用ARM公版CPU核就能搭出手机芯片SoC吗？

348643887

一看到有的人说用ARM公版CPU核就可以攒出CPU来，就跟深圳华强北或者北京中关村攒电脑一样，一个小学生买来主板，内存条，硬盘，电源，机箱，键盘，鼠标就攒好了，那意思就是他都会拿着这个CPU核，去找台积电制造就可以得到手机用的CPU来，毫无技术含量，是个技术员都会做。

我只能说：要么无知者无畏，要么心怀恶意，要么不学无术。我佩服于这种无知无畏而又振振有词的认真态度。

那就来讲讲这种认识为什么是无知的。

先讲一下CPU和SoC区别吧。CPU不等于SoC，SoC在系统芯片，包括多个相对独立的“小芯片单元”，CPU只是手机系统芯片SoC的通用计算单元，另外还有很多芯片单元，其中最重要的是处理通信的基带芯片单元，因为是通信基础单元，需要精通通信协议和模拟数字信号处理等多种科学技术，这是体现一个SoC功底的地方。除了SoC，还有外围配合的射频芯片，连接芯片，和电源系统芯片，这些构成了一个厂家的手机芯片组。能提供完整全部芯片组的全球不超过三家，苹果并不是其中的一家。

一款SoC是怎么研发出来的？so easy 很简单？
智能手机的CPU绝大多数是基于ARM的指令集设计，而且很多是直接采用了公版CPU内核，例如A15、A53、A57、A72。于是有些人就认为ARM掌握了芯片核心技术，其他厂商只需要买来ARM的公版内核组装一下就行了，反正有台积电这样的代工厂制造。所谓的8核处理器，就是8个ARM内核搭在一起。提醒一下，ARM公司是英国的，不是美国的。

可实际上呢？ARM只是给下游厂商开放了CPU核心架构的Verilog代码、标准指令集，跟工艺不相关。如果要把ARM提供的东西做成一个SoC芯片，需要自己根据工艺的不同定制标准单元库（触发器、与非门）和memory，自己做后端Floorplan。简言之，ARM提供的CPU仅仅是一个计算核心，并非手机芯片的全部，其他多个设计都需要自己解决。也就是说，除了CPU以外，还需要自行设计包括GPU、总线、显示加速器、ISP、视频编解码器、音频处理器、Memory控制器、传感器处理单元，以及DDR、Flash、显示接口、Camera接口、射频RF、USB等对外接口。用当前最先进的SoC华为海思麒麟950来举例吧，如下图所示，能看懂下面这图中的这些英文缩写就不错了：
用ARM公版CPU核就能搭出手机芯片SoC吗？
要在一部只有手掌大小的智能手机上实现满足人类信息化生活的大部分功能，系统级芯片（SoC）设计变得极其复杂。首先，一款手机SOC,集成上百种IP，要按时完成设计，架构设计上既需要避免各个模块互相耦合以降低设计复杂度，同时还需要保证各个模块配合工作时可以发挥出最佳性能，对设计人员是很大的挑战。其次，控制手机的功耗，提升手机续航能力，实现手机的最佳能效比。要做到这两点，除了要准确掌握ARM等厂商的产品开发进度外，还需要自研很多核心器件，同时软硬件协同能力也需要足够强劲。例如全链路QoS技术，保证优化CPU&GPU对Memory访问性能的同时，不出现显示花屏、拍照花屏等情况；再次，封装能力，麒麟高端SoC均采用业内主流的POP（Package On Package）封装技术，实现DRAM和SoC的3D堆叠，既可提高集成度，确保产品的轻薄短小，又可保证高性能的高速存储，是一项非常复杂的封装技术。最后，还不能忽略先进的制造工艺，需要芯片厂商从技术和应用角度跟进。

CPU只是SoC的一个重要模块。

华为麒麟950，有你想象不到的核心技术
再次提醒，如果你觉得很简单，那说什么呢？
为什么采用ARM内核？
首先纠正一个错误观点：有些人看到高通和三星采用自研的CPU内核就觉得他们厉害，而麒麟950 采用ARM公版就显得没水平，这其实是一个非常大的误解！说得不好听点叫无知。试问大家，智能手机的核心需求是什么？其实归纳起来就两个词：好用和耐用，也就是性能和功耗要达到平衡。是采用自研内核还是公版，还是要根据手机本身对能效比的需要制定的，这才是从用户体验角度出发的设计。麒麟950不是CPU，而是SoC。

说一句，高通830已经传闻要回到公版了。高通810就是公版的，只是高通自己设计功夫不到家，功耗高，这也看出难度了。
麒麟950采用了4个A72和4个A53的big.LITTLE架构，主频最高为2.5GHz，可以说是从性能和功耗平衡的角度来综合考虑的结果（骁龙810、820及三星8890均有功耗太大或发热等问题）。A53功耗较低，而A72相比A57有约1.8倍的性能提升，在同样的工作负载下，功耗降低50%左右，大小核搭配可使性能提升，同时功耗更低。A72在2015年2月份发布，按照ARM内核引入后十个月左右的研发流程，麒麟950 SoC正好踩到了时间点上。没有华为芯片强大的SoC设计能力以及对ARM内核开发时间节奏的精准把握是很难办到的。

除了那小小的CPU内核，还有众多先进的自研设计才造就SoC高楼大厦
麒麟950并不是采用完全的公版CPU。ARM的核只是一个标准化的软核，芯片厂商要根据自身的定位，定制标准单元库（触发器、与非门）和Memory，自己做物理实现，才能达到最终能效比。有时候，为了能够达到最佳能效，仅Floorplan就要试验上百次，更不要提版图的绘制次数了。自研部分，从最底层的物理设计到驱动到上层软件控制，都需要大量开发工作，整个Soc基础架构包括CPU、互连和Memory系统三个部分，麒麟950的后面两个都是华为自己做的，硬件方面包括ISP和基带等也是自己研发，其中ISP投入了1亿美元。

常感知协处理器，让手机时刻为你服务，苹果A9不过如此
麒麟950 SoC还增加了一颗业界性能最强的智能感知处理器i5，与大小核协同共享资源，由主系统进行智能调度，并能够以极低的功耗，使手机处于Always Sensing（“常感知”）的状态，消耗的电量远远低于主CPU。所以，你知道吗？用麒麟950的手机都自带了用于锻炼的记步功能，就是因为有了这颗协处理器。其实，从荣耀6Plus开始用的麒麟925就已经开始有这个功能了，用麒麟935的荣耀7也有记步功能。

业界最先进的基带厂家研发了先进的基带
当前手机芯片为了实现低功耗而高度集成，基带也成了SoC的一部分，这其中的关键在于，基带集成到SoC上能够使PCB面积减少，管理更方便且成本更低，同时通信模块和系统之间数据交互效率更高，可靠性也更高。麒麟950 SoC集成了自研的基带，才使得华为Mate 8实现了性能和功耗的高度平衡。基带集成代表着芯片厂商SoC的开发水平。

华为在基带方面是业界第一，多个第一，人家毕竟玩的就是通信，，20多年如一日只玩通信，全球第一大通信设备厂家，你打电话或者上网时就得用到华为的通信设备来处理你的通信信号，把你的信息传递出去。

业界最先进的芯片制造工艺
华为麒麟950采用了业界顶尖的TSMC 16nm FinFET plus制造工艺，是业界首款采用TSMC 16nm FinFET plus工艺的手机SoC，表明华为芯片的设计能力站上了业界顶尖的行列。有人可能认为，16nm工艺是TSMC的本事，跟华为麒麟有什么关系呢？但实际上，制造工艺是在SoC设计时就需要考虑的因素；而要采用最先进的制造工艺，设计厂商需提前完成大量的前期研发和IP储备，而这些麒麟950都做到了。这同样是一个复杂的话题，需要另外一篇长文才能说清楚。

完全的自主知识产权，不是骗人的，否则被歪果仁逮
麒麟950实现了CPU、总线、显示处理器、Memory控制器、GPU、Video编解码器，Camera ISP 、Audio 处理单元，传感器处理单元、存储接口的高度集成和低功耗设计，拥有完全的知识产权。CPU是采用ARM的公版，后续的设计专利则是华为芯片拥有。用华为自己芯片的手机荣耀7，荣耀6Plus畅销欧洲，完全没有知识产权问题，美国如果不是政治原因，早已经进入。

做到麒麟950，华为付出了巨大的人力财力代价
华为是大陆最大的芯片设计公司，全球第六大。随著2015年华为销量手机大增，2015年会大幅提高。而台湾消息，华为已经在台湾芯片产业链大幅提高订单，估计2016年排名会再进几名，到第四名都有可能。

华为为手机芯片投入已经10年以上，数十亿美元，数千人，而且，这还是基于在华为已经掌握诸多基础的通信以及芯片技术上的基础上的投入。

结语

ARM只是掌握了CPU的核心技术，整个SoC还包括芯片的软硬件开发、系统设计、研发全流程掌控以及芯片制造等。举个例子：音符是大众都知道的，但是要谱出好的乐曲，不是一般人可以完成的。ARM只是写了音符，怎么谱写乐曲还要靠芯片厂商，谱曲很多厂商都会，谱的好听就难了。这是大多数厂商无法自研芯片的关键原因。

mj8abcd

  

q810166724

zeosv

系统级芯片（SoC）

windowsxp2012

zhhuxx

  

h09721