,較典型的表現就是此產業中英特爾AMD的博弈。同樣是基于x86架構,由于英特爾在架構上的創新要遠超AMD,并輔以制程的領先(業內知名的Tick-Tock模式),較終讓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芯片產業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業中呈現重演之勢。

        與PC芯片產業中英特爾和AMD類似,在移動芯片產業中,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約,加速產品的上市時間,但其帶來的負面影響也顯而易見,就是芯片的同質化,并較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核心之間切換延遲較多可達毫秒級,別看是毫秒級,反映智能手機上較直接的體現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(能耗比)優于同樣使用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,目前在業內被稱為較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過類似的問題,相反,其新近發布的iPhone 6s和iPhone 6s Plus上使用的A9芯片性能據稱已經達到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新。

        實際上早在iPhone4時,蘋果就已經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新的結果就是,盡管蘋果iPhone的芯片主頻落后(其實是實現了省電)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新能力,意味著蘋果能夠以較大的自由度去優化任意一個應用程序的性能或者功耗表現。

        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新在手機芯片成功的示范作用及高通810放棄自主架構創新而遭遇的挫折,主流芯片廠商都將自主架構創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據看,因為采用自主架構創新,上述芯片的性能表現在得到大幅提升的同時,功耗則明顯降0,同時提升了智能手機其他方面創新的空間。

        相比之下,此次麒麟950芯片的發布,盡管頗受業內追捧,但我們沒有看到代表未來芯片產業發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、創新性及所帶來的性能大幅提升的表現,畢竟諸多評測顯示,麒麟950芯片已經讓華為海思擠入全球手機芯片先進陣營,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,但作為中國手機產業惟一有望挑戰蘋果和三星的廠商,不僅要著眼于現在,更要把握產業的發展趨勢,只有這樣。我們才能縮短挑戰的差距和時間,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。

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