自小米玄戒O1发布后,GB6测试成绩为单核3119分,多核9673分,作为参照,高通骁龙8E是单核3160分,多核9941分。
小米首款芯片性能即可达到领先水平,主要得益于ARM技术授权模式和开发流程,本质上,开发ARM芯片与独立自主开发CPU是完全两个难度。
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如果是纯自主CPU,要自主研发指令集,然后基于自主指令集开发CPU核,GPU核、内存控制器、桥片、互联等模块,然后将这些模块集成到一起形成SoC或CPU。
其中,最关键的要属CPU核,我们常听到的4核、8核、16核CPU,就是指的CPU核。在CPU核的研发中,开发芯片都是迭代演进的,每一代升级,源码最多替换25%。
国内ARM架构厂商可以通过购买国外授权,开发出ARM Cortex A76/A77性能水平的CPU核,且测试成绩和参数指标与A76/A77相似,这种违背了迭代演进开发的规律,严格意义上讲这属于非自研。
相对于自主模式全部靠自研,ARM模式就轻松多了。
ARM授权模式分为两种,一种为为指令集授权,一种为IP授权,IP授权分为软核授权和硬核授权。
购买指令集授权开发CPU,典型的案例是苹果,苹果的ARM处理器最初的几代也是基于ARM公版做修改,之后才走上自主设计道路,由于苹果自己设计的CPU核性能优于ARM公版,实现了青出于蓝而胜于蓝,用实践证明了苹果的CPU核是自主设计。
购买指令集授权开发CPU核心和AP,有两个好处:
一是可以节约给ARM的授权费,此前,高通决定使用收购来的公司自研核心,行业评估认为会导致其支付给ARM的授权费减少一半,随后ARM就一纸诉状起诉高通,披露了不少ARM授权的内幕信息。
二是可以开发出性能更好的芯片。当然,这是自己实力过硬的基础上才能实现的,比如苹果。如果前端设计能力不行,开发的CPU核性能反而不如公版架构,那这种自研完全没有商业价值,展锐在多年前做过这种事情,结果因为自研核心不如ARM公版,最终这款自研核心没能商品化。
还有一种比较少见情况是购买了ARM CPU核自己做修改,早年苹果改过,后来三星也改过,高通的Kyro也是拿公版做修改的产物。
国内一些厂商自称是自研核心,由于这些所谓的自研核心性能都与同时期的公版性能相当,这就无法像苹果那样通过青出于蓝而胜于蓝的方式实现自证,无法排除也是基于公版核心做修改的产物。
其实,也不是没有证明的方法,那就是看给ARM的授权费,之前说了,高通从购买IP核,切换到自研核后,支付的授权费用减半,那么,只要看相关公司的财报,ARM在大陆的营收是否出现断崖式下跌,就可以印证到底是自研核,还是买公版做修改。
购买IP授权设计芯片,典型的例子是三星、海思、联发科、展锐、小米、联想、阿里、中兴、吉利、全志等,国内有几百家从事该业务的公司。
购买CPU核等IP模块之后,把买来的模块“组装”起来做后端设计,然后去台积电流片,就能获得CPU/SoC。由于各类IP可以买,后端设计境外也有不少公司可以提供外包设计服务,比如台湾世芯,某大陆ARM CPU的设计外包业务曾经占据世芯营收的39%,这就大幅降低了ARM芯片的开发门槛。
决定ARM芯片性能的关键在于从ARM公司购买的CPU核性能怎么样,以及使用的制造工艺如何。
具体来说,玄戒O1性能强,根源是ARM X925性能强,台积电3nm工艺强,小米只要正常走完SoC设计流程,就能够获得高性能手机芯片。
可以说,小米玄戒O1打败9006C,本质上是ARM X925和台积电3nm打败ARM A77和台积电5nm工艺。小米玄戒O1打败9020,本质上是ARM X925和台积电3nm打败ARM公版改和境内N+2工艺。
小米、联想、中兴、阿里等厂商开发ARM芯片不需要自己去迭代CPU核,因为ARM已经在不断迭代,因为迭代演进的事情,ARM已经帮国内ARM CPU厂商完成了。
ARM芯片开发模式就是一个搭便车的模式,芯片性能好不好,关键看买到的ARM CPU核好不好,看使用的制造工艺好不好。
ARM模式有一个问题,那就是很多东西是花钱买来的,那就意味着很多事情不需要自己做,自己不去做导致很多事情自己从来没做过,进而导致在芯片设计能力方面,不少方面是有欠缺的。
相比之下,自主CPU的发展模式虽然前期很苦,什么都要自己做,但什么都自己做,意味着锻炼非常全面,能力提升快,发展后劲足,这也是为何龙芯这几年在CPU核心设计上进步飞快,性能提升像坐火箭一样。
小米、联想、阿里、中兴、海思的ARM芯片做的越好,对ARM的依赖就越深,反而容易受制于人,买不到最新的ARM技术授权,几年后性能就会落伍,比如本次小米通过购买ARM新锐CPU核,实现对老牌ARM CPU的逆袭。
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