高通的架构是ARM,制造是台积电,那为什么说高通芯片厉害?高通就是负责设计的?

FC余新华


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我尽量用最简单的语言,来和大家聊聊芯片如何产生的?

我们准备建造一栋楼房,所以我们提前做了预算,并且有了计划。但是,我们会委托设计院给我们出图纸,将我们的诉求告诉它,它们会给出设计图纸(这是建筑师的活,依据标准设计),图纸出来后,施工方开始施工,在施工过程中,各种工艺要求,这里就需要根据标准进行施工,最后验收后,这栋楼就成了。

我们描述的已经很详细,所以我们将这里和芯片进行结合聊聊。设计——高通、华为、苹果(这里面的标准其实就是ARM架构,怎么样设计更牢固,耐久度更高等等,就是ARM架构要做的事情)、接着施工方台积电进入,它们根据要求设计,可是在生产过程中,主要的地基阶段,又必须要有更先进的技术,在这种情况下,先进的设备,比如ASML的光刻机就显得尤为重要了。

而最终生产的产品,就是芯片。我们需要搞懂的几个内容:

  • 芯片主要的不是idea,而是设计。将设计付诸实施,只是后面的路,如果不能按照规则,按照国标标准,很可能会出现“流片失败”等问题。
  • 别以为代工厂不厉害。很多人都觉得台积电就是加工手机芯片的生产厂商,并没有什么了不起的地方。实际上这种认识是片面的,虽然说它是代工厂,且并不生产芯片,但是它的技术确实不容忽略,虽然说依靠了先进技术,比如光刻机等等,但是也不能够忽略它本身的技术优势。

说到这里我们就知道高通为什么厉害?高通的芯片设计,以及集成基带都是厉害的,高通是主要的通讯类企业,在基带方面的成绩,就不是一般企业比拟的。

所以,高通不仅仅是在设计方面表现出众,它在定制CPU、GPU方面以及在基带方面表现等等都显得非常的突出。


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我是中国人,不要被苹果的水军们的吹捧忽悠和欺骗了,当今什么都可以伪造。苹果手机存在30个致命缺陷:1、不支持通话录音;2、信号极差(基带英特尔劣质);3、价格虚高;4、电池小,待机时间短;5、虽然现在有18所谓快充,但充电速度慢;6、关机后闹钟不响 不信可测 7、双层主板发热大,游戏发热,发热翻车;8、配件昂贵,不支持第三方更换;9、不支持滚动截图;10、传输文件麻烦,封闭系统;11、相对上代取消了3d touch功能,相对上代简配、12、5G遥遥无期,13、伪双卡双待,副卡不支持4G;14、外观沦落丑化15 max228克,半斤重砖头16 720p垃圾屏幕,都没上1080p,字体稍大,显示就是模糊,不信可测 17 后置三摄全网最丑18全网最大刘海全网最丑19 全网最大最粗边框 20最不安全手机被点名批评 21低温还关机,室外冬天低温部分不能用 第22点配件与电池价格是国产手机几倍 第23点标配5v1A充电器,没有18瓦充电器需要另外花243大洋购买,还需要花100多买专用数据线, 第24点 iphone11没有采用type c接口,为自家lighting接口,非常不方便 第25点 无3.5毫米耳机孔 第26点不支持存储卡扩展 第27点不支持红外遥控 28 不支持无线反向充电。29.不支持屏下指纹 30,app收费严重超标,部分app费用不仅要钱,会员费用是安卓两三倍。不服来辩!!!


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高通的厉害之处的就在于芯片的设计上,不要以为这没什么技术含量,看看全球总共有几家可以做移动终端处理器的就能知道,据小编所知,也就只有高通和苹果拥有自主架构的CPU,而海思麒麟和联发科的CPU都是采用的公版架构,并且处理器作为SOC片上系统,不只包含有CPU部分,还有GPU、ISP、基带等等,而高通和苹果除了使用了ARM指令集外,剩下的东西都需要自己做进芯片中,你能说这种公司不厉害吗?


ARM公司本身并不生产和销售芯片,它只是为芯片厂商提供知识授权,站在了产业链的制高点,相当于规则的制定者。ARM的授权分为两种,一种是如高通、苹果一样获得指令集授权后,自行设计内核,完成整个CPU的搭建,这种被我们称为自主CPU架构。另一种是ARM公司自行设计好的内核授权给芯片商使用,然后芯片商再根据自身所需选择核心数、缓存等完成搭建工作,联发科和海思麒麟目前就属此列。

台积电则是芯片制造厂,自己并不设计芯片,只是为芯片商代工生产,工艺的先进与否决定着处理器的功耗以及性能,工艺越先进,代表着同一体积内可以装下更多的晶体管,性能越强,功耗越低。目前高通骁龙855和麒麟980处理器都是采用的最先进的7nm工艺制程。

综上所述,ARM相当于规则的制定者,高通、苹果、联发科和海思等不管是自主架构还是公版架构都是基于ARM的指令集来设计,而台积电则是属于最终的生产者,提供先进的工艺。所以终端处理器的制造生产并不是一家公司就可以搞定的,每一个环节都不应该被小觑。


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高通芯片厉害之处,在于它能完全自研基带和GPU,同时对ARM架构的CPU内核进行魔改。

和麒麟芯片一样,骁龙芯片上的CPU内核也来自ARM的授权,不同之处在于,麒麟芯片的CPU内核采用的是ARM公版设计,高通则对ARM的CPU内核调整了频率、缓存,改变内核配置,优化了部分电路设计(就是业界所说的魔改),以便控制成本(毕竟像苹果那样堆料,芯片会贵到小米、vivo等手机大厂拒绝下单或砍单),但CPU的主要核心还是ARM的内核。

比较骁龙855和麒麟980的CPU内核,可以发现两者都是采用ARM架构,但麒麟采用公版设计,骁龙的则被改造了:

  • CPU内核配置,从公版的2大核+2中核+4小核,变成1大核+3中核+4小核,通过减少大核数量,提升大核频率,来控制功耗(想想两个大核全速狂奔和1个大核全速狂奔,哪个耗电多?),同时节省了1个大核的二级缓存(省下的都是钱,缓存很贵);

  • 骁龙855还减少了8个CPU内核的三级缓存,麒麟980的共用三级缓存是4MB,骁龙855的三级缓存则是2MB,阉割了一半(这块争议很大,其实没什么好争议的,能省一分是一分嘛);

由于骁龙855和麒麟980的CPU内核跑分不相上下(有时骁龙领先,有时麒麟在前),可以认为两者实力相当,但骁龙的用料(缓存和大核数量)更少,高通芯片的设计实力可见一斑。

说过CPU内核,再说GPU内核。

GPU内核,麒麟采用的也是ARM公版内核,但骁龙采用的却是高通完全自研的内核。当然这个自研的GPU内核也不是高通从0到1的自己摸索的结果,而是购买自AMD的移动GPU芯片部门(专利和设计团队打包买下)。十多年前,AMD吞下显卡大户ATI,结果消化不良,造成亏损,为了续命,卖掉移动GPU芯片部门(专做笔记本显卡的),保留看起来更有前途的桌面GPU芯片部门和英伟达继续斗。

这笔收购的好处是,高通不用再买ARM的GPU了,使骁龙在和麒麟的游戏跑分比赛中(对GPU资源消耗最大)领先。

采用ARM的公版GPU内核,是麒麟芯片的短板。

在ISP和基带方面,麒麟和骁龙也不相上下,互有长短。

综上可以看出,骁龙领先麒麟主要在GPU的完全自研和CPU的优化设计上,也是高通的芯片设计竞争力所在。


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高通骁龙系列芯片(以下简称高通)的架构是arm的,正确。

生产是台积电的,正确。

高通是负责设计的,正确。

高通的芯片很厉害,正确。

所以我们只需要说为什么?其实高通真正厉害之处在于基带,你甚至可以认为他的基带也不厉害,高通真正的核心竞争力是他的通讯专利。

在3G时代,高通基本上垄断了手机通讯的所有标准必要核心专利。简单点说,只要你的手机打电话,手机厂商就需要给高通交专利费。在此基础上,高通创造了两项臭名昭著的专利收费模式。

第1个就是反向授权,只要一个手机厂商使用了高通的专利,他必须交出自己的专利,授权给其他的高通客户使用。第2个就是整机收费制度,手机厂商购买和使用了高通的soc,将按整机出厂价格支付专利费。

通过这两项神操作,高通基本上能将所有的手机厂商都按在地上狠狠的摩擦。甚至都有人开玩笑说,高通的商业模式是卖专利,送soc。

然后回到技术上,其实arm提供的架构不包含手机soc的全部功能,至少不包含有基带。同样得到arm架构授权的苹果,一直在外挂第三方基带,就是因为这个原因。提供的功能也不一定是最好的。高通、苹果一直在使用自己的GPU替代arm提供的mali。华为因为没有自己的GPU,同样基于arm架构的麒麟一直处于竞争劣势。高通三星华为,包括苹果,并不是拿到arm架构之后,转身就委托台积电去生产。中间还是有大量的设计工作,arm提供的只是框架图纸。

但不管什么原因,你不能够不承认高通soc真的很厉害。


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高通的架构是ARM,制造是台积电,理应ARM和台积电才应该是整个芯片领域最厉害的企业才对,这句话是有一定道理的,但是同时存在的一个问题是高通的架构不仅仅是ARM,而应该说是基于ARM魔改的Kryo架构!

高通近几年发布的所有处理器中除2015年直接使用过ARM A57架构以外,其他处理器全都是基于Kryo架构,包括最新的骁龙855和骁龙845。



什么是Kryo架构,实际上它只是在ARM架构上进行的魔改,最早的Kryo架构确实是高通自研,并应用在骁龙820上,但其性能远落后于同时期的ARM A72架构,所以从此以后,高通开始在ARM公版基础上进行魔改来作为自己全新的Kryo架构,并取得了非常好的性能,比如845魔改A75,855魔改A76。相比于高通,华为在麒麟980上才开始改动架构,但也仅仅局限于对ARM Cortex A76增加缓存等有限的几项,A76的基本架子根本还没有能力改动,而高通可以!这就是高通厉害的地方!



此外GPU方面,高通2004年就和ATI合作开发GPU,到2006年ATI被AMD收购,再到2009年高通收购AMD的Imageon部门(原来的ATI),并把整套Adreno处理器知识产权和所有权都买了下来,可以说高通的Adreno GPU还是ATI的班底,这是其GPU强大的原因,至少15年的研发经验!而华为还是停留在ARM Mali架构GPU,这里并不是说ARM Mali架构不好,而是说高通在GPU领域已经成为一方巨头,华为是被远远甩在身后的!



华为相比于高通在芯片设计领域起步太晚,高通在芯片领域的强大源于不断的研发积累,而华为并不是没有赶超的可能,比如基带芯片,当前5G基带芯片,华为是领先于高通的!


青武策君


高通芯片是很厉害,对于国际先进的企业,该承认差距的还是要承认。很多人知道高通仅仅是在手机的芯片,其实高通的芯片在很多行业都有,例如WIFI芯片高通也很厉害。


至于台积电,芯片制造是另外一个范畴,目前大部分的手机芯片公司,台积电都是最佳的代工企业,不仅仅是高通,苹果、华为也是。例如7nm EVU的工艺目前只有台积电能提供。7nm的设计能力是芯片设计的范畴,而台积电是制造范畴,二者缺一不可。


很多朋友觉得华为的5G芯片取得了领先,其实华为是后来居上。世界上第一个5G的芯片就是高通的X50,在2017年底推出。也就是全球的运营商和设备商如果要做5G的研究,在几乎1年多的时间内,只有高通的芯片可以用。


因此也不能说华为巴龙5000超越高通X50有多么骄傲,毕竟X50是一年多前推出的芯片,不支持最新的5G的SA标准也很正常。不过目前从柏林的消息来看,华为在5G的SoC芯片上应该又领先高通,还是要替华为点赞!


高通的手机SoC芯片牛就牛在它采用的不是公版的ARM架构,而是采用自研的ARM架构。也就是同样基于ARM,华为、MKT、展讯都是采用ARM提供的公开架构,而高通是把ARM架构魔改后进行了充分的优化。目前全球具有这个能力的也就是只有高通和苹果。


高通骁龙855采用自演的Kryo 485架构,性能相对骁龙845提升45%,GPU能力提升达到20%。骁龙855引入了“超级核心”(Prime Core)的概念,支持多种核心、频率组合运行模式,而且各个核心的性能也有了很大的提升,这在业界是领先的。

高通的手机SoC芯片另一个很厉害的地方,就是自研的GPU。众所周知华为的GPU一直是华为的弱项,特别相对于高通和苹果而言,这是由于华为的麒麟或者MKT也采用公版的GPU内核,性能受制于公版的ARM的GPU,无法提供跟高的能力。


高通采用自研的GPU,GPU图形核心一直是高通的强项,骁龙855的GPU采用Adreno 640核心。整体能耗比业界领先,同时还有丰富的图形技术特性,包括第一个支持Vulkan 1.1图形规范,同时继续支持OpenGL ES 3.2、OpenCL 2.0 FP。


所以高通的手机SoC,不管是CPU还是GPU,都是非常强,仅次于苹果。当然,华为在NPU上有了自研的达芬奇架构,性能有了碾压性质的突破,在未来会有更强的竞争力。


IT老菜鸟


这个顺序你要理清楚,手机芯片采用ARM公司提供的ARM架构,ARM公司提供的产品方案有两种,第一是详细的设计制作方案,这个设计方案你只要买了,按照这个方案,代工厂就可以就可以做出手机CPU,这个就是公版;第二种是你买他的设计思路跟相关规范,然后你自己在这个基础上,按你的理解深化设计后再交给代工厂制作,也可以做出CPU,这里高通就是第二种,他是在公版的基础上自己设计优化,优化后的效果而且很好,同时要注意,ARM公司提供的解决方案只有CPU,GPU部分,但是手机芯片是SOC,中间还要集成基带等设备,高通是可以提供完整SOC给下游厂商的,高通最大的优势就体现在这里,现在能提供完整SOC方案的,一个联发科,一个华为,三星基带以前都是外挂集成,这几年才开发完整,联发科的专利受制于人,华为在CPU、GPU设计上还是不如高通,但是潜力巨大


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流程应该是这样的:

高通跟ARM要授权,拿到了ARM授权买入ARM的公版架构;

高通拿到公版架构之后就进行修改,根据自己的需求对架构进行修改;

高通只是拿到了CPU的架构,需要根据设计出一整套SoC,把基带、GPU什么的都弄上去了。

然后,就拿去给台积电加工,台积电负责生产出产品。

这个过程是这样的,所以说,高通是负责设计的,虽然在ARM的架构上进行修改,但是只拿到了CPU,硬生生要做出了GPU、基带等等塞进去。

高通的芯片厉害在于两个地方:

①基带

高通的基带是全球数一数二的存在,基带对于芯片来说,尤其是手机芯片来说,很重要。

因为没有了基带就没有办法通讯,没有办法通讯,智能手机算是废了大半的能力了。

高通得益于通讯技术的积累,它的基带是数一数二的存在。

甚至可以戏称说高通是卖基带送芯片的,因为专利的费用很昂贵。

②芯片性能

高通的芯片一直都很强,在安卓的阵容一直都是旗舰的芯片。

高通的芯片因为作用基带,所以优势很大。很多比它的强的芯片,因为没有基带,专利费用过高,所以就推出了市场。

高通一路慢慢发育,而且不断砸钱研究,所以很多年来,安卓的旗舰机器都用它的芯片。

高通810的时候表现很差的,给了联发科弯道超车的机会,只不过联发科没有抓住。


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高通的架构是ARM,制造是台积电,那为什么说高通芯片厉害?高通就是负责设计的?

  • 不仅仅是高通是ARM架构,还有华为,三星包括苹果,联发科等等都是依靠ARM的架构,但是ARM的授权方式是多样性的,首先是处理器授权,这种授权方式只授权已经设计好的内核,工厂等买到后自己发挥的余地不多。这也是为什么我们看到三星和麒麟华为的处理器的架构不管是CPU方面还是GPU方面都来自于ARM,比如我们常常看到的三星和华为的出处理器GPU方面都是Mmail-G72 MP12,这就是ARM设计好的。

  • 还有一种是架构/指令集授权,这种方式在微结构设计上有更多的灵活性,所以出现了像苹果和三星这样的厂商可以通过自己的研发实力来微调,比如高通的Kryo架构CPU方面,在GPU方面采用也是自研发的Adreno系列,这也是为什么Android手机处理器出现了多家争鸣的情况。


  • 当然关于制造方面,目前台积电工艺相对更加成熟,不管是华为还是高通等等芯片厂商都可以用来代工,确实没有必要自己再去建造自己的生产线,当然相对也比较麻烦,目前只有三星可以自产自足。

当然还有另外一个方面我们来说说高通的前世今生:

同样是都是ARM架构,同样是代工,高通确实也是自己负责设计,但是刚才讲过了设计方式不同,导致了高通和其他芯片的差距,那么高通的实力为什么这么强呢!

最大的一个因素就是发展较早,专利较多,所以现在来看的也算是前期积累

  • 高通的原名是什么呢!高通(Qualcomm),原名QUALity COMMunications,翻译成中文就是高质量通信。可以这么说,高通的通讯技术一直走在人类通讯史的最前端。即使到了现在,高通公司的研发投入占比常年在收入的20%以上,虽然比例可能没华为的高,但是具体金额却比华为高出太多了。

  • 而且早在30年前,高通用于研发的经费就超过了440亿美元,累计申请了13万项全球专利,我们可以想象一样在30年前也就是在1990年的时候,那个时候国产的芯片行业才刚刚开始起步。

专利的因素,因为正是研发时间相对比较早,所以即便是现在国内各个厂商还是要向高通缴纳专利,当然也包括华为。

  • 特别是高通的CDMA专利,如果你使用CDMA,你就绕不开高通的专利。不仅仅是在2G时代,在3G时代,高通公司几乎垄断了与CDMA相关的所有技术专利的使用权。这就是为什么中国的3G时代那么短暂,迅速的进入4G时代,除了掌握大量专利之外,高通还积极参与技术标准的制订,比如基于CDMA技术,引领无线通信的数字化;

  • 因为Qualcomm在通信领域深耕多年,推出的各种先进LTE调制解调器,为智能手机的连接能力带来了更高的标准,并且不断刷新上行和下行的速率。不得不说,在每一个时间点,Qualcomm骁龙调制解调器都是当时最强通信能力的代表,甚至保持领先竞争对手两代或者三代的节奏,当然现在华为在基带方面的表现也相对的很亮眼。

总结

虽然同样是ARM授权,但是授权方式不同,高通的研发能力是早起积累的,而华为包括其他厂商起步相对比较晚,所以我们看到虽然同样是台积电生产,但是设计不同,导致了芯片能力的不同,再者就是高通和华为一样,是通信起步,在这个方面的专利相对比较多,这也早就了现在高通的成就。


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