為國產「自主」晶片之殤正名，ARM架構篇——摘掉「自主」的雙引號

ARM（Advanced RISC Machine的縮寫）架構，被稱作進階精簡指令集機器，是一個32位精簡指令集（RISC）處理器架構，其廣泛地使用在許多嵌入式系統設計。

由於低成本、高效能、低耗電的特性，ARM處理器非常適用於移動通訊領域。

ARM架構就像是一座建築的結構設計部分，而處理器就相當於一個完整的建築。

ARM架構只相當於一座建築的框架，至於最後建造出來的房子長什麼樣，舒適度如何，就是由處理器廠商自己決定了。

採用相同架構的處理器，性能基本上已經鎖定在一定的範圍之內，不會有本質的區別。

ARM公司不生產晶片，只提供IP核。

如以下配圖：S3C2440，其內部結構可以簡單的分成兩部分：cpu和外設。

中間的那個arm920t就是它的中央處理器。

目前各大廠商所做的事情，就是買來ARM的授權，得到ARM處理器的原始碼，而後自己搞一些外圍IP（或者買或者自己設計），組成一個SOC後，去流片。

不同的SOC，架構不同（就是CPU如何和IP聯繫起來，有的以總線為核心，有的以DDR為核心）。

所以，海思是擁有自主產權的SOC架構，就相當於華為擁有整棟建築樓的自主設計權。

但因為起步較晚、技術壁壘、專利壁壘等等各方面的原因，海思麒麟在GPU上也使用了ARM授權的GPU。

因為全球擁有主流GPU技術的主流廠商也就那麼幾家，英偉達、AMD、高通、蘋果，這些廠家是不可能提供GPU給華為。

但不管是高通還是蘋果，ARM的核心中央處理器都好好的躺在那裡。

這樣。

問題就來了，不是說高通和蘋果都有自主的架構嗎，連三星都推出自主的晶片。

而華為自主晶片就要遭受質疑？事實真相，其實是ARM的授權方式不同。

架構的授權方式有三種：架構層級授權、內核層級授權(也就是ip核授權)、使用層級授權。

使用層級授權：只能拿別人提供的定義好的ip來嵌入在你的設計中，不能更改人家的ip核，也不能藉助人家的ip創造自己的基於該ip的封裝產品；

架構層級授權：是指可以對ARM架構進行大幅度改造，甚至可以對ARM指令集進行擴展或縮減，蘋果就是一個很好的例子，在使用ARMv7-A架構基礎上，擴展出了自己的蘋果swift架構； 內核層級授權，是指可以以一個內核為基礎然後在加上自己的外設，比如USART GPIO SPI ADC 等等，最後形成了自己的MCU，這些很多，比如三星TI，還有高通就是屬於該授權，所以，可以對深層指令改動。

通俗的將就是，華為拿的是公版ARM，而高通、蘋果。

三星拿到的是改動ARM的授權。

。

內核層級授權(也就是ip核授權)：簡單的將的ARM中央處理器之外的IP核授權，就是華為只能用公版ARM架構來設計晶片。

如果華為分別拿到架構授權和ip核授權兩種授權，那麼意味著它可以在ARM指令集基礎上根據需要創建出自己的內核架構，並可添加各種片內外設比如通信接口、顯示器控制接口、GPIO等等，從而生產出自己的「處理器晶片」。

國產「自主」晶片之爭

2018年8月31日華為在德國IFA 2018展會上正式揭曉了新一代移動SoC處理器「麒麟980」，強大得令人目眩。

麒麟980的實現六個世界第一：世界第一個7nm工藝SoC、世界第一個ARM A76架構CPU、世界第一個雙NPU、世界第一個Mali-G76 GPU、世界第一個1.4Gbps Cat.21基帶、世界第一個支持LPDDR4X-2133內存。

麒麟980配備了八個CPU核心(四個A76和四個A55)、十個GPU核心，並有雙ISP、i8傳感器處理器、安全引擎，還支持UFS 2.1、Wi-Fi音頻、4K視頻。

麒麟980採用台積電7nm工藝製造，集成69億個電晶體，相比10nm工藝的麒麟970增加了足足25％，電晶體密度更是增加了55％。

歷時36個月研發，投入了1000多名高級半導體工藝專家，讓國人為之振奮。

華為炫目的開場白，帶來了掌聲和榮耀，也隨之而來各種質疑。

華為數據亮眼，但也存在短板。

華為自己拿出手的，只有SOC的自主產權和基帶，其他都是外購組裝。

從專業CPU架構的角度看，外購合作，未必不是一件好事。

用ARM授權的GPU，能保證麒麟晶片的GPU達到主流的水平。

蘋果GPU強悍，但基帶也受制於高通，最新蘋果處理器才慢慢遠離高通。

雖然高通處理器各方面的都優秀，但是架構一樣還是用ARM。

如果論「自主」之爭，全世界都沒有完全自主的CPU，拿到公版授權的華為能做到如今的高度，實屬不易。

讓華為從零建立起全部自主的CPU，20年後或更久的時間或許能做到。

但前提條件是中國整個晶片產業盤活起來，扶植建立晶片生態圈，才能真正讓國內晶片強大起來。

我們都期待有一天，自主晶片加自主系統，完全不用受制於人。