面對ARM斷供芯片架構難題,國產芯片的做法,真叫人解氣

2023-07-31 12:02:04 來源: 科技銘程

近日,一條關于華為麒麟芯片的消息,再度激起市場對芯片架構的討論。

消息稱華為最新研發的麒麟985X,沒有采用ARM架構,而是采用了開源的RISC-V架構 ,這無疑是一個重大變化。


(資料圖片)

如果消息屬實,那將會對RISC-V形成強有力的支持,但對ARM來說則是一個壞消息。

這意味著曾經ARM的忠實擁護者高通、華為、三星、聯發科均加入了 RISC-V陣營,加上谷歌、英特爾、阿里巴巴、英偉達等,RISC-V架構已經初具規模。

而造成這種局面的原因,恐怕還在于ARM的過度強勢!

ARM成立于1990,它的前身是Acorn公司,由克里斯·庫里與赫爾曼·豪瑟在英國劍橋大學創建,ARM的全稱為Advanced RISC Machine,意為高級精簡指令集計算機。

1978年12月5日,克里斯·庫里與赫爾曼·豪瑟共同創辦了一家CPU公司,即劍橋處理器單元。之后改名為Acorn Computer Ltd,即:橡果電腦有限公司。

1981年,英國計劃普及電腦,找到了 Acorn 公司,希望他們能夠研發一款芯片,價格低、功耗小、性能還要說的過去。

Acorn 找到了英特爾、希望可以得到授權,但遭到了英特爾的拒絕,于是ARM兩位科學家只能自己研發, 就這樣 Acorn RISC Machine微處理器誕生了,它就是第一代ARM芯片。

RISC就是“精簡指令集”,而這款芯片也符合功耗小、價格低的特點,非常適合移動設備。

之后ARM2、ARM3相繼誕生,但仍然改善不了ARM公司的財務狀況,于是公司決定轉型。

1990年,Acorn公司為與Apple公司合作,成立了名為ARM , ARM公司不制造芯片,而是以 IP授權模式作為公司盈利主要來源, 這種全新的模式,讓ARM成為了行業標桿,也開創了ARM的全新時代。

1993年,ARM將公司產品授權給德州儀器,讓ARM名聲大噪,隨后 又迎來富士通、三星等國際知名客戶。

1998年,諾基亞擊敗摩托羅拉成為當時全球最大的手機廠商,這一年發布了諾基亞6110,這款手機就使用了ARM授權的處理器,ARM大獲成功。

1998年4月17日,ARM控股公司在英國倫敦證交所和美國納斯達克同時上市,上市后蘋果公司逐漸出售掉持有的股份。

2007年,蘋果發布了第一款iPhone,標志著智能手機的到來, 第一代iPhone也使用了由ARM公司設計的芯片,ARM與蘋果繼續綁定。

2008年,谷歌發布安卓系統,這款系統同樣基于ARM指令集,如今安卓已經風靡全球,市場份額超過了80%。

這一年,使用ARM授權的芯片總出貨量超過100億顆。

2009年,華為發布自主研的K3V1手機處理器, 也是麒麟處理器的第一代,也是 基于ARM11架構。 隨后的麒麟系列處理器均采用了ARM架構。

2014年年底,高通發布了驍龍810,CPU使用了ARM的 Cortex-A75架構,但發熱嚴重,被稱為“火龍”。

高通沒有放棄,而是“魔改”了ARMv8指令集 ,研發出了Kyro架構,之后的驍龍系列均采用魔改的ARM架構,終于打通了市場,成為“安卓之光。”

到今天,ARM已經陸續推出了9種內核版本,幾十種處理器版本,拿下了90%的手機處理器市場,70%的平板電腦處理器市場,50%的嵌入式處理器市場。

目前,使用了Arm授權的芯片累計出貨量已達 2500億顆 ,而未來Armv9 架構將裝備在 3000 億顆 芯片中。

然而令人尷尬的是,這2500億顆芯片帶來的營收和利潤,并沒有徹底改變ARM,于是ARM的高層和實控人的心態逐漸發生了變化。

ARM還真是奇葩,你說它厲害吧,年收入與高通、蘋果差距非常大,你說它一般吧,移動設備都離不開它。

以2021年為例,使用ARM技術的蘋果大賺6506億人民幣(凈利潤),高通大賺630億人民幣(凈利潤)。

蘋果是ARM凈利潤的92倍,高通是ARM凈利潤的9倍。

這種尷尬的局面,讓ARM真的很不爽,公司開始謀劃改變授權模式,而高通的做法無疑讓這種想法變得更快了。

高通斥資14億美元收購了 一家名叫Nuvia的公司 ,隨后就將Nuvia研發的架構應用在自己的處理器上,并推向市場。

這種做法看起來沒錯啊!但很快遭到了ARM的反對。

ARM的理由是, Nuvia同樣采用了ARM的IP授權,如果高通要使用Nuvia的架構,需要 “補足差額”。

這里有必要解釋一下。

當年ARM在進行IP授權時,考慮到中小企業的承受能力,做了一些調整。 授權價格會根據公司規模,營收、利潤等數據進行上下浮動。

這樣的結果導致蘋果、華為、高通這類大型企業,授權價格會很高,而剛成立的 Nuvia授權價格則非常低。

而高通利用這個“漏洞”,收購了 Nuvia公司后, 依然執行了Nuvia公司交給ARM的授權價格,這無疑讓ARM損失巨大。

于是ARM對高通發起了訴訟, 要求高通停止使用Nuvia的架構,但高通肯定不答應啊,我可是花了14億美元啊,近100億人民幣,憑什么不讓我使用。

就這樣,兩家公司開始互撕起來。于是ARM就表示, 現有的授權合同到期后,不再續簽,而是要求所有廠商必須使用ARM整套處理器方案,不能采用第三方GPU、NPU等模塊。

如果按照ARM的新方案,那么蘋果的A系列芯片、高通驍龍、華為麒麟、聯發科天璣還有啥區別呢?

蘋果花高價修改的CPU、高通的“魔改”、華為的自研GPU、NPU都將毫無意義。

而iPhone、華為、三星、小米、OPPO、vivo等手機還有多少區別?難道旗艦手機只拼拍照、續航嗎?

所以處理器大廠、手機大廠是不會同意ARM的這番操作的。怎么辦呢?取而代之!

很快,“RISC-V”架構就成為了香餑餑,甚至在未來會對ARM構成巨大威脅。

RISC-V是一款全新的指令集架構,創建于2010年,最初由加州大學伯克利分校的幾名計算機教授研發,當然也有很多是該大學以外的志愿者和相關行業的工作者。

2015年, 加州大學伯克利分校成立了非盈利組織RISC-V基金會,該基金會旨在團結全球力量,打造RISC-V的軟硬件生態系統。

RISC-V具有以下幾個特點,也是吸引全球芯片企業的主要原因:

1、開源免費 ,全球任何企業、組織或個人都可以利用 RISC-V開發軟件、硬件,并且使用不受限制;

2、是一款精簡指令集架構 , V表示5,即:RISC架構已經迭代到了第五代;

3、性能強悍 , 研究團隊分析了ARM、MIPS、X86等多種架構,最終研發出了這款處理能強悍的架構;

4、 RISC-V產業生態正進入快速發展期 ,適合任何企業加入;

5、RSIC-V使用范圍廣泛 ,它的目標是滿足從微控制器到超級計算機等各種復雜程度的芯片需求,支持從FPGA、ASIC乃至未來器件。

6、 RISC-V軟件系統已經足夠強大 ,其軟件工具包括GNU編譯器集合(GCC工具鏈、GDB調試器)、LLVM工具鏈、OVPsim仿真器(以及RISC-V快速處理器模型庫)、Spike仿真器和QEMU模擬器。操作系統包括FreeRTOS、SylixOS、RT-Thread、Linux等。

7、RISC-V基金會定期負責維護RSIC-V指令集標準手冊與架構文檔 ,每年舉辦各種專題討論會,共同交流、討論未來。

基于以上7點優勢, “RISC-V”注冊企業會員已經超過1000家,個人會員也達到了1000家。 其中就包括了華為、阿里、百度、中興、中科院等中國企業和機構。

2022年,全球RISC-V芯片出貨量超100億顆,中國市場貢獻超過了50%,也就是50多億顆。

阿里平頭哥推出了基于RISC-V的 玄鐵系列芯片,中科院發布了 第二代“香山”RISC-V芯片,兆易創新推出了基于RISC-V內核的單片機GD32VF103系列。

如今,華為也被傳研發基于RISC-V的麒麟985X。可以看出國產芯片在RISC-V領域,發展得如火如荼。

倪光南院士也多次表達了對RISC-V架構的看好,他表示RISC-V具有模塊化、可擴展、易定制的優勢,以及不受壟斷制約、供應鏈安全容易保障的優勢,中國將成為RISC-V的重要市場。

截至目前, RISC-V基金會有9名中國成員,中國企業占據了RISC-V基金會高級會員的80% ,這標志著,中國芯片廠商正以全新的姿態為全球芯片作出表率。

ARM斷供芯片架構的關鍵時刻,中國廠商堅定的擁抱 RISC-V架構,并成為其重要的研發、設計、制造基地,這是對ARM限制中國芯片的有力反擊。

未來,國產芯片將在RISC-V領域大放異彩,掀起更猛烈的逆襲之勢!

當然,也有網友擔心未來RISC-V在升級迭代后,不再開源,但那時中國芯片廠商已經在RISC-V中扮演最重要的角色。

想要在RISC-V架構中限制中國,恐怕是做夢!

我是科技銘程,歡迎共同討論!

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