小米自研芯片，爭論背後 - asiasworldcity.hk

「香港飛龍」標誌

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如果您希望可以時常見面，歡迎標星收藏哦~過去幾天，圍繞着小米最新的“玄戒O1”芯片有了非常多的討論。除了讚揚小米實現了國產3nm芯片設計的新突破後，還有一波人圍繞着小米這顆芯片是否是自研展開了激烈討論。進入到近日，因爲Arm CSS的原因，讓整個芯片圈（媒體圈）像過年一樣熱鬧。下面，筆者分享一下對這顆這顆風口浪尖芯片討論的一些瞭解。在介紹Arm CSS之前，我們先瞭解一下Arm的業務模式和提供的產品。作爲全球最大的IP公司，Arm在過去的大部分時間裏都是通過把自己的產品“授權”給用戶，收取授權費（license ）和版稅（royalty）作爲主要盈利模式的。其中，授權費可以簡單看作Arm將其設計授權給你所收取的第一筆費用，至於授權的產品可以分爲“Architecture license”（如蘋果和高通就是這樣授權，他們可以在Arm的框架下自定義其產品）和“IP license”（就是把公司設計好的Cortex系列處理器授權給用戶）。至於版稅，則簡單理解爲在你授權了Arm的產品並設計量產芯片後，每賣出一顆芯片，需要支付給Arm的費用。在過去，這也是Arm主要的營收來源。雖然，Arm在過去十幾年裏發展迅猛，Arm芯片也變得無處不在。但是，和使用Arm芯片的公司比，Arm的營收和利潤相形見絀。於是，該公司開始想法子通過爲客戶提供更多的服務掙錢。恰逢，在這幾年間，無論是汽車、手機還是雲廠商，都興起了自研芯片浪潮。不過，可以肯定的是，這些廠商大多可能對芯片的積累沒有聯發科、高通等老牌芯片公司高。這時候，Arm針對移動市場推出了一箇名爲Total Compute Solutions（簡稱TCS）的解決方案。據介紹，Total Compute 通過採用以解決方案爲中心的整體 SoC 設計方法來解決這些挑戰，超越單個 IP 元素，從整體設計和優化系統，從而爲移動設備帶來更豐富、更沉浸式的體驗。但在TCS2023以後，Arm似乎用“終端CSS”（Compute System for client）代替了前者。按照Arm所說，終端 CSS滿足了日益增長的高效計算需求。它融合了 Armv9 的優勢，並基於 3nm 工藝節點，提供經過驗證且可量產的全新 Arm CPU 和 GPU 解決方案，助力芯片合作伙伴加快產品上市速度，同時利用其可擴展性構建差異化、市場定製的解決方案。“終端 CSS引入了針對 3nm 工藝優化、可立即投入生產的強化 CPU 和 GPU 核心實現。這些核心已在多家代工廠供貨，可提供最大的靈活性。CSS for Client 還利用 CSS RTL 改進，在 3nm 芯片上提供一流的 PPA。”Arm強調。由此可見，終端CSS的引入，讓Arm在此前的授權模式以外，提供了一種新的模式選擇。在過去，處理器IP授權模式的被許可人被授予使用 Arm 處理器設計（即處理器的 RTL 級設計，所謂軟核）的權利。從Ansys的一篇科普文中可以看到，所謂寄存器傳輸級（RTL）設計，是數字電路設計流程中的一箇重要步驟。在指定電路的物理佈局之前，它在抽象級定義和優化數字設計的邏輯功能。作爲集成電路設計週期的關鍵部分，它使工程師能夠在寄存器、運算符和數據流階段優化其設計，然後再開始考慮物理組件的實現及其連接方式。在現代芯片的設計流程中，涉及獲取器件所需操作的規範，並將其轉化爲封裝半導體芯片。RTL設計提供的抽象級別使工程師能夠專注於系統的更高級別功能，而無需考慮如何實際實現設計的細節。而在完全驗證系統的設計後，RTL綜合可用於將RTL設計的HDL代碼表示轉換爲門級網表。這是在電子設計自動化（EDA）工具中，將最終原理圖轉換爲物理佈局的工具的前端。如上所述，終端CSS的出現，讓Arm的客戶可以獲得經過驗證後的設計（硬核），降低了芯片的流片風險。特別是其將CPU、GPU和子系統集成到一起以SoC的模式交付，並提供定製能力以後，Arm加速了芯片的量產流程。我們必須承認，Arm CSS的面世，顛覆了過去的芯片合作模式。以前，芯片公司憑藉對前後端設計的瞭解，授權了Arm的軟核，設計出符合OEM需求的產品。但現在，CSS出現以後，Arm 似乎正在繞開芯片公司，直接向 OEM 廠商推銷其多核處理器設計。例如亞馬遜網絡服務 (Graviton)、微軟 (Cobalt 100) 和谷歌 (Axion)，正是通過這種合作模式，推出其自研芯片。從芯片設計層面看，這其實是大有裨益的。因爲在過去，芯片公司拿到的是不同的軟核（甚至來自不同供應商），然後將其拼成一顆SoC，當中對技術的要求非常高，風險也非常大，芯片老法師高通也曾失手，獲得了“火龍”的稱號。所以，SoC並不好乾的。因此，在CSS面世之前的很長一段時間裏，市場上就有相應的芯片設計服務公司提供相應的服務。博通、GUC、 Faraday、芯原、索喜、燦芯和ASR也都在幹這個活。他們對SoC也有獨到的見解。以ASR爲例，這家公司其實是一家設計自主品牌芯片的Fabless，但因爲他們團隊對SoC的瞭解，市場又有需求，讓他們在過去兩年裏在這個市場爆火。很多我們熟悉的芯片新貴，也都是使用設計服務。例如谷歌的TPU，就是在博通的協助下完成的。從這個角度看，如果小米真在這個芯片上選擇與Arm進行 CSS層面的合作（未經證實，可能性很大），其實也無可厚非。何況，如文章開頭引用的那篇文章中所說，爲了提高這顆芯片的主頻，降低功耗，小米玄戒團隊花了很多心思去尋優，也與晶圓廠建立了很深入的合作，這都是一些不能忽視的投入。而且，小米在這顆SoC的ISP和NPU上，也都選擇了自研。在手機芯片傳統算力都已過剩的當下，如何打造領先的ISP和NPU方面，是手機芯片未來的競爭關鍵，也是打造差異化的重要來源。小米基於多年積累在這方面自研，大大提升了這顆芯片的含金量。當然，如果以該芯片是否像高通、高通那樣基於Arm的指令集授權，自己設計出CPU爲標準判斷，“玄戒O1”顯然是沒有達標的。但也如前文所說，強如高通，也是在最近幾年收購NUVIA，獲得了一大批對CPU架構有深入瞭解的人之後，纔開始真正推出自主設計的CPU。此外，基帶方面，從發佈會看來，“玄戒O1”似乎是外掛了基帶。但是你看看全球自研手機芯片巨頭蘋果，花了多少年時間才搞出C1，我們不能指望小米可以一蹴而就吧？最後，就是否“自研”這個話題，我們稍稍討論一下。關於什麼是“自研芯片，其實這並沒有很嚴格的定義。爲此，我就這個問題諮詢了ChatGPT，得到了以下回覆。不得不說，ChatGPT是一箇很嚴格的大模型，按照他說，自研需要芯片設計公司在架構設計、指令集選擇、功能模塊定製、性能調優、軟硬件協同優化等方面具有主導權。綜上所述，你怎麼看小米這顆芯片？當然，筆者同時還有了一箇新的疑問，Arm未來在所謂的“大算力”芯片方面，還會開放處理器IP授權嗎？半導體精品公衆號推薦專注半導體領域更多原創內容關注全球半導體產業動向與趨勢*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅爲了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。今天是《半導體行業觀察》爲您分享的第4046期內容，歡迎關注。『半導體第一垂直媒體』實時專業原創深度公衆號ID：icbank喜歡我們的內容就點“在看”分享給小夥伴哦

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