關(guān)于小米處理器的性能分析和應(yīng)用

日前，小米旗下的松果電子宣布，將與阿里旗下的中天微達(dá)成合作關(guān)系，具體就是以中天微的RISC-V CPU處理器為基礎(chǔ)平臺，松果電子提供極具市場競爭力的SoC智能硬件產(chǎn)品，共同促進(jìn)和加速RISC-V在國內(nèi)的商業(yè)化進(jìn)程。由于這里涉及了新的開源架構(gòu)RISC-V，松果電子的這個宣布在產(chǎn)業(yè)界掀起了軒然大波，小米這種大玩家的進(jìn)入，也給國內(nèi)正在探索RISC-V未來的先行者帶來了更多信心。

小米雷軍在澎湃S1的發(fā)布會上

在筆者看來，在振奮于小米入局RISC-V之余，我更關(guān)注的小米自研手機(jī)SoC——澎湃系列處理器的進(jìn)展。自從去年2月份公布了這個系列的首款芯片的澎湃S1之后，小米和其旗下的松果電子就再也沒有公布這個產(chǎn)品線的最新進(jìn)展。記得當(dāng)時雷軍在澎湃S1的發(fā)布會上曾經(jīng)說過：“小米選擇這條路是九死一生, 可能十年才能見碩果”，結(jié)合最近的這個公布和進(jìn)展，難道小米在發(fā)布豪言壯語之后，僅經(jīng)過短短的一年多，就要宣布轉(zhuǎn)型了？

遭受挑戰(zhàn)，

效仿華為自研手機(jī)SoC

從某個角度看，成立于2010年的小米是智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)的一個分水嶺。在他出現(xiàn)之前，普通大眾對手機(jī)的了解僅僅局限于顏色和顯示，只有少部分的讀者會關(guān)注到性能或者跑分之類的太多的東西，更不用說對高通、聯(lián)發(fā)科和展訊等廠商的了解。但自從小米橫空出世之后，不但智能手機(jī)高端機(jī)器的價格下降了，公眾對手機(jī)的理解也上升了一個層級。小米也憑借這種高性價比的模式，圈得了一大波粉絲，公司也在過去的幾年迅猛發(fā)展，并在今年成功登陸港交所。

小米的招股說明書披露，從2010年開始運(yùn)營到2015年底，公司的業(yè)績從0暴增到668億人民幣，當(dāng)中大部分都是來自手機(jī)產(chǎn)品貢獻(xiàn)的營收。根據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)Strategy Analytics的數(shù)據(jù)顯示，在2015年，小米也以6750萬部的出貨量,15.4%的份額蟬聯(lián)中國手機(jī)出貨量第一。

2015年大陸手機(jī)出貨量統(tǒng)計

但在當(dāng)時，正在風(fēng)口浪尖的小米面臨華為、OPPO和VIVO等的急起直追。

從手機(jī)的構(gòu)成上看，小米的手機(jī)，除了整個ID設(shè)計是自己的以外，其他的部件不論是SoC、存儲或者屏幕，都是第三方提供的。換句話說，小米所宣傳的優(yōu)勢，也是其他廠商能買得到的。而國內(nèi)這些好學(xué)的手機(jī)廠商，也正在效仿小米的模式，殺向小米的腹地。尤其是華為，依賴于自研Kirin處理器的優(yōu)勢，這個老牌手機(jī)國產(chǎn)廠商不但能夠在供貨問題解決，另外無論是價格或者在差異化打造方面的靈活性，也都是小米所不能比擬的，這就使得小米對其異常忌憚。至于運(yùn)營高手OPPO和VIVO，他們也憑借線下開店的優(yōu)勢和品牌效應(yīng)，在一步步蠶食小米的市場。到了2016年，小米的出貨量也真的急轉(zhuǎn)直下。

據(jù)IDC的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，該年度全球智能手機(jī)總銷量為14億7060萬部，其中總銷量排名前五的手機(jī)廠商分別是三星、蘋果、華為、OPPO和vivo。前五大手機(jī)廠商市場份額占比分別為：21.2%、14.6%、9.5%、6.8%，5.3%。在國產(chǎn)廠商和海外廠商的雙重夾擊下，小米在2016年的出貨量同比大幅度下跌了36%。也首次跌出了智能手機(jī)出貨前五的榜單。

2016年全球的手機(jī)出貨量統(tǒng)計

但如果回頭看，小米雷軍其實(shí)在2015年就看到了這一點(diǎn)。在2017年2月28日舉行的澎湃S1發(fā)布會上，雷軍表示，你們看到的這是28號發(fā)布的芯片，其實(shí)我們早在28個月前，也就是2014年10月左右，就開始了自有芯片的研發(fā)。也是在這一年，搭載Kirin 920的華為Mate 7掀起了一股旋風(fēng)。華為手機(jī)在當(dāng)年的出貨量也暴增40%達(dá)7500萬臺。相信雷軍也是看到華為這樣的表現(xiàn)，動了研發(fā)自有芯片的念頭。

其實(shí)除了華為以外，蘋果和三星也是自研手機(jī)處理器的參與者，他們和華為的成功，更加夯實(shí)了雷軍自研芯片的決心。

前途未卜，

澎湃芯不見澎湃

雷軍是有遠(yuǎn)見的，但這個武漢大學(xué)計算機(jī)系畢業(yè)的軟件高手，也許沒想到自研芯片會是一條比他想象中困難更多的路。

回到澎湃S1，這是采用28nm工藝打造的一顆完整的 SoC，在當(dāng)中集成了 CPU、GPU、通訊基帶、ISP 等部分。其中，CPU 部分為 8 顆核心（4 個 2.2GHz A53 + 4 個 1.4GHz A53），GPU 部分為四核 Mali-T860 MP4，28 納米工藝。

雖然當(dāng)時很多媒體將這顆芯片與聯(lián)發(fā)科MT6755進(jìn)行對比，得出了小米這顆芯片的更高性能的結(jié)果。但從今天回看，小米只把這個芯片搭載在其一款手機(jī)——小米5C上，且這款手機(jī)銷量不佳，由此可以看出小米對這顆芯片的態(tài)度，其實(shí)我更愿意把這看作一次試水。坦白講，做手機(jī)芯片真的沒有像IC設(shè)計工程師調(diào)侃所說的“堆積木”那么簡單。

對比現(xiàn)在市場上主流的手機(jī)SoC玩家，Apple在2008年就收購了由業(yè)界大拿開創(chuàng)的Palo Alto Semiconductor（成立于2003年），并在兩年后收購了處理器設(shè)計公司Intrinsity（最早可以追溯到1993年），在這樣的團(tuán)隊(duì)和技術(shù)的支持下，A系列處理器才在全球逐漸打響了自己名頭。

華為公司也在2009年推出了其首款應(yīng)用處理器K3V1，經(jīng)歷了K3V2的失敗，并最終在2014年的Kirin 920上，獲得世俗意義上的成功。但我們應(yīng)該看到，作為國內(nèi)最大的芯片設(shè)計公司，華為海思的前身可以追溯到華為于1991年創(chuàng)立的集成電路設(shè)計中心，這些產(chǎn)品的成功過，也并不是短短幾年的積累。

而三星也在2009年開啟了其獵戶座芯片的研發(fā)，這個全球營收最高的半導(dǎo)體公司在芯片設(shè)計領(lǐng)域有了深厚的積累，但在手機(jī)SoC的研發(fā)上也吃過不少虧，才走到今天這一步。

其他如高通、聯(lián)發(fā)科和紫光展銳等第三方的手機(jī)芯片供應(yīng)商，無論從歷史沿革、公司積累或者人才的水平方面，也都是經(jīng)過多年的歷練成長起來的。相反，小米旗下的松果電子研發(fā)的澎湃系列芯片，無論在哪方面都似乎有所欠缺。據(jù)知情人透露，這個芯片的技術(shù)是是來自于聯(lián)芯的SDR1860平臺?？紤]到聯(lián)芯過去幾年在手機(jī)SoC方面的表現(xiàn)，我們也應(yīng)該對小米這顆芯片實(shí)力有了直觀的了解。

另一方面，小米首顆推出的澎湃S1是面向高通、展銳和聯(lián)發(fā)科正在血拼的中端市場，如果小米繼續(xù)在這個方向發(fā)力，這不符合手機(jī)廠商進(jìn)入自研芯片市場的既定目標(biāo)，因?yàn)楝F(xiàn)在的蘋果、華為和三星在自研芯片方面，基本都是高舉高打。也就說小米的初衷也許就是打造高端的處理器，而S1只是一個他們及早切入市場的一個過渡，但芯片研發(fā)成本的提升還有對技術(shù)的要求，也許就限制了他們走向高端的路，拖延了澎湃系列的步伐。

在今年五月，網(wǎng)上曾盛傳，小米旗下的澎湃S2即將亮相。消息透露，這是一顆使用臺積電16nm FinFET工藝打造的4個A73和4個A53打造的處理器。但直到現(xiàn)在還沒看到他們的亮相，這或多或少與芯片設(shè)計技術(shù)難度加大和芯片研發(fā)成本提升有關(guān)。

Semiengingeering之前曾刊發(fā)過一篇文章，介紹了不同工藝下開發(fā)芯片所需要的費(fèi)用，其中28nm節(jié)點(diǎn)上開發(fā)芯片只要5130萬美元投入，16nm節(jié)點(diǎn)需要1億美元，7nm節(jié)點(diǎn)需要2.97億美元。到了5nm節(jié)點(diǎn)，開發(fā)芯片的費(fèi)用將達(dá)到5.42億美元?，F(xiàn)在領(lǐng)先廠商都已經(jīng)跑到7nm的，對小米來說，這也是一筆巨大的開資，或許會讓他們吃不消。也許正是在這種種優(yōu)勢的影響下，小米澎湃改變了他的方向。

不同工藝節(jié)點(diǎn)下的芯片研發(fā)成本

雷軍之前曾經(jīng)說過：“大家說芯片業(yè)也是軟件業(yè)，本質(zhì)上它是用軟件把芯片的設(shè)計原理寫完以后，直接固化到晶體管上的。我不知道大家知道芯片是怎么做的嗎？芯片其實(shí)也是寫軟件，寫完以后，他用編譯器給你編譯成晶體管，最后全部做成晶體管。我們的做法是什么呢？沒有全部固化，只固化了一部分，用了一個通用的高速的矢量處理器，在上面再做算法。所以，它的速度快，所以我們有很多的創(chuàng)新在里面?！?/p>

但從松果電子的發(fā)展看來，事情也許并沒雷軍描述的更要復(fù)雜。

互聯(lián)網(wǎng)對不同品牌處理器表現(xiàn)的調(diào)侃

進(jìn)攻RISC-V，

擁抱物聯(lián)網(wǎng)的大機(jī)會

過去一年多的時間里，華為升級到了新一代的Kirin 980，三星獵戶座也更新了，高通的驍龍855也即將面世，聯(lián)發(fā)科和紫光展銳也還在默默努力，但澎湃S2依然沒有蹤影。在很多分析師和專家看來，小米松果的自研手機(jī)芯片，也許離他們的目標(biāo)越來越遠(yuǎn)的。但在筆者看來，現(xiàn)在與中天微在RISC-V上的合作，未嘗不是他們的一個新機(jī)會。

RISC-V是一種基于精簡指令集計算(RISC)設(shè)計原則的開放指令集架構(gòu)(ISA)，由伯克利大學(xué)于2010發(fā)起。相對于大多數(shù)傳統(tǒng)ISA封閉的生態(tài)以及高昂的授權(quán)費(fèi)用而言，其最大特色就是開放和免費(fèi)。由于基于該ISA可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對指令集進(jìn)行擴(kuò)展和裁剪，并且在不用花費(fèi)高額授權(quán)費(fèi)用的情況下針對具體情況實(shí)現(xiàn)處理器內(nèi)核，因此獲得眾多志愿者，行業(yè)專家以及商業(yè)巨頭的支持，圍繞著RISC-V的生態(tài)迅速成長。

在很多專家看來，這個架構(gòu)因?yàn)樾阅?、功耗、面積和價格方面的綜合優(yōu)勢，加上開放，免費(fèi)和擴(kuò)展的特點(diǎn)，這就使得這個相對新的架構(gòu)在即將爆發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)和邊緣計算市場大有可為，國內(nèi)外也有SiFIVE，芯來科技、Greenwave、CEVA和西部數(shù)據(jù)等一大波廠商投入這個產(chǎn)業(yè)當(dāng)中去。這對于正在打造智能硬件生態(tài)的小米來說，無疑是一個機(jī)會。

根據(jù)招股說明書，小米把自己定位一個以手機(jī)、智能硬件和IoT平臺為核心的互聯(lián)網(wǎng)公司。通過投資和管理建立的方式，小米打造起了一個龐大的智能硬件生態(tài)，儼然建立了一個龐大的消費(fèi)IoT平臺。截止到2018年3月31日，小米的生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)擁有了超過210家公司的龐大陣容，公司的IoT平臺也連接了超過1億臺設(shè)備（不包括智能手機(jī)和筆記本電腦），這是小米產(chǎn)品矩陣?yán)铮缪萘酥匾慕巧?/p>

艾瑞咨詢的數(shù)據(jù)也顯示，2015年到2017年間，全球消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)硬件的銷售額從3063億美元增長至4859億美元，年平均復(fù)合增長率高達(dá)26%。預(yù)計至2022年，將達(dá)到15502億美元，未來幾年的年平均復(fù)合增長率也將達(dá)到26.1%。依賴于平臺和產(chǎn)品優(yōu)勢的小米，也勢必會在其中分一杯羹。當(dāng)然，更上游的芯片廠商也不例外。

未來幾年的物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)備銷售額

在過往，小米生態(tài)鏈的智能硬件產(chǎn)品用的都是第三方半導(dǎo)體公司的芯片，對于一個大體量的系統(tǒng)廠商來說，這種依賴外部供應(yīng)主核心芯片的方式，似乎變得越來越不受待見。尤其是近年來在中國芯和自主可控的目標(biāo)推動下，很多大型系統(tǒng)廠商開始投入到芯片的自研中去。小米松果也是瞄著這個目標(biāo)而去的。包括微軟、谷歌、亞馬遜、百度甚至格力等廠商涉足芯片的現(xiàn)象表明，系統(tǒng)廠商設(shè)計芯片似乎是一個勢在必行的事情。

從三年前就開始意識到的小米雖然在澎湃處理器上的發(fā)展不及預(yù)期，但這次轉(zhuǎn)攻物聯(lián)網(wǎng)市場。對他們來說，或許就真的是柳暗花明又一村。