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中国芯片没有ARM授权还可以设计吗?为什么美国高通芯片核心必须依靠ARM

admin admin 发表于2022-09-08 10:25:49 浏览104 评论0

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中国芯片没有ARM授权还可以设计吗

如果ARM对中国芯片不再授权了,那中国企业是否还可以设计芯片吗?答案是肯定的。

一、中国芯片设计架构可以在ARM的v8内核上自主向外延伸和拓展。中国芯片设计架构基本是采用ARM的v8,如ARM升级至v9或v10、並不再对中国开放授权,那中国企业只能在ARMv8基础上自行研发CPU设计拓展方案。因为已开放的授权设计、不受ARM新推V9、v10的节制。比如华为即是买断ARM的v8永久使用权,可以在v8核的基础上开发新处理器。

二、中国芯片设计即使没有ARM授权,可以依据新兴的Rise一v架构设计芯片。Rise一v是一个开源指令集架构,可以任何人使用于任何目的。Risc一V指令集非常有特点,精简灵活可模块化、易扩展、可适用不同应用场景,成本优势异常明显、非常适合物联网高度碎片化的市场。-arm芯片

中国科学院院士倪光南在展望Risc一v芯片开源前景时表示:Risc一v很可能发展成为世界主流的CPU之一,在CPU领域形成英特尔、ARM、Risc一v三分天下的格局。

中国科学院计算所已设计出综合性能指标突出的通用型Pisc一v核,以开源模式向外推广。我国北京、上海、深圳、武汉等地方政府,都推出系列鼓励发展措施,积极推动Risc一v成为国产芯片设计架构的发展标准。

阿里巴巴、紫光展锐、兆易创新等50多家公司和中国科大、电子科大、复旦、交大等10余所重点大学及研究机构,二年前已成立产业联盟,率先破冰推广和应用Risc一v芯片设计架构,加速IP向Risc一v迁移的步伐。-arm芯片

连国外的三星也于今年2月对外宣布:5G手机基带芯片将改用开源的Risc一v自制芯片。

Risc一v虽然精简灵活,但还面临生态成熟的挑战。目前主要应用于比较低的MCU上,商业模式还是以IP核授权和定制化为主。

通用型Risc一v核弥补了我们在没有ARM授权时、可开发CPU处理器的能力,估计3~5年后会被广泛接受,逐渐成为如倪光南院士所言,是三大CPU设计架构之一。

为什么美国高通芯片核心必须依靠ARM

高通芯片不是必须依靠ARM,而是离不开ARM。很多人可能没听说过ARM公司,它的净收入也毫不起眼,2015年仅为3.34亿英镑左右,大约29亿人民币,相当的貌不惊人。

梅姨:哼哼,ARM公司看起来确实貌不惊人、人畜无害,实则是英国科技皇冠上最珍贵的宝石。

不过,ARM把半导体知识产权(IP)以授权的方式玩出了新花样和新高度,成功从芯片界的学渣进阶到与英特尔平起平坐的学霸,其成绩主要如下:

  1. 成立20余年,成功建立起可与英特尔抗衡的ARM指令集生态系统帝国,客户几乎包括世界上所有的半导体公司,高通、华为不用说了,连英特尔也没能逃脱其“魔爪”;

  2. 由于ARM卖IP太成功,日本软银2016年开价234亿英镑收购ARM,如果按净收入折算成本,软银需要70年才能回本;

  3. 看好ARM的不止软银。此前,苹果公司和英特尔也曾想将ARM公司收入囊中,但英国人没答应;

其实,ARM公司刚成立时还没这么会玩。

ARM公司1991年成立于英国剑桥,股东包括苹果、诺基亚、Acorn、VLSI、Technology等公司,最初也是走英特尔的封闭式设计模式:建立自己的指令集,确立芯片内核和架构,再找代工厂生产制造。-arm芯片

然而业绩平平,出货量少,日子过得苦巴巴的。

不得已,ARM决定剑走偏锋,抛弃封闭式设计模式,采用IP授权给其它芯片设计公司的开放式设计模式。

ARM公司用IP授权的独特商业模式,成功撬起一个庞大的世界,成为全球最大的移动芯片设计商,采用ARM架构的处理器的出货量在2015年就已达到150亿个,目前,每年增速达到两位数。

重点来了,ARM的IP授权主要有两种,一种是指令集授权,另一种是微架构授权。获得ARM的指令集授权,等于加入ARM生态系统,保证了软件兼容性,但微架构不是ARM设计,而是自研,比如苹果的A7系列后的芯片和高通的大部分骁龙芯片。-arm芯片

微架构授权则是芯片设计公司买到ARM的 微处理器核后,根据自己不同的需要,加入适当的外围电路,从而“设计(组装)”出自己的芯片。发布时只要出现“使用ARM Cortex-AX核心的芯片”/“Cortex-AX核心”之类的字眼,表明就是这种模式的产物。-arm芯片

华为和三星即采用购买ARM架构的模式设计芯片:

麒麟980的CPU、GPU,三星Exynos芯片的四个小核CPU、GPU,均购买自ARM公司的授权。

当然,高通有时也使用ARM的授权架构,其中最出名的就是骁龙810,采用ARM的八核Cortex-A57/A53 CPU架构,由于发热降频严重,坑苦了小米等一众好伙伴。

从以上可以看出,高通有自研CPU架构的能力,也就是说,它的发展并不依靠ARM,但由于ARM指令集生态系统的强大力量,高通的芯片又离不开ARM,否则将爆发软件兼容问题。

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linux可以理解为操作系统中的系统,那ARM和X86可以理解为芯片中的系统吗

谢谢您的问题,Linux和安卓、ARM、X86关系如下。

安卓继承于Linux。Linux就是操作系统,安卓可以理解为Linux的版本。Linux是开源的,大家都可以在Linux内核上修改创新。安卓建立在Linux内核基础之上,修改Linux内核而成,中国红旗电脑操作系统也是如此操作。Linux提供内存、进程、安全、网络等核心服务,安卓根据移动设备需求,个性化修改了文件系统、进程管理通讯和电源管理等要素,增加驱动新功能。Linux相当于毛坯房,安卓系统(包括现在的鸿蒙系统)相当于公寓,虽然来源于毛坯房,但更功能化。
Linux与ARM和X86关系。ARM指令集架构基于精简指令集RISC,是给CPU芯片提供行为指南,可以理解为CPU芯片中的系统。X86基于复杂指令集CISC,与ARM的V系列架构本质相同。ARM 和X86提供了硬件组织的运行标准和规则,将两种架构的 CPU所做机器,嵌入到设备上成为其一部分。有了ARM 和X86指令“设计图纸”,协议的“钢筋”才能把代码的“水泥”组建起来,才能支撑起一个个操作系统的“房子”。也可以认为,ARM 和X86是硬件,Linux和安卓是软件。ARM与X86的关系。电脑CPU基于X86、X64构架,针对复杂环境,是大而全;智能手机等移动端CPU基于ARM构架,针对特定环境,是小而精。第一,由于电脑CPU强大性能是手机CPU难以媲美的,所以ARM、X86将长期并存,互相融合。第二,两者在各自领域站稳脚跟,但是由于设计理念不同,彼此进入对方领域很难成功。高通曾经想把ARM引入到高性能服务器,从而与英特尔竞争,英特尔想用X86架构做手机SoC,全部都失败。第三,通过不断尝试,今后两者差异将越来越小,协同改进,有望进一步融合。欢迎关注,批评指正。-arm芯片

高通就是负责设计的,架构是ARM,制造是台积电,那为什么说高通芯片厉害

高通的厉害之处的就在于芯片的设计上,不要以为这没什么技术含量,看看全球总共有几家可以做移动终端处理器的就能知道,据小编所知,也就只有高通和苹果拥有自主架构的CPU,而海思麒麟和联发科的CPU都是采用的公版架构,并且处理器作为SOC片上系统,不只包含有CPU部分,还有GPU、ISP、基带等等,而高通和苹果除了使用了ARM指令集外,剩下的东西都需要自己做进芯片中,你能说这种公司不厉害吗?-arm芯片

ARM公司本身并不生产和销售芯片,它只是为芯片厂商提供知识授权,站在了产业链的制高点,相当于规则的制定者。ARM的授权分为两种,一种是如高通、苹果一样获得指令集授权后,自行设计内核,完成整个CPU的搭建,这种被我们称为自主CPU架构。另一种是ARM公司自行设计好的内核授权给芯片商使用,然后芯片商再根据自身所需选择核心数、缓存等完成搭建工作,联发科和海思麒麟目前就属此列。-arm芯片

台积电则是芯片制造厂,自己并不设计芯片,只是为芯片商代工生产,工艺的先进与否决定着处理器的功耗以及性能,工艺越先进,代表着同一体积内可以装下更多的晶体管,性能越强,功耗越低。目前高通骁龙855和麒麟980处理器都是采用的最先进的7nm工艺制程。-arm芯片

综上所述,ARM相当于规则的制定者,高通、苹果、联发科和海思等不管是自主架构还是公版架构都是基于ARM的指令集来设计,而台积电则是属于最终的生产者,提供先进的工艺。所以终端处理器的制造生产并不是一家公司就可以搞定的,每一个环节都不应该被小觑。-arm芯片

ARM Mac芯片到底有多强有什么直接的对比么

多年来,苹果一直在稳步提升其移动设备 ARM 芯片的性能。2018 年的时候,该公司声称 iPad Pro 已经领先于 92% 的便携式 PC 。

然后在 WWDC 2020 的主题演讲期间,苹果正式宣布了要让自研 ARM 芯片进入 Mac 计算机产品线的消息。

不过外界最大的疑问,就是 Apple Silicon 到底较英特尔和 AMD 竞品有多大的优势,以及有没有更直观的比较方式。

遗憾的是,苹果未在 WWDC 2020 上给出明确的基准对比图表,只是抛出了一些相当模糊的说辞。

演示使用的平台,基于当前 iPad Pro 上使用的 A12Z Bionic 芯片,可知其能够流畅应付各种高级应用程序,包括:

• ARM 本地运行 Microsoft Office、Adobe Photoshop 和 Lightroom;

• Final Cut Pro 中同时处理三路 4K Pro Res 视频流;

• Cinema 4D 中预览真实质感的旋转模型;

• Autodesk Maya 中渲染 600 万个多边形、以及套上纹理和着色器的旋转场景;

• Unity 游戏引擎中有着出色的渲染效果;

•《古墓丽影》游戏试玩。

与微软的 UWP 战略类似,苹果也为开发者提供了 Rosetta 2 转换软件,以方便将现有的 x86 应用程序转换为 ARM 支持的版本。

尽管大多数情况下,苹果都试图让开发者相信 Apple Silicon 可解锁“全新的性能水平”,但却没有深入讨论性能的横向对比。

该公司在新闻稿中称,Apple Silicon 将专注于压榨每瓦特的领先性能,兼顾最高性能和最低的功耗。

对于移动平台来说,Apple Silicon 显然有望让 MacBook Pro 之类的设备迎来更优秀的续航表现。对于该公司的实力,可在 iPhone 智能机上窥见一斑。

此前英特尔曾忽悠苹果为最轻薄的 MacBook 机型配备 Core M / Y 系列芯片,但实际体验却远远落后于主流产品。

经过多年的努力,iPad Pro 上配备的 A12Z Bionic 芯片,或许已经可以轻松碾压英特尔的低功耗处理器,但苹果并没有在主题演讲期间这么说。

不过从公开信息来看,苹果显然会在这几年的转型期里采取“两步走”的战略,短期内并不会放弃 Intel 芯片。

未来的硬件开发路线图,很可能拆分成 Intel 和 Apple Silicon 这两条平行的产品线。软件方面,macOS Big Sur 也已经为同时支援双平台做好了充足的准备。

只是对于专业用户来说,只有结合强劲的性能和良好的软件生态体验,才能说服他们转投全新的 ARM Mac 。

为什么会有高通骁龙芯片离不开ARM架构的说法

  • ARM只能给你一个CPU的架构,但是如何做出一个SoC,这是需要靠自己的;

  • 高通的芯片真的很强大。

ARM只能给你一个CPU架构

我们都是说ARM给架构授权,这是真的,因为这是ARM本身只是授权了CPU的架构,但是一块完整的芯片是包括CPU、GPU、基带、ISP等等,可以说,ARM只是给你一个房子的结构图,你需要设计出一整个小区。-arm芯片

在这种情况下,高通会魔改ARM的架构。是的,高通会在ARM的基础上就行修改,从而提高性能。

除了要保证性能,还需要考虑的是如何控制芯片的发热,芯片过热了就会导致很多问题,例如手机过热导致降频,因此手机会性能下降并且变卡。

所以,能够做出一颗完整的厂商都相当不容易。

高通的芯片真的很强

高通的芯片几乎每一年都是安卓的旗舰芯片,即使是在810的时代,联发科都没有做到弯道超车。

而且,高通还拥有最顶级的基带,高通和华为的基带是全球最好的存在。

所以说,虽然是台积电的代工,但是没有的设计,没有高通的基带,高通的芯片依然不会这么强;

联发科也是基于ARM的架构,甚至还是台积电的代工,但是在性能和功耗上依然不是高通的对手。

芯片行业太复杂了,每一步都是非常需要技术,无论是设计、架构或者是代工,都是相当高技术的。

所以说,高通也是不能离开ARM的。

Intel为什么不做ARM芯片

在悟空问答上的723个问题,只写接地气的科技内容,欢迎关注。


英特尔作为全球第一大桌面级处理器生产制造企业,从最基础的专利技术,到芯片的设计生产,最后的商业化应用,全流程都掌握在手中。因此技术层面来说做ARM芯片,英特尔是能够做的。为何不做,背后的原因主要有历史问题,也有本身利益层面来考虑。-arm芯片

英特尔崛起的两个关键因素

英特尔本身作为全球最老牌的半导体制造企业之一,创始团队本身就是半导体行业的奠基者,大家有兴趣可以去搜索“仙童半导体和八叛徒”的故事,这里就不展开讲了。总而言之,英特尔的创始人本身就是半导体行业的开创者,提出了大名鼎鼎的“摩尔定律”,并且至今依然有效。不过英特尔崛起的关键,还是依靠两个决定性因素:一个是微软,另一个是全球最著名的营销事件。-arm芯片

从微软这边来说,英特尔本身作为处理器制造企业,商业化还需要进行一定的应用才行,也就是处理器本身如果没有实用价值,速度功耗等等都是浮云。因此在上世纪80年代开始,英特尔和微软两家企业进行了“暗中勾当”,开始了大名鼎鼎的“安迪比尔”定律,安迪指的是时任英特尔CEO安迪·鲁宾,比尔指的是时任微软CEO比尔盖茨。-arm芯片

在很长一段时间里面,微软操作系统只能够运行在基于英特尔X86架构的处理器上,同时微软会不断升级系统的需求,吃掉现有处理器的运算能力,迫使厂商需要购买英特尔性能更高的处理器。就是这样一个利益捆绑,两家厂商用了接近30年的时间,达到现在很难撼动的地位。微软成就了比尔盖茨这个世界首富,而英特尔成为了著名的“牙膏厂”,慢慢迭代产品,压根不担心竞争对手,躺着赚钱。-arm芯片

从营销事件来说,英特尔在当时通过大额的补贴和返点,让各个电脑制造商(戴尔、惠普、联想等)企业在自己的机箱上面贴上了“Intel inside”字样的小纸片,全球几十亿台电脑上面都出现了这样的标志,给全世界人民洗脑“使用了英特尔的处理器才是最好的电脑”这样的观点。-arm芯片

这样几十年过去,如今的消费者虽然对这张卡片已经见怪不怪,但是英特尔的名声早就深入人心。这场营销被称为“20世纪最伟大的营销手段”,英特尔靠着一张小小的纸片,占领了用户的心智,拿下了全球处理器业务的市场。-arm芯片

错失手机行业的先发优势

英特尔做过手机处理器没?其实是做过的。应该说英特尔是最早从事移动芯片研发的企业之一。早在2000年的时候,英特尔就收购了一家设计ARM架构芯片的企业,获得了设计移动处理器的能力。并且在第二年就推出了基于移动平台的“XScale”手机处理器,开始进行商用。-arm芯片

但是大家别忘了,那是在2000年左右,对于手机产业来说,还仅仅停留在功能机时代。从当时的商业方向判断下来,未来取代手机的不应该是现在的智能手机,而是风靡一时的PDA,中文名字叫做“掌上电脑”,这里大家有兴趣又可以去搜索一下HTC和多普达的故事。并且在当时即便是巨头诺基亚,塞班系统也并不适合作为智能操作系统使用。到了2006年,英特尔就将手中的移动芯片业务卖掉了。-arm芯片

可是造化弄人的是,2007年iPhone横空出世,未来取代手机的不是PDA,而是智能手机……英特尔内部由于之前踩了这个大坑,于是对于是否要重启移动芯片一直飘忽不定,争论了3年左右的时间。等到准备开始做的时候,行业内部已经成熟,苹果已经自己设计出了A系列处理器,高通手中握有大量通讯专利。并且做手机处理器需要集成很多东西,除了CPU之外,还有GPU、ISP、DSP、基带模块等等,这些对于英特尔来说都是从来没有尝试过的领域。-arm芯片

因此到了2010年,英特尔才收购英飞凌无线业务部门,获得了基带设计技术。到了2012年才推出了自己的移动芯片Atom平台。别忘了这可是2012年,智能手机市场已经进入第二轮价格战的洗牌当中了。并且Atom平台是基于X86架构设计,运行安卓等系统本身会有兼容性的问题。最终,英特尔在2016年彻底放弃了移动处理器市场。-arm芯片

如今已经没有任何机会

英特尔在过去是否有机会?当然有,尤其是微软推出Windows Phone系统的时候是最好的时机。在当时来看,市场方面系统呈现三足鼎立的阶段:苹果的iOS、谷歌的Android、微软的WP。并且苹果自身有A系列处理器,Android因为开源所以有高通和联发科这样的企业,而微软本身作为一个独立的门派,完全可以跟英特尔联手打造一个新的生态出来。-arm芯片

不过微软在当时做了一回猪队友,不是坑的英特尔,而是各位曾经支持WP的厂商和消费者。当年WP7、WP8、WP10三个大版本之间使用了不同的架构,导致无法正常进行OTA升级,消费者必须要更换硬件设备才可以使用新系统。比如说对软件生态不重视,又更换架构,导致每一次大版本的更新,软件厂商都必须要重新进行移植。到了WP10之后,已经没有多少厂商开发新的APP了,微软还得找外包团队进行移植……-arm芯片

对于英特尔来讲,真正的朋友其实是苹果。因为苹果与高通之间专利方面的纠纷,导致很长一段时间苹果的iPhone只能使用英特尔研发的基带芯片,保持了一段时间的蜜月期。奈何英特尔自己不争气,基带芯片性能远不如高通,导致iPhone一直被吐槽信号差。最终苹果与高通和解,英特尔只能将自己的移动部门作价20亿卖给了苹果,全面退出移动业务。-arm芯片

更可悲的是由于常年在桌面处理器上挤牙膏,导致性能被AMD追上,如今WWDC 2020上,苹果也正式宣布未来Mac电脑将搭载自己研发的桌面级处理器。其实这样看来,英特尔走到今天,错失了很多机会,中间也有自己作死的成分。不知道两年之后,当AMD性能追上来抢占市场份额,苹果也逐渐离开英特尔之后,这个昔日的巨头会是什么样的光景。-arm芯片

ARM垄断全球,如果ARM架构断供,华为是否还能造出高性能芯片

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ARM到底能给手机芯片厂商提供的是什么?是CPU吗?我们知道一款SoC中,会集合很多内容,包括CPU、GPU、基带等等。那么,高通,华为采用的ARM架构,是不是指的是ARM给华为提供了CPU呢?这种想法是错误的,因为ARM可不是芯片制造公司。-arm芯片

那么,ARM到底提供了什么呢?其实,ARM提供了多样的授权条款,或者提供标准等等,这里面ARM可以提供ARM内核整体硬件叙述,同样也会提供软件开发工具,比如编译器、debugger、SDK等等。

所以,ARM公司是不会断绝了供货,只可能会拒绝授权而已。而且,ARM在2016年被软银收购,而且还成立合资公司,实际上还有一点因为RISC-V有时候威胁到了ARM公司,所以,ARM为了保证自己的优势,自然会更倾向华为,而不是拒绝华为。-arm芯片

所以说,ARM公司以此获得收益,不会拒绝和自己有关联的企业,这是自断后路的行为。