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华为海思是完全自主研发么?

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发表于 2020-5-21 11:54:45 | 显示全部楼层 |阅读模式
2012年的海思K3V2是华为完全自主研发cpu吗? 是不是代表了我国的芯片已经有所发展? 求高手同时大致介绍一下智能手机现在cpu主要品牌市场份额和特点等,以及龙芯与海思的对比。
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发表于 2020-5-21 11:55:06 | 显示全部楼层
关于这个问题,我希望至少了解一点计算机体系结构的知识再来喷或者黑也不迟,无脑的黑或者喷不符合知乎的理念和形象。
首先,我们看一看体系结构领域圣经(Computer Architecture - A Quantitative Approach 5E)的一些关于Architecture的解释:“Several years ago, the term computer architecture often referred only to instruction set design. Other aspects of computer design were called implementation, often insinuating that implementation is uninteresting or less challenging.” 意思是多年以前,体系结构主要指指令集,也就是ISA的设计,而其他的层面都叫做“实现”,那时候认为ISA是最难设计的。
然后,文中指出了以前的观点的错误(过时)“We believe this view is incorrect. The architect’s or designer’s job is much more than instruction set design, and the technical hurdles in the other aspects of the project are likely more challenging than those encountered in instruction set design.”,这段话表达的意思是设计和实现的难度是远远大于ISA的。不知这两段话是不是能回应了上面 谢丹,集成电路20年 某些观点,可以说是被推翻了的(鉴于需要友好的内容,我就修改了一些话,但是希望有些人能看清自己,提升自己的知识水平吧)。


知乎是一个学习和交流的平台,希望粉丝较多的人增加一点责任感,自己充分了解才去回答,避免误导那么多想了解知识的人。

说了一点题外的话,继续。ISA大家应该都明白,知道CISC和RISC的都会明白ISA。我们主要关注书中所说的“实现”,也就是implementation:“The implementation of a computer has two components: organization and hardware.”;也就是implementation主要包括组织架构和硬件两部分。
何为组织架构,“The term microarchitecture is also used instead of organization. For example, two processors with the same instruction set architectures but different organizations are the AMD Opteron andthe Intel Core i7. Both processors implement the x86 instruction set, but they have very different pipeline and cache organizations.” 组织结构也就是我们常提前的微架构,文中还举了intel和amd的例子让读者加深理解。何为hardware,“Hardware refers to the specifics of a computer, including the detailed logic design and the packaging technology of the computer.”,主要涉及到详细的逻辑设计以及封装工艺等等。

所以显而易见,计算机体系结构= ISA + 微架构 + 硬件,“the word architecture covers all three aspects of computer design—instruction set architecture, organization or microarchitecture, and
hardware.” 其实现在芯片设计的整个流程也就是按照这个思路来走的,选好了ISA,然后就行逻辑上的设计(最常见的ARM的IP软核就是这个层面,就是verilog/vhdl写的rtl代码),当然你要做soc的话就会逻辑设计过程会和验证交叉耦合的,然后rtl代码freeze后会物理设计就会大张旗鼓的进行了,再之后便是tape out 流片了。(对后端很多东西不了解,只是说个大概,欢迎指正)。

然后现在可以比较一下龙芯和海思的区别(其实完全没有必要,侧重点完全不同,都不是做一个市场的)。龙芯选择了兼容MIPS的ISA(里面增加了许多自定义的指令),然后从微架构开始一直做到流片前,流片一般是中芯国际和意法半导体吧(最近都在中芯国际),因此,抛去其他因素,龙芯的CPU IP CORE是自己做出来的(和ARM 授权的IP类似)。海思的芯片不是从CORE开始做起的,选用的是ARM 的 IP CORE,基本上从SOC开始做起的。说简单点,一个有CORE,一个没有CORE。当然从SOC做起是很了不起的事情,毕竟芯片不仅仅是一个CORE的。所以两者没有高下之分,只有技术路线的区别。请上面的某些“大V”们不要为黑而黑,为了赞美谁故意贬低谁,留给知乎一片净土,一片没有戾气的氛围吧。

海思的芯片不多说,主要就是做智能手机的。而龙芯的芯片主要是主打PC的,奈何在桌面上WINTEL的联盟实在太难打破,所以任重而道远啊,当然龙芯在AQ和JG等方面还是很有建树的,不能宣传,点到为止。有兴趣可以关注最新的北斗的芯片,主要是龙芯的1E和1F,宇航级芯片要通过一系列抗辐照测试等等才能上天。

所以,龙芯和海思是不能互相替代的,希望这两家能够茁壮成长,成为国产芯片的顶梁柱。不是为了争什么“爱国,民族,自主”,只是为了踏踏实实的做事,服务于老百姓。

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发表于 2020-5-21 11:55:22 | 显示全部楼层
海思并不是完全自主研发,但是三星,苹果,高通的cpu都不是完全自主研发的。

首先你要明白电子产品几乎都是由不同的公司做不同部分,最后组合而成。

然后我们来讨论一下手机处理器,手机处理器并不是单纯的CPU,而是soc芯片,这里面包括了cpu,gpu,通讯芯片,定位芯片,蓝牙,wifi等等。

现在的手机cpu基本都是arm架构,arm是一家专门设计cpu架构的公司,苹果和高通在一些芯片上对arm架构进行了一点改进,从而诞生了新的架构,其实还是基于arm的。

gpu上三星用过powerVR和mali,华为也是,高通则有自己的gpu,苹果用的也是powerVR,不过苹果已经入股了powerVR,mali也是arm开发的架构。

剩下的就是通讯基带,高通,华为都有自己的通讯基带芯片,其中高通最强,苹果也用的是高通的基带,华为的基带还是不错的,毕竟华为的本行是电信业。

龙芯是单指CPU,根据现在的消息来看应该是拓展的MIPS的指令集
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发表于 2020-5-21 11:55:40 | 显示全部楼层
华为海思是完全自主研发么?
什么叫“完全自主研发”?
智能手机现在cpu主要品牌
苹果用自己的,三星用自己的。剩下的部分,德州前些年挂了,高通占据中高端,联发科占据中低端。N厂的东西的能耗,大概只能在平板上用。
华为的中高端产品线用自研的,中低端用高通或者联发科。不过比较奇葩的是,直到950之前,华为的自研SoC的性能其实撑不起高端产品,完全是硬杠。
龙芯与海思的对比。

    龙芯是CPU,麒麟是SoC。SoC里面除了CPU,还要有基带、GPU、相机处理器、DSP什么的一大坨玩意,CPU在面积上很可能只占一个旮旯。龙芯是MIPS,麒麟是ARM。龙芯是购买MIPS指令集授权,设计由自己实现。麒麟是购买ARM核的设计和某渣渣GPU,整合自己设计的其它部分,比如基带、DSP什么的。龙芯想在逐渐缩小桌面领域硬杠Wintel,麒麟在逐渐扩大的移动领域顺势而为。
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发表于 2020-5-21 11:56:24 | 显示全部楼层
在传送网搬了几年砖的、曾经四万多号的吊丝,一提起海思,都是一脸的敬仰。一般的学生对于像海思和2012这样的部门,还是现实一点好。海思虽然说在某些方面比较落后,但是在国内能踏踏实实地做,做到这个程度的厂商又有谁?在我们发贴黑海思的时候,其实数据还是用海思的芯片来为我们处理的。
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发表于 2020-5-21 11:56:38 | 显示全部楼层
龙芯根本就没什么市场,说不说也没什么必要,还是说说海思吧,问题本身就有点瑕疵K3V2是AP,不单单是CPU.AP里面有CPU/GPU和一堆控制器USB/LCD等等。K3V2是一颗4核A9的AP。
目前海思绝对是国内最大的AP厂商,但国际大厂差距甚远,国内应该是高通和MTK,占据了8成以上,目前还是自产自销,当然除了CPU还有基带业务,基带也是需要CPU的。其实海思做CPU已经很久了,以前只是给内部供货,或者做基带/数据卡,不为终端消费者所知道而已。最近几年大业务(电信服务器)发展缓慢,经济危机,没升级需求,华为想推自己的品牌做终端,进行转型,才逐渐让消费者知道,实际上海思已经给国内国际大厂贴牌设计过很多年,这也算是积累。业务背景扯完,说点技术的。
现在做CPU,不单单是一套指令集的问题了,其实设计一套指令集很简单,大学教材里面都有,至于搞出来有没有人用,那就是另外一回事请了,即使是好东西,也不一定有人用,ARM和MIPS就是很好的例子。这玩意涉及到整个生态系统的构建,比如业界有没有大佬采用你指令集,周边配套是否齐备,你不能指望个一个种水稻的农民给你来份满汉全席,得有个产业配合。所谓指令集,也就是架构IP,现在国内公司只能靠买了,基本都是ARM,毕竟他产业链比较全。好在ARM现在也推出架构授权了,不过这玩意价格不菲,但买了就可以改ARM的架构实现,高通就是先例,可以搞点创新。
买来架构,你还只是个CPU,一个AP需要搭配很多周边器件,GPU,LCD,USB都需要集成,至于集成什么是需要看你产品定位,需要什么功能,把这些东西都买齐了,你可以开始建模了,所谓建模就是把这些东西连起来,验证功能的正确性,然后用FPGA来验证硬件,FPGA没问题了,把生成的网表文件交给台电,中芯去代生产。流片回来之后,开始点芯片,移植操作系统,托Google的福,android已经把90%以上软件工作都已做完,软件生态系统也已经建好,当然你要用其他的操作系统你就得衡量衡量工作量。后面就是用这个AP去搭配外设去生成终端消费产品了。
目前流行大厂AP都有自己的独门秘笈,高通强在通信,做手机,特别是3G手机,你绕不开他专利,都得交份子钱,和基带集成好。MTK强在集成,廉价的生态系统,出货快。其他的都是小鱼小虾,宣传的不错,都有自己的卖点,但是量不大。
说到完全自主研发芯片,振兴民族产业,个人感觉现在意义不大,喷子喊喊口号而已。完全可以在别人现有的基础上改造创新,一方面企业需要盈利,这样做成功概率比较高,另一方面重复发明轮子对人类贡献也不大,要想骗国家钱那是另外的事情。
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发表于 2020-5-21 11:57:03 | 显示全部楼层
IHS发布了全球前25大半导体厂商排名,由于过去两年频繁的并购和厂商策略转型,榜单上的名
单发生了很大的变化。而在榜单上我们看到了排名23的是海思半导体,作为一个唯一入围的大陆半导体
厂商,华为海思的表现真可谓了不起。

  据不负责任传播,任老板有一次在研发的沟通会上说,海思的芯片要开发,哪怕只做备胎,也要投
资做芯片业务。

  今时今日的成绩,证明了华为海思的正确性。

了不起的华为海思

  华为海思成立于2004年,多年来集中在芯片领域的研发。近年来,借着智能手机的东风,海思麒麟
芯片走进了大众媒体和消费者的目光,但海思生产的并不不止手机处理器。

  据不知名人士俱备,海思的芯片解决方案有光网络、无线芯片、视频编解码芯片、基带芯片以及K3
系列芯片等,其中大部分芯片用于华为内部的产品如光网络产品、高端路由器等,也有一部分如视频编
解码芯片用于外销,市场占有率还非常高,据说已经占到全球70%的市场份额(没有考证过)。

  成立十几年来,华为海思在芯片方面已经逐步体现出价值。比如说,在路由器业务上,华为在2013
年11月发布的一款400G骨干路由器产品,成功商用于阿里巴巴集团的“双11”购物节,比以往一路领先
的美国思科公司早一年以上。究其原因,海思在路由器芯片上的支持发挥了重要作用。

  再比如,在4G手机市场,中国移动此前对其4G手机终端选型时,最终入选产品的芯片供应商,除了
高通、Marvell之外,就只有华为海思。由于联发科的4G芯片要到今年下半年才能商用,很多手机厂商的
芯片供应受制于高通,而华为则可以藉由海思的芯片支撑推出手机,硬件性能不逊采用高通公司高端芯
片的产品。

  而在4G核心专利上面,联发科还比不上海思,少太多了。摊开4G的标准专利分布,除了高通、诺基
亚、三星等大厂,华为也占近10%,“但前十大的排名中,看不到联发科。”从联发科向欧洲电信标准
协会提报的4G标准关键专利来看,占比低于2%。

  据接近海思的人士透露,目前海思的团队主要分为三部分:分别服务于系统设备业务、手机终端业
务、对外销售部分。

  其中,对外销售的主要是安防用芯片和电视机顶盒芯片,尤其在国内安防市场的占有率极高,已经
超过德州仪器成为第一名;团队规模最大的是服务于系统设备的团队。

  业界之前流传过很多有关海思的笑话,最典型的一个:据说海思成立之初,任总给海思定下的目标
是尽快实现营收超30亿、员工超3000人,结果是第二个目标很快就实现了,第一个目标却迟迟不见没有
实现,每当面对外界的质疑,海思员工给出的答案一般都是:做的慢没关系、做的不好也没关系,只有
有时间,海思总有出头的一天。

  曾有华为员工抱怨,作为全球领先的电信设备提供商,华为在为运营商提供最先进网络设备的同时
,却不得不拿着竞争对手的手机进行网络测试,原因很简单,华为没有自己的核心芯片,不清楚这是不
是任正非力主坚持投入海思的主要原因,明显的是,一旦华为在芯片领域取得突破将有力地促进电信设
备及终端的协调发展,这一点与三星、苹果投入芯片设计只是为了提高手机的核心竞争力有很大的不同


  过去的实践也证明了任正非的策略没错,作为电信行业发展的前沿厂商,过去几年华为不仅在LTE上
处于领先地位,LTE核心专利数量位居全球前列,在LTE芯片设计上也终于赶了上来,并在Cat6上实现了
超越。

  海思之所以能够在LTE芯片上异军突起,也与华为作为电信设备的领导厂商相关,华为能在4G专利上
占有一席之地,也与其行业地位决定了有更多机会参与标准制定有关,正是因为华为作为最先进电信标
准的参与者,使得海思有了在LTE上突破的可能。

  八年磨一剑,华为海思的经历证明了要在集成电路领域领先,需要的是不仅仅是顶尖的人才、巨额
的投入,还需要足够耐心的坚持。

  多年的投入,海思也取得了傲人的成绩,2014年收入为26.5亿美元,到2015这个数字则上升到31.2
亿美元。

为什么不应该喷华为海思

  来到手机处理器上,很多人会因为海思用了ARM的公版设计,从而喷华为海思不是自主技术,然而喷
主们,你真的懂手机处理器?

  目前的半导体产业链已经细分,以前Intel那种覆盖了架构,设计,晶圆生产的企业已经买少见少了
。现在流行的是fabless做设计,而foundry做生产,前者的杰出代表是高通,后者的最优代表是台积电
,而ARM作为一个IP核提供商,是最重要的一环。

  IP核分为行为(Behavior)、结构(Structure)和物理(Physical)三级不同程度的设计,对应描
述功能行为的不同分为三类,即软核(Soft IP Core)、完成结构描述的固核(Firm IP Core)和基于
物理描述并经过工艺验证的硬核(Hard IP Core)。软核就是我们熟悉的RTL代码;

  固核就是指网表;而硬核就是指指经过验证的设计版图。ARM还是以软核为主的。直接拿到RTL的。

  大家熟悉的ARM授权的软核,在华为拿到后,它只规定了CPU的指令集,好比建桥,它只告诉你桥应
该建多长、多宽、大概长什么样,但是具体细节没有,不告诉你电路在芯片上怎么摆放,怎么连线。所
以说华为能够做出相关的产品也有很深的技术积累。

  而手机处理器也并不是单纯的CPU,而是soc芯片,这里面包括了cpu,gpu,通讯芯片,定位芯片,
蓝牙,wifi等等。

  你买来架构,你还只是个CPU,一个AP需要搭配很多周边器件,GPU,LCD,USB都需要集成,至于集
成什么是需要看你产品定位,需要什么功能,把这些东西都买齐了,你可以开始建模了,所谓建模就是
把这些东西连起来,验证功能的正确性,然后用FPGA来验证硬件,FPGA没问题了,把生成的网表文件交
给台电,中芯去代生产。流片回来之后,开始点芯片,移植操作系统,托Google的福,android已经把
90%以上软件工作都已做完,软件生态系统也已经建好,当然你要用其他的操作系统你就得衡量一下工作
量。后面就是用这个AP去搭配外设去生成终端消费产品了。

  目前流行大厂AP都有自己的独门秘笈,高通强在通信,做手机,特别是3G手机,你绕不开他专利,
都得交份子钱,和基带集成好。MTK强在集成,廉价的生态系统,出货快。其他的都是小鱼小虾,宣传的
不错,都有自己的卖点,但是量不大。

  华为能够在这些不同的工艺和集成过程中做好了平衡,这是华为的核心竞争力体现。

  另外手机还有一个重要的组成是基带。

  基带负责将从ap发送过来的数字信息经过处理后通过模拟信号发送出去,反之亦然。这里面难点就
太多了,写几本书也写不完,特别是射频这块。

  技术上花钱花时间还能解决,还有更重要的专利和全球运营商的兼容性测试,没用大量的出货,很
难把成本摊薄。

  现在基带处理器已经没几家能玩得起了,无论是老牌的德州仪器,博通,还是新进的nv,都纷纷割
肉撤退。目前主要还有高通,联发科,海思和展讯在角逐,但很快就会有人掉队,芯片是一个赢家通吃
的行业,老大吃肉,老二喝汤,老三完蛋。

  高通可谓是这个领域的专家(买基带送CPU的的美名可不是浪得的)

  然而华为也一直在做巴龙基带芯片,而且还是相当成功的,以前主要用于数据卡上。终于在2014年
,华为把巴龙和K3合在一起,开始做SOC,就是把多个功能集成到一个芯片上去,K3甚至只能叫做AP而不
能叫SOC,这才有了K910和K920的问世。

  华为真正核心价值力的,是海思基带芯片Hi6920, 要能支持2/3/4G,要把3gpp协议读透,然后结合
写软件,结合硬件DSP,这真是不坐几年冷板凳做不出来的。

  在去年,华为更是推出巴龙750基带,有媒体甚至喊出了碾压高通这样的口号。

  Balong 750在全球范围内第一个支持了LTE Cat.12、Cat.13 UL网络标准,理论下载速率高达
600Mbps,而上传也达到了150Mbps。

  相比之下,高通最新的MDM9x45也仅支持到Cat.10,下载450Mbps、上传100Mbps,而联发科预计年底
才会有Cat.10基带。

  事实上,LTE Cat.12的下行速度就已经提升到600Mbps,不过上行只有100Mbps,而华为没有满足于
此,Balong 750突破达到了150Mbps,从而符合LTE Cat.13 UL上行标准。

  据华为介绍,Balong 750能够根据运营商的频谱资源和网络覆盖,通过2CC(双载波)数据聚合、
4x4 MIMO多入多出技术(一个无线信道中堆叠4个空间流),或者4CCA(四载波聚合)技术,提供高达
600Mbps的下载速度。

  一般来说,运营商都会有至少两个频段区间,但每个频段带宽资源有限。频谱较少的运营商,需要
通过载波聚合技术,提升LTE网络容量,达到更高的下载速度;即使是频谱较多的运营商,也需要通过载
波聚合技术,提升网络覆盖,实现真正的网络无缝联接。

  针对频谱资源较少的运营商,Balong 750会采用2CC+4x4 MIMO技术,使下行速度达到600Mbps;针
对频谱资源较多的运营商,则会采用4CCA技术,扩大网络的覆盖范围和带宽能力。Balong 750也是目前
唯一一款支持4CCA的基带芯片。

  华为海思作为国内半导体领域一个代表厂商,是毋庸置疑的,展望未来,海思能够给我们带来什么
惊喜呢?让我们翘首以待。
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发表于 2020-5-21 11:57:09 | 显示全部楼层
要说到核心技术,造纸术都是我们老祖宗发明的。。。我做面条难道要先种水稻么,我是不是还要先育种杂交啊?不然这面条你没有掌握核心技术啊,都是别人的,你只是廉价劳动力做面条的?高通也是基于ARM架构啊,这么说高通算个屁?这个时代了,不知道大家懂不懂社会分工啊,要说最后制造商全球就台积这么几家,谁设计的不得最后制造商生产,只有制造商掌握核心科技了?
      来知乎装逼也看看自己水平啊,风气都被你们这群人带坏了。
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发表于 2020-5-21 11:57:38 | 显示全部楼层
其实这个问题很好回答的啊

intel和amd互相都有各种技术和专利的授权,那么intel的cpu是完全自主研发吗?amd的cpu是完全自主研发吗?

那凭什么海思不是对吧。
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发表于 2020-5-21 11:58:00 | 显示全部楼层
不是,core是买的,有些ip也是买的,虽然有自研核但指令集也是买的。
说实在的,我始终觉得soc门槛这么高的话题,真的不是你买个华为手机就可以评论海思,不是看个芯片的新闻就可以回答专业问题的。
我们前端和后端在细分领域交流时有时候都觉得对方完全不懂,何况没有任何专业学习和项目经验的非从业人员?
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