用ARM公版CPU核就能搭出手機晶片SoC嗎？

先提醒一下，對本篇內容發出質疑意見的起碼得知道什麼叫CPU，CPU由什麼組成，知道計算機組成原理，系統軟體，做過邏輯軟體開發，知道彙編語言，知道什麼叫驅動軟體，學習過電子電路，學習過數字電路，知道信號處理，知道無線通信，知道多個名稱英語縮寫，否則就從這篇文章學點知識，搜索一下網絡了解，然後默默點讚。

一看到有的人說用ARM公版CPU核就可以攢出CPU來，就跟深圳華強北或者北京中關村攢電腦一樣，一個小學生買來主板，內存條，硬碟，電源，機箱，鍵盤，滑鼠就攢好了，那意思就是他都會拿著這個CPU核，去找台積電製造就可以得到手機用的CPU來，毫無技術含量，是個技術員都會做。

我只能說：要麼無知者無畏，要麼心懷惡意，要麼不學無術。

我佩服於這種無知無畏而又振振有詞的認真態度。

那就來講講這種認識為什麼是無知的。

先講一下CPU和SoC區別吧。

CPU不等於SoC，SoC在系統晶片，包括多個相對獨立的「小晶片單元」，CPU只是手機系統晶片SoC的通用計算單元，另外還有很多晶片單元，其中最重要的是處理通信的基帶晶片單元，因為是通信基礎單元，需要精通通信協議和模擬數位訊號處理等多種科學技術，這是體現一個SoC功底的地方。

除了SoC，還有外圍配合的射頻晶片，連接晶片，和電源系統晶片，這些構成了一個廠家的手機晶片組。

能提供完整全部晶片組的全球不超過三家，蘋果並不是其中的一家。

• 一款SoC是怎麼研發出來的？so easy 很簡單？

智慧型手機的CPU絕大多數是基於ARM的指令集設計，而且很多是直接採用了公版CPU內核，例如A15、A53、A57、A72。

於是有些人就認為ARM掌握了晶片核心技術，其他廠商只需要買來ARM的公版內核組裝一下就行了，反正有台積電這樣的代工廠製造。

所謂的8核處理器，就是8個ARM內核搭在一起。

提醒一下，ARM公司是英國的，不是美國的。

可實際上呢？ARM只是給下游廠商開放了CPU核心架構的Verilog代碼、標準指令集，跟工藝不相關。

如果要把ARM提供的東西做成一個SoC晶片，需要自己根據工藝的不同定製標準單元庫（觸發器、與非門）和memory，自己做後端Floorplan。

簡言之，ARM提供的CPU僅僅是一個計算核心，並非手機晶片的全部，其他多個設計都需要自己解決。

也就是說，除了CPU以外，還需要自行設計包括GPU、總線、顯示加速器、ISP、視頻編解碼器、音頻處理器、Memory控制器、傳感器處理單元，以及DDR、Flash、顯示接口、Camera接口、射頻RF、USB等對外接口。

用當前最先進的SoC華為海思麒麟950來舉例吧，如下圖所示，能看懂下面這圖中的這些英文縮寫就不錯了：

要在一部只有手掌大小的智慧型手機上實現滿足人類信息化生活的大部分功能，系統級晶片（SoC）設計變得極其複雜。

首先，一款手機SOC,集成上百種IP，要按時完成設計，架構設計上既需要避免各個模塊互相耦合以降低設計複雜度，同時還需要保證各個模塊配合工作時可以發揮出最佳性能，對設計人員是很大的挑戰。

其次，控制手機的功耗，提升手機續航能力，實現手機的最佳能效比。

要做到這兩點，除了要準確掌握ARM等廠商的產品開發進度外，還需要自研很多核心器件，同時軟硬體協同能力也需要足夠強勁。

例如全鏈路QoS技術，保證優化CPU&GPU對Memory訪問性能的同時，不出現顯示花屏、拍照花屏等情況；再次，封裝能力，麒麟高端SoC均採用業內主流的POP（Package On Package）封裝技術，實現DRAM和SoC的3D堆疊，既可提高集成度，確保產品的輕薄短小，又可保證高性能的高速存儲，是一項非常複雜的封裝技術。

最後，還不能忽略先進的製造工藝，需要晶片廠商從技術和應用角度跟進。

CPU只是SoC的一個重要模塊。

• 華為麒麟950，有你想像不到的核心技術

• 再次提醒，如果你覺得很簡單，那說什麼呢？

• 為什麼採用ARM內核？

首先糾正一個錯誤觀點：有些人看到高通和三星採用自研的CPU內核就覺得他們厲害，而麒麟950 採用ARM公版就顯得沒水平，這其實是一個非常大的誤解！說得不好聽點叫無知。

試問大家，智慧型手機的核心需求是什麼？其實歸納起來就兩個詞：好用和耐用，也就是性能和功耗要達到平衡。

是採用自研內核還是公版，還是要根據手機本身對能效比的需要制定的，這才是從用戶體驗角度出發的設計。

麒麟950不是CPU，而是SoC。

說一句，高通830已經傳聞要回到公版了。

高通810就是公版的，只是高通自己設計功夫不到家，功耗高，這也看出難度了。

麒麟950採用了4個A72和4個A53的big.LITTLE架構，主頻最高為2.5GHz，可以說是從性能和功耗平衡的角度來綜合考慮的結果（驍龍810、820及三星8890均有功耗太大或發熱等問題）。

A53功耗較低，而A72相比A57有約1.8倍的性能提升，在同樣的工作負載下，功耗降低50%左右，大小核搭配可使性能提升，同時功耗更低。

A72在2015年2月份發布，按照ARM內核引入後十個月左右的研發流程，麒麟950 SoC正好踩到了時間點上。

沒有華為晶片強大的SoC設計能力以及對ARM內核開發時間節奏的精準把握是很難辦到的。

• 除了那小小的CPU內核，還有眾多先進的自研設計才造就SoC高樓大廈

麒麟950並不是採用完全的公版CPU。

ARM的核只是一個標準化的軟核，晶片廠商要根據自身的定位，定製標準單元庫（觸發器、與非門）和Memory，自己做物理實現，才能達到最終能效比。

有時候，為了能夠達到最佳能效，僅Floorplan就要試驗上百次，更不要提版圖的繪製次數了。

自研部分，從最底層的物理設計到驅動到上層軟體控制，都需要大量開發工作，整個Soc基礎架構包括CPU、互連和Memory系統三個部分，麒麟950的後面兩個都是華為自己做的，硬體方面包括ISP和基帶等也是自己研發，其中ISP投入了1億美元。

• 常感知協處理器，讓手機時刻為你服務，蘋果A9不過如此

麒麟950 SoC還增加了一顆業界性能最強的智能感知處理器i5，與大小核協同共享資源，由主系統進行智能調度，並能夠以極低的功耗，使手機處於Always Sensing（「常感知」）的狀態，消耗的電量遠遠低於主CPU。

所以，你知道嗎？用麒麟950的手機都自帶了用於鍛鍊的記步功能，就是因為有了這顆協處理器。

其實，從榮耀6Plus開始用的麒麟925就已經開始有這個功能了，用麒麟935的榮耀7也有記步功能。

• 業界最先進的基帶廠家研發了先進的基帶

當前手機晶片為了實現低功耗而高度集成，基帶也成了SoC的一部分，這其中的關鍵在於，基帶集成到SoC上能夠使PCB面積減少，管理更方便且成本更低，同時通信模塊和系統之間數據交互效率更高，可靠性也更高。

麒麟950 SoC集成了自研的基帶，才使得華為Mate 8實現了性能和功耗的高度平衡。

基帶集成代表著晶片廠商SoC的開發水平。

華為在基帶方面是業界第一，多個第一，人家畢竟玩的就是通信，，20多年如一日只玩通信，全球第一大通信設備廠家，你打電話或者上網時就得用到華為的通信設備來處理你的通信信號，把你的信息傳遞出去。

• 業界最先進的晶片製造工藝

華為麒麟950採用了業界頂尖的TSMC 16nm FinFET plus製造工藝，是業界首款採用TSMC 16nm FinFET plus工藝的手機SoC，表明華為晶片的設計能力站上了業界頂尖的行列。

有人可能認為，16nm工藝是TSMC的本事，跟華為麒麟有什麼關係呢？但實際上，製造工藝是在SoC設計時就需要考慮的因素；而要採用最先進的製造工藝，設計廠商需提前完成大量的前期研發和IP儲備，而這些麒麟950都做到了。

這同樣是一個複雜的話題，需要另外一篇長文才能說清楚。

• 完全的自主智慧財產權，不是騙人的，否則被歪果仁逮

麒麟950實現了CPU、總線、顯示處理器、Memory控制器、GPU、Video編解碼器，Camera ISP 、Audio 處理單元，傳感器處理單元、存儲接口的高度集成和低功耗設計，擁有完全的智慧財產權。

CPU是採用ARM的公版，後續的設計專利則是華為晶片擁有。

用華為自己晶片的手機榮耀7，榮耀6Plus暢銷歐洲，完全沒有智慧財產權問題，美國如果不是政治原因，早已經進入。

• 做到麒麟950，華為付出了巨大的人力財力代價

華為是大陸最大的晶片設計公司，全球第六大。

隨著2015年華為銷量手機大增，2015年會大幅提高。

而台灣消息，華為已經在台灣晶片產業鏈大幅提高訂單，估計2016年排名會再進幾名，到第四名都有可能。

華為為手機晶片投入已經10年以上，數十億美元，數千人，而且，這還是基於在華為已經掌握諸多基礎的通信以及晶片技術上的基礎上的投入。

結語

ARM只是掌握了CPU的核心技術，整個SoC還包括晶片的軟硬體開發、系統設計、研發全流程掌控以及晶片製造等。

舉個例子：音符是大眾都知道的，但是要譜出好的樂曲，不是一般人可以完成的。

ARM只是寫了音符，怎麼譜寫樂曲還要靠晶片廠商，譜曲很多廠商都會，譜的好聽就難了。

這是大多數廠商無法自研晶片的關鍵原因。

草草說這這些，太長了。