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ARM三种IP核授权的差别在哪儿?

嵌入式资讯精选 2019-04-03 10:04 次阅读

今天华为P20系列的升级机型P30系列将在巴黎掀开盖头,目前价格、具体卖点配置还未揭晓,但可以肯定的是,P30系列将搭载麒麟980芯片。

按照华为手机芯片的发布节奏,P系列之后,将更新芯片,并在主打商务的mate系列首发,时间跨度上领先骁龙8系列大概半年时间。

靠着这半年的领先优势,华为手机打造出差异化优势,并成功站稳5000元高端手机市场。可以说,华为今天能有向三星手机挑战的实力,背后离不开麒麟芯片的铺垫。

更为重要的是,目前国产手机中只有华为能够自行设计芯片。在把沙子变成芯片的过程中,离不开科技的魔法。

那么,问题来了,麒麟芯片里有多少华为自研的科技魔法?

1、内核授权就是买芯片图纸?

回答这个问题之前,我们先来看看麒麟芯片的内部架构。

以麒麟980为例,芯片集成的主要部件有CPU、GPU(俗称显卡)、ISP(处理拍照数据)、NPU(人工智能引擎)和基带(负责通信)。

幸运28根据官方资料,ISP是华为自研,NPU是华为和寒武纪公司合作的成果,但根据寒武纪的官方资料,NPU是寒武纪的成果,华为有人参与,可能是明确需求,并对集成到麒麟芯片内做调整,比如晶体管数量、功耗和芯片内总线连接等。总之,NPU可算作双方合作研发。

至于CPU(Cortex-A76)和GPU(Mali-G76)则是华为向ARM公司购买的授权,包括指令集授权和内核授权。

讲到这里,需要展开说一下内核授权(IP核)。

内核授权有个形象的说法:买芯片图纸。

一般芯片设计公司能从ARM公司买到三种“芯片图纸”:软核、固核和硬核。

为了便于解释说明,我们和再普通不过的盖房子做个粗浅的类比,软核相当于楼房的设计图纸,包括大楼的设计理念,有几个单元,每单元有几户、几部电梯、每户房间大小等,至于具体用什么建筑材料、多少钢筋,这里是不包括的。

感觉靠这还建不起大楼(芯片),想要详细点的?ARM还准备了固核。

2、高通骁龙810为何被称为火龙?

固核相当于大楼的效果渲染图,可以看出房子建成后的样子,户型如何,墙壁是什么颜色,已经能看出房子建成后的大概样子了。但是,从ARM公司买到这样的图纸,依然不能保证你建出合格的楼房(CPU或GPU),因为即使告诉了你户型信息、墙壁是什么颜色,但墙壁要多厚,承重墙怎么用钢筋等,还得靠你自己想办法。

而且芯片设计比建楼房风险大的地方在于,芯片设计出一点问题,几十亿就打了水漂,楼房掉个墙皮,甚至户型缩水,用户最多拉拉横幅,不影响开发商赚钱。房地产开发商是国内最有前途的职业真不是浪得虚名的。

团队实力有限,买到固核也设计不出芯片?体贴的ARM还准备了“硬核”。

硬核是真的硬,它像大楼施工图,详细到房间管线怎么走,楼梯、柱子、墙壁用什么材料,具体的尺寸等,全部画的清清楚楚,只要建筑施工队(台积电)按图纸施工,就一定能造出合格的房子(芯片),是否住着舒服则另说,高通骁龙810因为采用ARM big.LITTLE架构的公版样式,发热太厉害,被称为火龙。

3、ARM三种IP核授权的差别在哪儿?

可以看出,软核、固核和硬核,设计的完成度是由低到高,对芯片设计公司的要求也是从高到低,而发挥的空间也是从高到低:软核发挥的空间最大,硬核发挥的空间最小(毕竟台积电拿着图纸就可以施工,又懒又没实力,可以不用修改)。

买ARM硬核的芯片设计公司,用通俗的话说就是,使用ARM公版架构。这种情况下,芯片设计公司对外宣传必须带上ARM公司的品牌:CPU的品牌是Cortex-AXX(XX代表两位阿拉伯数字,第一个数字表示架构是第几代,第二个表示架构微调),GPU则是Mali-GXX(XX含义同上)。

说完三种IP核授权的差别,接下来判定苹果、高通、华为、三星和联发科的芯片设计处于那个层次。

4、猜一猜,苹果、高通、华为、三星和联发科,谁的设计实力比较强大?

苹果A系列芯片的GPU,苹果以往买的是第三方公司Imagination的核,现在自研(据说已经完成),CPU则是在乔布斯时代就向ARM公司购买指令集授权,还可能购买了软核,然后自行堆料。

高通骁龙芯片的GPU属于自研,设计团队收购自AMD的移动显卡部门(看着智能手机像洪流一样汹涌发展,估计AMD现在肠子都悔青了),CPU有自己的品牌名 “Kryo”,在宣传中高通强调深度定制,并透露采用的是ARM的核:“骁龙855的CPU的大核是基于 Cortex-A76。”这句话就大有深意,“深度定制”+“基于”表明高通是向ARM买的“固核”(大楼效果图),ARM按照高通的要求对固核做了适当修改(深度定制),但固核的主要部分仍是Cortex-A,这和苹果在ARM的软核上放飞自我、疯狂堆料差别还是很大的。

华为的麒麟980的CPU也是购买ARM的固核,注意官宣用词是“based CPU”,说明对“效果图”(固核)也做了调整,这个调整的幅度应该有限,否则也会像高通宣传自有CPU品牌。

因此,综合来说,芯片设计水平从高到低依次是苹果、高通和华为,三星、联发科大概是购买的ARM的硬核(可直接生产),我猜测改动最少。

有没有既自己设计架构(IP核),又自己生产的芯片公司呢?答案是有的,英特尔、AMD(芯片生产现在已外包给台积电),这些都是上世纪七八十年代的老牌玩家,苹果、高通、三星等是上世纪90年代的芯片设计公司,如果还是英特尔那套设计、生产一手包办,恐怕活不过十年。说到底,这是专业分工的结果,不展开了。

5、再猜一猜,ARM的“芯片图纸”起步价是多少?

从这里可以看出,芯片是一个生态产业,后来者只能在老前辈建立的生态圈里打拼谋生,现在没有谁能完完全全从0开始建立自己的生态,所以苹果有钱,也得向ARM买IP核,高通专利再多,同样也要向ARM定制CPU。因此,华为购买ARM的CPU和GPU的IP授权也算常规操作。

ARM的授权IP核分为三种,相应地授权费也有好几档,最贵的是硬核。想想也可以理解,硬核的设计已经完备到可交付工厂,设计公司要做的是将其和基带、ISP等集成到一起,因此ARM收费高也能理解。

法国芯片创业公司Greenwave 使用ARM架构缴纳的授权费是1500万美元,考虑到初创公司还达不到买软核自行改设计、堆料的水平,因此这1500万美元基本就是固核或硬核的起步价,芯片出厂后,ARM再按一定比例抽取版税。

6、都是购买ARM授权,为何高通、华为、三星、联发科设计出的芯片却像4个妈生的?

说完ARM的IP授权,再来说说麒麟芯片的基带,这就关系到浓眉大眼的高通。

麒麟的基带是全网通,兼容2G、3G、4G网络,未来会兼容5G。高通的CDMA通信技术是3G标准,在4G标准上占有优势,5G标准是占主导地位。因此麒麟基带上的通信技术不可避免要与高通发生交集,这部分的专利授权费也不便宜。

根据高通公布的最新消息,华为和高通谈好,每季度向高通支付1.5亿美元专利授权费,相当于1年缴纳6亿美元“高通税”。

总之,在麒麟芯片中,华为的自研技术在CPU、GPU上比例最低,NPU有一部分,基带有一部分,ISP大概是全部自研。另外,对一家无晶圆芯片设计公司来说,如何将CPU、GPU、基带等芯片集成到一起,并写入代码使之协调高效工作,也是需要做大量工作的,这些工作也是芯片设计公司的核心技术,毕竟ARM公司卖了内核给你,但并没有打保票说集成到SOC中一定能跑起来。这也是为什么高通、华为、三星、联发科都向ARM买IP授权,设计出的SOC芯片却像4个妈生的,好像和ARM没什么血脉联系。

幸运28 设计实力和经验不足,导致买了内核却流片失败的例子,在芯片业不算新鲜。

小米澎湃S2据说就是因为团队设计经验和实力不足,三次流片失败,流片费高达1500万美元,结果澎湃S2至今出不了片。

原文标题:都是购买ARM授权,为何高通华为三星联发科的芯片像4个妈生的?

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发表于 04-16 22:52 368次 阅读
请问下图中的L、R、C是干什么用的?

TMS320VC5501 定点数字信号处理器

TMS320VC5501(5501)定点数字信号处理器(DSP)基于TMS320C55x™DSP生成CPU处理器内核。 C55x™DSP架构通过增加并行性和全面关注降低功耗来实现高性能和低功耗。 CPU支持内部总线结构,该结构由一个程序总线,三个数据读总线,两个数据写总线以及专用于外设和DMA活动的附加总线组成。这些总线能够在一个周期内执行最多三次数据读取和两次数据写入。并行,DMA控制器可以独立于CPU活动执行数据传输。 C55x™CPU提供两个乘法累加(MAC)单元,每个单元能够进行17位×17位乘法运算。单循环。额外的16位ALU支持中央40位算术/逻辑单元(ALU)。 ALU的使用受指令集控制,提供优化并行活动和功耗的能力。这些资源在C55x CPU的地址单元(AU)和数据单元(DU)中进行管理。 C55x DSP代支持可变字节宽度指令集,以提高代码密度。指令单元(IU)从内部或外部存储器执行32位程序提取,并为程序单元(PU)排队指令。程序单元解码指令,将任务指向AU和DU资源,并管理完全受保护的管道。预测分支功能可避免执行条件指令时的管道刷新。 5501外设...
发表于 10-09 14:55 95次 阅读
TMS320VC5501 定点数字信号处理器
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