是否可以使用ARM公共版本构建手机芯片SOC？

好的，让我们回答这个问题.

首先，说明下一个SoC是如何开发的？

绝大多数智能手机CPU基于ARM指令集设计，其中许多直接使用内核的公共版本，例如A15，A53，A57，A72. 因此有人认为ARM已经掌握了该芯片的核心技术. 其他制造商只需要购买ARM内核的公共版本并进行组装. 无论如何，这里有台积电这样的铸造厂. 所谓的8核心处理器是8个ARM核心.

但是实际上呢？ ARM刚刚向下游制造商开放了CPU内核体系结构的Verilog代码和标准指令集，与过程无关. 如果要将ARM提供的功能制作到SoC芯片中，则需要根据不同的过程自定义标准单元库（触发，NAND门）和内存，并制定自己的后端平面图. 简而言之，ARM提供的CPU只是计算核心，并不是所有的手机芯片，其他设计都需要自己解决. 换句话说，除了CPU外，您还需要设计自己的GPU，总线，显示，ISP，视频编，音频处理器，内存控制器，传感器处理单元，以及DDR，闪存，显示接口，相机接口，射频RF，USB和其他外部接口.

片上系统（SoC）设计变得极其复杂，无法在手掌大小的智能手机上实现满足人类信息生活的大多数功能. 首先，手机SOC集成了数百个IP. 为了按时完成设计，有必要避免每个模块的耦合，以减少体系结构设计中的设计复杂性. 同时，必须确保每个模块在协同工作时都能发挥最佳性能. 对于设计师来说，这是一个巨大的挑战. 其次，控制手机的功耗，提高手机的耐用性，达到手机的最佳能效比. 要达到这两点，除了要准确掌握ARM等制造商的产品开发进度外，还需要自己研究许多核心设备，并且软件和硬件协作能力必须足够强大. 例如，全链接QoS技术可确保CPU和GPU对内存的访问性能得到保证，并且没有显示花屏，照片花屏等；再次，在封装能力方面，麒麟高端SOC均采用业界主流的POP（封装上封装）封装技术. DRAM和SoC的3D堆叠不仅可以提高集成度，确保产品轻，薄，短，而且还可以确保高性能和高速存储. 这是一种非常复杂的包装技术. 最后，先进的制造工艺不容忽视，芯片制造商需要从技术和应用的角度进行跟进.

CPU只是SoC的重要模块. 如果将手机芯片与汽车进行比较，则ARM提供的CPU只是汽车引擎的原型，无法正常工作. 您需要制造汽车，必须将其与其他底盘部件，车身部件，电气部件等相匹配. 同时，还需要设计汽车的外观以及这些部件在汽车中的组合结构，以及制造工艺能力. 在此过程中，任何环节缺少螺丝或遗漏都是失败的原因.

第二，我们来谈谈麒麟950的核心技术.

1）为什么使用ARM内核？

首先，纠正一个错误的观点: 有人认为高通和三星使用自己开发的CPU内核，他们觉得它们功能强大，而麒麟950采用ARM公开版本，而且似乎是不平衡的. 这实际上是一个很大的误会！我想问大家，智能手机的核心需求是什么？实际上，有两个词可以概括: 易于使用和耐用手机 soc，也就是说，性能和功耗必须保持平衡. 无论是使用自行开发的内核还是公共版本，还是根据手机本身的能效比需求进行开发，这都是从用户体验的角度进行的设计.

麒麟950使用4 A72和4 A53，主频高达2.5GHz，可以说是从性能和功耗平衡的角度综合考虑的结果（骁龙810、820和三星8890都有电源问题，例如过度消耗或发烧. A53的功耗较低，而A72的性能约为A57的1.8倍. 在相同的工作负载下，功耗降低了约50％. 大核和小核的组合可以提高性能并降低功耗. A72于2015年2月发布. 根据ARM内核引入大约十个月后的研发过程，麒麟950 SoC已踏入时机. 如果没有华为芯片强大的SoC设计能力以及对ARM内核开发时间节奏的精确掌握，这是很难做到的.

2）自我研究设计部分. 麒麟950不使用完整的公共版本CPU. ARM的核心只是一个标准化的软核. 芯片制造商需要根据自己的位置自定义标准单元库（触发器，NAND门）和存储器，并进行自己的物理实现以实现最终的能效比. 有时，为了获得最佳的能源效率，仅平面图就必须进行数百次测试，更不用说绘制布局的次数了. 自我研究部分，从底层物理设计到高层软件控制，都需要大量开发工作. 整个Soc基础架构包括CPU，互连和内存系统. 麒麟950的最后两个是华为制造的. ISP和基带等硬件方面也是我们自己开发的.

3）始终注意协处理器. 麒麟950 SoC还添加了行业领先的智能感应处理器i5，可与大小核共享资源，通过主系统进行智能调度，并具有将手机保持始终感应（“经常感知”状态，功耗）的能力. 比主CPU低得多.

4）基带部分. 当前的手机芯片高度集成，以实现低功耗，并且基带也已成为SoC的一部分. 关键在于将基带集成在SoC上可以减少PCB面积，使管理更加方便且成本更低，同时通信模块和系统的数据交换效率更高，可靠性更高. 麒麟950 SoC集成了自主研发的基带，使华为Mate 8达到了性能与功耗的高度平衡. 基带集成代表了芯片制造商SoC的发展水平.

5）技术. 华为麒麟950采用业界领先的台积电16nm FinFET plus制造工艺，这是业界首款采用台积电16nm FinFET plus工艺的手机SoC，这表明华为的芯片设计能力已居业界领先. 有人可能认为16nm工艺是台积电的能力，与华为麒麟有什么关系？但是实际上，制造过程是设计SoC时需要考虑的一个因素. 为了采用最先进的制造工艺，设计制造商需要提前完成许多预开发和IP储备，而Kirin 950正是这样做的. 这也是一个复杂的主题，需要另一篇较长的文章来阐明.

6）知识产权. 麒麟950实现了CPU，总线，显示处理器，内存控制器，GPU，视频编，CameraISP，音频处理单元，传感器处理单元，存储接口的高度集成和低功耗设计，并拥有完整的知识产权. CPU是ARM的公开版本，华为芯片拥有后续的设计专利. 我们认为手机 soc，自主创新并不是一切都被推翻: 铅笔和橡皮是创造，向铅笔添加橡皮是创新.

结论

ARM仅掌握CPU的核心技术. 整个SoC还包括芯片硬件和软件开发，系统设计，研发的控制以及芯片制造. 例如: 音符是众所周知的，但要创作出优美的音乐，这是普通人无法完成的. ARM只是写了笔记. 如何创作音乐取决于芯片制造商. 许多制造商会写音乐. 这就是大多数制造商无法开发自己的芯片的关键原因.

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