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　　2016年10月19日，华为旗下的海思半导体发布新一代手机芯片――麒麟960。按照海思半导体的介绍，相比上一代麒麟950，麒麟960的CPU能效提升15%，GPU能源提升20%，图形处理能力提升180%，DDR性能提升90%，文件加密读写性能提升150%。麒麟960 GFXBench跑分仅次于排第一位的苹果A10处理器（iPhone 7采用），而在Geekbench上麒麟960单核分数也仅次于居于首位的苹果A10，不过在多核性能测试中，麒麟960一骑绝尘。这也就意味着，麒麟960的性能已经全面超越安卓（Android）高端机型中普遍采用的高通公司主打产品――骁龙820。
　　客观的说，海思的技术水平与高通仍有差距。
　　首先，麒麟960超越骁龙820是打了一个时间差，即抓住高通骁龙820和下一代芯片骁龙830之间的空档。骁龙820发布于日，其下一代处理器――骁龙830有望在2016年年底发布，并在2017年初为各家OEM厂商采用。尽管麒麟960超越骁龙820，但实际上是在与近一年之前发布的高通上一代芯片竞争，骁龙830的整体性能不出意外将会再次反超麒麟960。如果单从生产工艺上来说，骁龙820采用的是14nm工艺，麒麟960是16nm工艺，后者仍然落后。
　　第二，麒麟960与骁龙920、930的一个重大区别是，尽管二者都是基于英国ARM公司的专利授权，但高通的芯片采用基于ARM专利授权的自有核心架构，而麒麟系列尚未研发出自有架构，都是在ARM公版架构上优化而来。ARM的IP授权包括三种方式：处理器授权、POP授权以及架构授权。处理器授权是指授权合作厂商使用ARM设计好的CPU或者GPU处理器，对方不能改变原有设计，但可以根据自己的需要使用。ARM会提供一系列指导确保用户使用他们的设计，但是最终产品的频率、功耗的设计仍然要靠厂商自己的团队。POP（processor optimization pack，处理器优化包）授权是处理器授权的高级形式，如果合作伙伴的团队驾驭不了ARM处理器，那么ARM也可以出售优化后的处理器，这样用户就能在特定工艺下设计、生产出性能有保证的处理器了。架构授权是指ARM授权合作厂商使用自己的架构，被授权方可以根据自己的需要来设计处理器。这些处理器跟ARM自己设计的处理器是兼容的，但是有各芯片公司自己的实现方式。麒麟960采用的是ARM Cortex-A73核心（高功耗）以及A53核心（低功耗）公版架构，GPU采用ARM的Mali-G71MP8，采用台积电16nm FinFET+工艺制造。除骁龙810之外，高通公司的主流芯片都采用自主的Kryo架构设计（高通早期的自主架构为Scorpion架构、Krait架构），它是高通基于ARM指令集自己进行二次优化核设计的架构。骁龙830在820所使用的Kryo核心基础上进一步改良，采用三星10nm工艺制造，最高频率达到2.6GHz，最高支持8GB的运行内存，Adreno 540 GPU，Cat 16基带。显然，高通公司的芯片开发能力要强于海思半导体。
　　第三，高通芯片已经开始在人工智能技术、5G、自动识别等超前技术领域布局，相比之下，麒麟芯片更加关注终端用户的使用体验。
　　华为2001年开始自研芯片，海思半导体2004年10月成立。华为/海思的早期产品并没有突出表现，直到2014年华为开发出与高通骁龙810接近的麒麟925并在华为Mate 7中采用，从此一战成名。此后麒麟930、950分别应用于华为P系列、Mate系列的旗舰级，麒麟650在千元价位机型也取得成功。一家年轻的中国IC公司对行业领头羊高通公司的逼近乃至赶超是一个巨大的成功（即使赶超是暂时的）。那么，华为海思成功的原因有哪些呢？
　　第一，站在巨人的肩上才能看的更远。当下的智能手机产业主要可以分为两大阵营，苹果公司的iOS阵营和Alphabet（谷歌的母公司）的安卓（Android）阵营。前者的芯片由自己设计，后者主要采用ARM公司的专利授权，而后由高通、三星、联发科等芯片公司进行二次开发，增加各种功能，形成各自完成的芯片解决方案。华为海思做芯片没有另起炉灶从零开始，而是采取了同高通、三星、联发科等公司以ARM专利为基础进行解决方案设计的发展路线。这样不但可以利用已经成熟的硬件平台，节约开发的投入和时间，而且可以充分利用ARM架构已经形成的产业生态系统，既包括与CPU配套的各种零部件，又包括运行于其上的安卓操作系统以及在安卓平台上之上运行的各种APP。
　　第二，千金散尽复还来。尽管麒麟芯片采用的是ARM的公版架构，但并非拿来就用，否则所有芯片厂商、手机厂商都可以挑战高通了；而是需要将多家公司的硬件集成到一起，实现芯片整体性能的优化、运行的稳定和能耗的控制。要做到这些，仍然需要足够的技术实力和大量的研发投入。华为是中国研发投入最多，创新能力最强的公司。任正非要求，华为销售收入的10%要用在研发上。2014年华为的R&D投入达到54.4亿美元，居世界第15位，R&D投入额相当于三星的44.6%，已超过苹果的49.8亿欧元（排第18位），而且华为的R&D强度为14%，远远超过三星的7.9%和苹果的3.3%。2014年华为国际PCT专利申请数量3442项，居世界第一，在前十位企业中的增长速度是最快的（63%）；2015年，华为申请专利3898项，连续第二年居全球企业之首。虽然没有海思半导体研发投入的数据，但是芯片制造是一个研发强度最高的行业。2014年，英特尔与高通研发投入排名分别居世界第4位和第23位，R&D强度分别达到20.6%和20.7%。通过Intel、高通等IC公司的研发强度数据可以推测，麒麟960的赶超是建立在高强度的研发基础之上的。
　　第三，上阵亲兄弟，打仗父子兵。作为华为的全资子公司，海思半导体的成功无疑少不了来自华为的帮助和支持。华为的作用体现在技术和市场两个方面，形成对海思发展的技术推力与市场拉力。从技术方面看，手机CPU解决方案不仅包括CPU核心模块，而且还包括通信基带。作为世界上最大的通信设备制造商，华为不但形成了一系列自己的核心技术、专利，而且对用户需求有着比一般芯片供应商更深刻的理解。例如，在通信基带上，华为在2012年率先推出支持LTECat.4的Balong 710，2014年再次领先其它厂商推出首款LTE Cat.6的Balong 720。采用Balong 750的新一代基带支持LTE Cat.12、Cat.13 UL网络标准，理论下载速率高达600Mbps，上传速度也达到了150Mbps，同时还集成了CDMA基带，在基带层面已经不弱于骁龙820。此外，麒麟960内置的基带支持全网通。其中支持的双卡组合有LTE+GSM、LTE+WCDMA、LTE+CDMA，很好地满足某些国家的需求。华为的这些先进技术可以集成到麒麟960解决方案之中，成为麒麟960的独特优势。一项新技术的成功不但需要在实验室、原型乃至小试、中试阶段的优秀，更多的问题需要在商业化生产的过程中发现、改进、完善。对于一家纵向非整合的企业来说，他通常会面对“产品不完善――没有市场，没有市场――产品缺乏改进的机会”这样的难以解开的死结，特别是在市场中已经存在非常成功、优秀的在位者及其产品和服务的时候。因为对于用户来说，采用不完善的产品会带来各种各样的糟糕体验、麻烦，对于用于生产过程的零部件、材料、装备来说，还为因为质量差距、缺陷以及不稳定造成残次品，造成更大的损失。没有稳定的市场需求是我国许多产品在实验室甚至中试阶段已经成功，但是难以商业化或者市场表现不理想的重要原因。对于海思半导体来说，它的母公司华为近几年在终端市场发力，手机发货量已经进入国内市场份额第一阵营，2015年出货量达到1.08亿部，一度居于全国第一。麒麟芯片通过华为手机抓住了行业高增长的契机。华为在其手机特别是旗舰手机中采用麟芯片，不但给海思半导体提供了稳定的市场保障，使其出货量达到较大的规模，实现规模经济、降低生产成本，使其在产业化的过程中不断改进、优化、提升，从而打破解不开的死结进入良性循环，而且在华为手机特别是华为高端手机中的使用，实际上是用华为品牌背书，也提高了麒麟芯片的市场形象。
　　当然，作为华为下属全资子公司在得到华为支持的同时，海思半导体也面临着产业经济学中典型的纵向限制问题。当前，拥有自有芯片的纵向一体化手机厂商只有苹果、三星和华为，其他手机厂商均从专业化的芯片供应商高通、联发科或者三星公司采购芯片。由于华为在手机市场上存在着vivo、步步高、小米、联想等竞争对手，这些竞争对手出于限制（至少不支持）华为手机发展的角度，一般不愿意采购海思的芯片，而会优先选择专业化芯片厂商（高通、联发科）的芯片或者产品错位发展的一体化芯片手机厂商（三星）的芯片，这就使海思的市场容量受到很大的限制。当然，在纵向产业链上下游都成功的也有先例，那就是三星公司。但前提是三星一是在技术上领先，二是在产品定位上存在差异。华为海思要想真正超越而不是暂时性超越高通，在技术上还有很长的路要走。
　　作者为中国社会科学院工业经济研究所研究员。
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高通骁龙芯大战华为海思芯 奈何“本是同根生”
　　手机处理器
　　早已成为手机厂商的一大卖点，从单核到双核，再到四核，真八核。处理器核心数量越来越多，伴随而来的是处理速度的增快。但是提到处理器，你是否发现在看处理器介绍的时候总会看到基于相似的架构设计？这架构是怎么一回事，让小编带你一起了解，到时候你就知道为什么高通骁龙和海思是同根生了。
　　，即手机的CPU。除了厂商以处理器最为卖点之外，消费者往往也很关心，因为的性能在很大程度上决定了手机的性能。只有更加强劲的硬件才能有更加流畅的使用体验。虽然主流的CPU设计厂商有很多，但是在查找翻看的介绍的时候，往往能看到基于ARM架构，所以我们就来细究一下的架构。　　首先要强调的是，这里说的手机 CPU 并不局限于狭义的 CPU，可以理解为一颗集成度很高的 SoC。一颗CPU的诞生需要很多厂商一起合作，需要的技术含量非常高，没有一定的技术沉淀是没法完成一个CPU的设计制作量产。手机的 CPU 总体上来说跟电脑 CPU 差不多，首先是要有相应的指令集、核心架构，接着就是设计，然后是制造，测试和封装。
　　指令集
　　指令集是一颗 CPU 诞生最原始的必要条件， 简单的说，就是吩咐 CPU 去做什么事情，给它下的命令。目前来看，具有手机 CPU 指令集研发能力的就两个公司：ARM 和 Intel。
　　ARM 的 ARMv5/ARMv6/ARMv7/ARMv8 指令集
　　ARM公司简介：
　　ARM公司是一家知识产权（IP）供应商，它与一般的半导体公司最大的不同就是不制造芯片且不向终端用户出售芯片，而是通过转让设计方案，由合作伙伴生产出各具特色的芯片。ARM公司利用这种双赢的伙伴关系迅速成为了全球性RISC微处理器标准的缔造者。这种模式也给用户带来巨大的好处，因为用户只掌握一种ARM内核结构及其开发手段，就能够使用多家公司相同ARM内核的芯片。
　　ARM指令集
　　ARM公司早期定义了6种主要的指令集体系结构版本，v1-v6即：ARM architecture。
　　ARM v1：
　　该版本的原型机是ARM1，没有用于商业产品。
　　ARM v2：
　　对V1版进行了扩展，包含了对32位结果的乘法指令和协处理器指令的支持。
　　ARM v3：
　　ARM公司第一个微处理器ARM6核心是版本3的，它作为IP核、独立的处理器、具有片上高速缓存、MMU和写缓冲的集成CPU。
　　ARM v4：
　　应用较为泛的ARM指令集版本。
　　ARM7TDMI、ARM720T、ARM9TDMI、ARM940T、ARM920T、Intel的StrongARM等是基于ARMv4T版本。
　　ARMv5：
　　ARM9E-S、ARM966E-S、ARM1020E、ARM 1022E以及XScale是ARMv5TE的。
　　ARM9EJ-S、ARM926EJ-S、ARM7EJ-S、ARM1026EJ-S是基于ARMv5EJ的。
　　ARM10也采用。
　　其中后缀意义如下：
　　E：增强型DSP指令集。包括全部算法和16位乘法操作。
　　J：支持新的Java。
　　ARMv6：
　　采用ARMv6核的处理器是ARM11系列。
　　ARM1136J（F）-S基于ARMv6主要特性有SIMD、Thumb、Jazelle、DBX、（VFP）、MMU。
　　ARM1156T2（F）-S基于ARMv6T2 主要特性有SIMD、Thumb-2、（VFP）、MPU。
　　ARM1176JZ（F）-S基于ARMv6KZ 在 ARM1136EJ（F）-S 基础上增加MMU、TrustZone。
　　ARM11 MPCore基于ARMv6K 在ARM1136EJ（F）-S基础上可以包括1-4 核SMP、MMU。　　随着技术的发展以及时间的推移，AMR公司又在ARMv6的基础上推出了ARMv7和ARMv8
　　指令集。使得常见的芯片设计厂商都是基于 ARM 指令集，占据了市场上百分之九十的市场份额。　　Intel 的 X86 指令集
　　英特尔简介：
　　英特尔公司是全球最大的个人计算机零件和CPU制造商，它成立于1968年，具有46年产品创新和市场领导的历史。1971年，英特尔推出了全球第一个微处理器。微处理器所带来的计算机和互联网革命，改变了整个世界。
　　不过大家对 Intel 的印象可能还停留在电脑 CPU 呼风唤雨的层面，如今，这个电脑 CPU 制造的大咖面对日益繁荣的智能手机芯片市场，也忍不住要发力了，两年前开始涉足便携终端的 CPU 市场。
　　英特尔有着非常雄厚的资金和技术实力，不仅有自主知识产权的指令集和架构，还具有 CPU 的独立设计和制造能力，像 ARM 纯粹是设计核心架构来授权获利，其他芯片厂则是获得 ARM 的授权去设计或者制造，而英特尔这种得天独厚的优势别的厂商无法比拟，不过就算如此，现阶段它在手机 CPU 的市场的表现有点力不从心，虽然有着不错的多线程技术，最新的产品还是一年多以前那颗凌动 Z2580。
　　X86指令集
　　x86是一个指令集架构家族，最早由英特尔在“Intel 8086”CPU上开发出来。该系列较早期的处理器名称是以数字来表示80x86。由于以“86”作为结尾，包括Intel 、8以及80486，因此其架构被称为“x86”。由于数字并不能作为注册商标，因此Intel及其竞争者均在新一代处理器使用可注册的名称，如Pentium。现时英特尔把x86-32称为IA-32，全名为“Intel Architecture， 32-bit”；不过，由于x86包括16位处理器，这样的命名也出现麻烦。
　　x86指令集于1978年推出的Intel 8086中央处理器中首度出现，它是从Intel 8008处理器中发展而来的，而8008则是发展自Intel 4004的。8086在三年后为IBM PC所选用，之后x86便成为了个人电脑的标准平台，成为了历来最成功的CPU架构。
　　x86架构是重要地可变指令长度的CISC（复杂指令集电脑，Complex Instruction Set Computer）。字组（word， 4位组）长度的存储器访问允许不对齐存储器地址，字组是以低位字节在前的顺序存储在存储器中。向后兼容性及Intel量产制程经常领先一直都是在x86架构的发展背后一股驱动力量（设计的需要决定了这项因素而常常导致批评，尤其是来自对手处理器的拥护者和理论界，他们对于一个被广泛认为是落后设计的架构的持续成功感到不解）。但在较新的微架构中，x86处理器会把x86指令转换为更像RISC的微指令再予执行，从而获得可与RISC比拟的超标量性能，而仍然保持向前兼容。x86架构的处理器一共有四种执行模式，分别是真实模式，保护模式，系统管理模式以及虚拟V86模式。　　说完 CPU 的核心指令集，接下来就是核心架构问题。
　　除了 Intel 有这个实力去自主研发指令集，当然 ARM 自己也提供架构给厂商，也是授权的方式，但是有些厂商不甘庸，或者有特殊要求，实力也允许，就拿 ARM 提供的指令集，去研发自己的 CPU 架构。　　ARM Cortex-A架构
　　ARM 是业界领先的微处理器技术提供商，提供最广泛的微处理器内核，ARM 厉害的地方就在于它不仅有指令集，还有 Cortex-A 架构，像三星、MTK、英伟达、海思都是用的 ARM 的指令集和架构，高通最新的骁龙 810 就是八核 Cortex-A57+Cortex-A53。
　　而Cortex-A的架构是基于ARMv7指令集的，一起了解一下ARMv7的特点
　　下表列出了ARM微处理器核心以及体系结构的发展历史：
　　表： ARM微处理器核心以及体系结构的发展历史
　　我们可以看到，Cortex系列属于ARMv7架构，这是ARM公司最新的指令集架构，而我们比较熟悉的三星的S3C2410芯片是ARMv4架构，ATMEL公司的AT91SAM9261芯片则是ARMv5架构。
　　ARMv7架构是在ARMv6架构的基础上诞生的。该架构采用了Thumb-2技术，Thumb-2技术是在ARM的Thumb代码压缩技术的基础上发展起来的，并且保持了对现存ARM解决方案的完整的代码兼容性。Thumb-2技术比纯32位代码少使用 31%的内存，减小了系统开销。同时能够提供比已有的基于Thumb技术的解决方案高出38%的性能。ARMv7架构还采用了NEON技术，将DSP和媒体处理能力提高了近4倍，并支持改良的浮点运算，满足下一代3D图形、游戏物理应用以及传统嵌入式控制应用的需求。此外，ARMv7还支持改良的运行环境，以迎合不断增加的JIT（Just In Time）和DAC（DynamicAdaptive Compilation）技术的使用。 另外，ARMv7架构对于早期的ARM处理器软件也提供很好的兼容性。
　　ARMv7架构定义了三大分工明确的系列：“A”系列面向尖端的基于虚拟内存的操作系统和用户应用；“R”系列针对实时系统；“M”系列对微控制器和低成本应用提供优化。下图为v5至v7架构比较：
　　图：v5至v7架构比较
　　由于应用领域不同，基于v7架构的Cortex处理器系列所采用的技术也不相同，基于v7A的称为Cortex-A系列，基于v7R的称为Cortex-R系列，基于v7M的称为Cortex-M系列。具体的每个Cortex-A系列的处理器我们在这里就不详细介绍了。
　　高通 Krait 架构
　　高通简介：
　　高通（Qualcomm）是一家的无线电技术研发公司，他最擅长的还是它在基带通讯方面，它的优势在于在中把 CPU、GPU 和基带等打包在一起，骁龙之前也用 ARM 的 Cortex 架构，自从骁龙 400、600、800、801、805 后就一直用 Krait 架构，不过现在的 810 貌似又要回到 ARM 的 Cortex-A 架构怀里了。
　　高通现在的市场占有率是最高的，这不出奇，手里握着一堆通讯专利，在CPU 的性能和稳定性方面应该是做的最好的，自主设计的 Adreno 系列 GPU 处理器性能出色，集成度非常高，研发省时省力，就是贵了点。
　　Krait 架构
　　Krait是高通在ARMv7指令集的基础上自行研发的兼容架构，自从去年诞生以来一直牢牢统治着智能手机SoC市场。
　　Krait 300
　　严格来说，是初代Krait架构的升级版，它依然使用台积电28nm LP工艺制造，经过一些底层优化，架构的处理器核心频率能从1.5GHz提升至1.9GHz，足够媲美Tegra 4。
　　在同频下相比现有架构能有15%左右的性能提升，再加上频率提升的话可以获得20-30%。这还不足以追赶Cortex-A15，但功耗和能效要优秀得多。对比Intel Atom，即便不能超越至少也能达到同一档次。
　　Krait 400　　如果说是主流级别的，Krait 400就是超高性能的。它采用台积电的28nm HPM工艺制造，融入HKMG技术并为低功耗的峰值性能做了优化，主频最高可达2.3GHz。
　　Karit 300/400架构产品会命名为骁龙Snapdragon，但型号体系抛弃S4、S3、S2、S1，而是改成了800、600、400、200，性能逐一降低，分别面向智能电视/平板机/数字媒体适配器/智能手机、高端平板机/智能手机、主流平板机和智能手机、入门级智能手机。今天宣布的是前两个。
　　通过上边的介绍，读者不难发现，虽然我们看到了许多厂家自行设计的独具特色的处理器，但是都是基于ARM公司设计的架构的，而ARM公司也是授权的方式进行盈利。即便是在移动处理器市场风生水起的高通也同样采用了ARMv7指令集。
　　所以当我们在对比高通骁龙和华为海思这两家不同公司设计生产的处理器的时候，我们需要明白这些公司使用的指令集和架构可能是相同的，但是在相同的指令集和架构之下可以差异化的设计出各具特色的处理器。那么，都有哪些公司具备设计处理器的能力呢？敬请期待小编下一次为大家带来的盘点。
（责任编辑：HT004）
12/06 01:5912/03 17:42
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实际性能大跌眼镜，海思麒麟930竟是这样
来源：作者：阿华责编：阿华
在今年的MWC2015上，华为正式发布了7英寸跨界新机荣耀X2（海外名称为MediaPad X2）。该机在配置方面的最大亮点就在于搭载了海思麒麟930芯片。对于这款全新SoC，华为仅表示Kirin 930是八核心64位架构。除此之外，官方对这款处理器守口如瓶。之前曾有消息称，麒麟930将是海思处理器家族中的全新旗舰，采用最新的16nm工艺制造，同时内置四颗Cortex-A57核心以及四颗Cortex-A53核心，也就是与高通骁龙810十分相似，更先进的工艺制程也让我们对其有了更多的期待。毕竟，之前华为确实跟TSMC一起联合首发了16 FinFET工艺旗舰处理器新品。不过，有媒体在对荣耀X2的现场体验中发现，其最终的跑分成绩也仅有46048分，基本上和骁龙801持平，但单核心的性能还不如骁龙801。这也就是说，这款海思麒麟930很有可能就是之前的麒麟920换了个CPU架构，GPU、基带等应该保持不变。工艺方面，似乎应该还是28nm。另外，GPU部分，海思麒麟930搭载的依然是Mali-T628 MP4，游戏性能也不会比目前的麒麟92x系列有太大的变化。
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