處理器的案例
那些與7nm工藝密不可分的處理器或芯片
但為了搶占市場先機，芯片廠商們可等不及了，它們紛紛在今年或明年推出自己的7nm芯片或處理器。這些“積極”的企業中，有很多是我們熟悉的面孔。
至少有九款處理器（含芯片）將采用7nm工藝
蘋果A12處理器：蘋果每年都會推出自己的旗艦手機，而處理器性能也是最受關注的參數之一，最新的手機采用蘋果的A12處理器。A12處理器采用了7nm的制作工藝，在功耗問題上有了很大的改進。有業內人士稱，A12處理器是第一個實現量產應用的7nm移動SoC芯片。據悉，相比上代處理器，A12處理器的架構還是Fusion，采用的是六核設計的CPU，GPU性能提高一半。
麒麟980處理器：今年是華為手機大豐收的一年，銷量超越蘋果躍居全球第二，其自主研發的麒麟980處理器也于今年八月底推出。這是華為第一款采用7nm制作工藝的處理器，性能提升明顯，功耗上也表現出色。據華為介紹，這款處理器依然是八個核心，內部組成是四核A76+四核A55，同時麒麟980的GPU性能較上一代強很多 。
值得一提的是，A12處理器和麒麟980處理器的晶體管數量都達到了69億個，它們是目前晶體管數量最多的手機處理器。
高通驍龍8150處理器：相對于蘋果、華為新亮相的手機處理器星光閃耀，似乎曾經的霸主高通有點跟不上節奏。其實不然，高通的驍龍8150即將采用7nm工藝，這款姍姍來遲的處理器配備獨立的NPU芯片， AI運算能力提升明顯。據可靠消息，三星可能在下一代的旗艦 GalaxyS10 系列手機上采用驍龍 8150處理器，預計離量產也不遠了。
MTK Helio M70 處理器：聯發科的手機處理器出貨量不錯，但局限于中低端，在高端上一直未能獨占鰲頭。
展開 關注 | 一款革命性的Arm處理器
它是一種SoC，包括源自32位Arm Cortex-M0+處理器產品的32位處理器、存儲器、系統互連結構和接口塊以及外部總線接口。
PlasticARM架構和特性
a,SoC架構，顯示了內部結構、處理器和系統外設。處理器包含一個32位的Arm Cortex-M CPU和一個嵌套向量中斷控制器(NVIC)，并通過互連結構(AHB-LITE)連接到它的內存。最后，外部總線接口提供了通用輸入輸出(GPIO)接口，用于芯片外與測試框架通信。
b，與Arm Cortex-M0+CPU相比，PlasticARM使用的CPU的特點。這兩個cpu都完全支持Armv6-M架構，32位地址和數據能力，以及來自整個16位Thumb和32位Thumb指令集架構的一個子集的86條指令。CPU微架構具有兩級流水線。寄存器在Cortex-M0+的CPU中，但在PlasticARM中，寄存器被移動到SoC中的基于鎖存的RAM中，以節省Cortex-M的CPU區域。最后，兩個CPU之間以及與同一體系結構家族中的其他CPU之間都是二進制兼容的。
c，PlasticARM的模具布局，，表示Cortex-M處理器、ROM和RAM等白框中的關鍵塊。
d，PlasticARM的模具顯微圖，顯示模具和核心區域的尺寸。
該處理器完全支持Armv6-M指令集架構，這意味著為Cortex-M0+處理器生成的代碼也將在其派生的處理器上運行。處理器包括CPU和一個與CPU緊密耦合的嵌套向量中斷控制器(NVIC)，處理來自外部設備的中斷。
展開 處理器指令集，不是一本武功秘籍
橋的一頭是各種CPU處理器微結構設計，橋的另一頭是軟件及生態。
這個換成“房產領域”，叫做小區及其配套。河的一邊是一個新建小區（處理器），而河的另一邊是是一個商超，地鐵，醫院等綜合配套（軟件及生態）。
現在有一條河將二者隔離開。
而指令集就是連接小區和配套之間的那座橋。
使用某個指令集，就是要復用這些配套的基礎設施（軟件生態），就類似開發一個新盤，能有好的配套就會被瘋狂搶購。
否則沒有好的配套，房子就無人問津。
開發建筑容易，而配套卻是很長時間的積累。
說這么多，硬核高科技的處理器和賣房子也區別不大。
一個服務器處理器跑分再厲害，沒有各種生產力工具和EDA工具支持，也很難被服務器廠商選用。
一個手機處理器跑分再厲害，如果裝不了APP和玩各種游戲，也少有用戶來買。
買房子，是地段和配套。
處理器，除了性能，功耗，價格。
軟件和生態則是一個更重要的評價維度；
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根據同一個指令集，但是設計出來的處理器卻是千差萬別。
可以設計的很簡潔，也可以很復雜。
包括：通常一個處理器的設計包括，取指令，譯碼，執行，寫回，訪問存儲等等，這些都是每個處理器都有的部分。根據對處理器的應用需求不同，一個處理器的架構設計千差萬別。
1、流水線的級數：一般級數越多，在同一個制程下，處理器可以運行的頻率越高。高性能處理器的流水線可以到十幾級，例如玄鐵910就有12級流水線。
2、并行發射寬度：并行發射的寬度越寬，則同時可以參與計算的單元就越多，計算的效率就會越高，但是如果指令之間存在依賴關系，那么多余的資源就閑著用不上，只能串行執行。
展開 為什么中端處理器越來重要？
一直以來，麒麟在900系列的進步顯而易見，但在中端處理器上卻始終不溫不火。此次雖然在發布會上并沒有隆重介紹，但此次麒麟處理器的一個新系列，無疑也表示了華為將在中端處理器發力。而作為中端處理器市場傳統的霸主高通，也在今年推出了新的驍龍7系，成為新一代中端市場的大殺器。手機處理器的爭奪，已經正式從旗艦蔓延到中端的戰場。
我們首先來看兩個710的產品力。
決定一款處理器性能最核心的因素主要是工藝、架構等方面。
驍龍710采用了與845相同的10納米工藝，以及第三代Kryo CPU架構，包括2個A75架構的大核(2.2GHz)+6個A55小核(1.7GHz)的設計。
盡管不如845那么強，但在實際的使用場景下，驍龍710的兩個大核足以應對絕大部分任務，而且功耗方面有不錯的表現。
在內存、閃存規格、快充、Wifi等其它方面，驍龍710與845支持能力都相同。
不只是高通，一直以來投入大量精力在旗艦處理器的麒麟，今年也開始發力中端市場。
麒麟710上最大的亮點在于在中端處理器上采用12nm工藝，并且搭載4個A73大核+4個A53小核。
GPU方面則采用Mali-G51，采用Bifrost架構，支持當前Vulkan圖形API，而且Bifrost架構所支持的Quad矢量化技術最高支持四線程執行，共享控制邏輯，使用率接近100%。
從賬面數據來看，麒麟710一改過去麒麟中端處理器略顯孱弱的表現。
另外，其實相比與旗艦級Soc，中端處理器在性能上并沒有太過明顯的差距，而且在一些關鍵功能上，中端處理器也并沒有落后。
展開 
華夏芯推出新型處理器內核IP，對標Arm和CEVA
近日，位于美國加州的著名芯片雜志《Microprocessor Report（微處理器報告）》刊登了對華夏芯通用處理器有限公司的IP核的深度分析報道。
《微處理器報告》是在全球業界享有盛名、主要面向工程師和其他行業讀者的處理器專業雜志，為了彰顯其客觀性和獨立性，該雜志不接受任何廣告。其備受全球高端處理器研發機構和廣大讀者青睞的地方是對市場新出現的高性能處理器芯片的深度分析。另外，該雜志刊登的內容覆蓋了處理器的設計問題、基于處理器的系統、新型內存和邏輯芯片、嵌入式處理器，GPU、DSP技術和IP核等領域。同一天，《微處理器報告》的母公司Linley，也在其《Linley新聞快報》中報道了華夏芯推出“統一處理器（Unity）”IP核平臺的消息，并刊登了《微處理器報告》中對華夏芯的處理器IP核分析報告的摘要。
根據《微處理器報告》，“華夏芯公司的‘統一處理器（Unity）’IP平臺包括64位CPU，可配置的深度學習加速器（DLA）和矢量DSP一組處理器內核系列，可以與ARM，Ceva以及其他IP供應商的產品相媲美，其中DLA是一個288-MAC的內核，但它可以擴展為包含2,304個半精度浮點MAC的八核配置。該公司也正在開發通用GPU。華夏芯計劃在臺積電28nm工藝驗證設計后，開始在18年第四季度將CPU，DLA和DSP作為硬核和軟核授權。”
華夏芯是中國為數不多從事異構架構處理器設計、并擁有完整自主知識產權的芯片設計公司之一。與傳統的處理架構相比，異構處理架構具有可編程、高性能、低功效等顯著優點，被業界普遍認為將是下一代主流芯片的處理架構。
《微處理器報告》和《Linley新聞快報》均提到華夏芯下屬的優創半導體公司（Optimum）的首席執行官目前是“HSA全球異構系統架構聯盟”的主席。
展開 華為海思的處理器研發邏輯
之所以如此，是因為業界一直在熱議的海思Hi16xx服務器處理芯片，正是基于Arm架構的，Hi16xx是海思內部的研發代號，而其最終版本是Hi1620，這也正是昨天華為正式發布的產品——鯤鵬920。實際上，華為之前就有過基于Arm架構的服務器芯片，如基于Cortex-A57的32核產品，只不過并沒有大規模推廣，
處理器一個都不能少
海思設計的芯片覆蓋范圍還是很廣泛的，包括無線網絡、固定網絡、數字媒體等領域，但最受關注、熱度高的莫過于處理器芯片了，包括手機處理器SoC、服務器芯片，以及AI芯片。
論技術難度和進入門檻，手機用處理器顯然是最低的，且其市場規模可觀，量大可帶來不菲的經濟效益，這在華為身上有淋漓盡致的體現：該公司2018財年營收超過了1000億美元，其中手機收入就占50%左右，而華為的所有手機中，采用自家麒麟系列處理器的，占比也超過了50%，可見，華為在手機處理器高投入產出比方面，實現了教科書般的操作，當然，這也不是一時之功，而是多年堅持、投入的結果。
顯然，相對于手機SOC而言，做服務器芯片的難度和門檻就高得多了，而且是做非X86架構的芯片，在當今的服務器市場，X86系處理器的市場占比超過90%，要想在這樣穩固的生態當中奪食，談何容易！而國內外一批Arm系的廠商正在試圖改變這一讓很多服務器應用商感到無奈的局面，因為它們在X86系面前幾乎毫無議價能力，有的甚至被任意宰割。
華為在Arm服務器芯片研發方面也是積累了多年，彎路自然是難以避免的，初期推出的一些芯片顯然不盡如人意，比如基于Cortex-A57架構的32核產品。
在經過多年的研發和市場經驗積累后，此次華為終于推出了鯤鵬920。
展開 高通推出驍龍670處理器 效能較前一代提升15%
在各方焦點都關注高端移動處理器發展之際，市場競爭最激烈的中端移動處理器市場開始有了變化。
移動芯片大廠高通（Qualcomm）為提升中端移動處理器產品競爭力，于近日宣布正式推出驍龍660處理器進化版的驍龍670處理器，相關終端產品將在年底推出。
高通表示，新一代的驍龍670處理器采用三星10納米LPP制程技術打造，CPU 核心方面，整合2個Kryo 360大核心，主頻最高達2.0GHz，還有6個Kryo 360小核心，頻率為1.7GHz，大小核共享1MB L3快取存儲器。
就CPU性能來看，驍龍670移動處理器相較上一代采用4個A73大核心與4個A53小核心的驍龍660移動處理器，效能提升了15%。
GPU方面，驍龍670移動處理器整合Adreno 615 GPU，也比驍龍660移動處理器使用的Adreno 512 GPU提升了25%性能。
高通指出，驍龍670移動處理器除了最高支援8GB LPDDR4X存儲器、支援 Aqstic音訊技術，以及QC4.0+ 快充，其他還整合了Hexagon 685 DSP矢量運算單元，這部分與驍龍710甚至高端驍龍 845移動處理器相同，使人工智能（AI）運算性能將是驍龍660的1.8倍。
基帶芯片部分，搭配X12 LTE，達到符合Cat.15標準，下載速度達600Mbps。外部連線方面，也支援藍牙5.0 和 2X2 Wi-Fi。
ISP圖像處理器方面，驍龍670移動處理器采用Spectra 250，最高支援單鏡頭 2,500萬像數，或雙鏡頭1,600萬像數的攝影功能，也提供4K 30FPS影像拍攝。
展開 汽車芯片需要怎樣的處理器架構？
DesignWare?ARC? EV7xFS 安全包基于以下幾點：
集成和可配置的安全功能，高達ASIL D級別
詳細的IP安全文檔支持基于EV7xFS的系統認證，高達ASIL D級別
這些處理器被開發為獨立安全單元(SEooC)，這意味著，它們可以展示針對所有故障類型的故障覆蓋的證據（根據 26262中概述的指標）。作為 SEooC，處理器IP的開發獨立于與特定項目或系統（例如，車輛、車輛子系統或 OEM 定義的項目）相關的已定義情境。ARC EV7xFS 處理器是根據已定義的功能要求、非功能要求、安全要求和使用假設來開發的。
圖 4：新思科技 DesignWare EV7xFS 嵌入式視覺處理器
EV7xFS 處理器的功能安全可通過非常豐富的先進硬件安全機制和非常全面的故障注入驗證和 FMEDA 后端注釋軟件測試庫 (STL) 實現。STL開發方法是另一項具有創新性的先進流程。
DesignWareARC功能安全 (FS) 處理器IP支持高達ASIL D的安全級別，旨在簡化安全攸關的汽車SoC開發并加快 ISO 26262 認證。
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這些處理器被開發為獨立安全單元(SEooC)，這意味著，它們可以展示針對所有故障類型的故障覆蓋的證據（根據 26262中概述的指標）。作為 SEooC，處理器IP的開發獨立于與特定項目或系統（例如，車輛、車輛子系統或 OEM 定義的項目）相關的已定義情境。ARC EV7xFS 處理器是根據已定義的功能要求、非功能要求、安全要求和使用假設來開發的。
圖 4：新思科技 DesignWare EV7xFS 嵌入式視覺處理器
EV7xFS 處理器的功能安全可通過非常豐富的先進硬件安全機制和非常全面的故障注入驗證和 FMEDA 后端注釋軟件測試庫 (STL) 實現。STL開發方法是另一項具有創新性的先進流程。
DesignWareARC功能安全 (FS) 處理器IP支持高達ASIL D的安全級別，旨在簡化安全攸關的汽車SoC開發并加快 ISO 26262 認證。
展開 國產CPU性能接近i3處理器，與英特爾i5看齊
由于產品性能優異，繼入圍上海政府采購網電子集市后，采用兆芯國產x86處理器的清華同方超翔Z8000-06006臺式機入圍安徽、福建兩省及濟南、武漢兩市政采目錄。此外，兆芯臺式機已經有數百臺在和輝光電、上海華力微電子有限公司等企業的生產及辦公系統使用，兆芯還通過上海銀行的可靠性測試，即將大批量采購。
在早前接受科技日報采訪的時候，上海兆芯集成電路有限公司副總經理羅勇博士提到，“兆芯處理器的整體性能已經能夠對標國際主流標準，以ZX-C系列CPU及KX-5000為例，已經可以對標Intel第六代i3處理器，主機頻率可以達到2GHz，對于日常辦公應用、4K解碼，甚至運行使命召喚、古墓麗影等主流3D游戲已經毫無壓力。”
而兆芯下一代開先KX-6000系列處理器已成功流片，其基于更先進的16nm工藝，主頻高達3.0GHz，兼容x86指令集及SSE4.2、AVX2等擴展指令集。開先KX-6000系列處理器單芯片集成4/8個CPU核心，內存控制器，PCIe控制器、SATA控制器及USB控制器等，擁有4MB/8MB高速緩存，支持DDR4-3200速率內存，兼容PCIe 3.0并支持SATA Gen3和USB 3.1等標準，性能與Intel i5處理器看齊，實現對國際先進水準的加速追趕。
展開 5nm處理器功耗“翻車”，新榮耀首作V40選聯發科還是高通？
除了小米11，近期包含IQoo、黑鯊、Redmi等多個品牌都宣布即將發布搭載驍龍888處理器的手機，可見今年旗艦手機市場將是5nm工藝的天下。
第一代5nm移動處理器集體翻車？
5nm的處理器雖然新，但性價比一定高嗎？前兩天，我們剛剛發布了拆解小米11的文章，從各位數碼博主的評論來看，驍龍888的發熱量還是很可觀的。這也是此前業界討論很多的話題：5nm處理器集體翻車了！據悉，首批5nm移動處理器除了普遍存在過熱問題外，還表現不佳。
目前已量產的5nm移動SoC對比（圖自：網絡）
最早發布的5nm處理器，是蘋果的A14和華為麒麟9000。三星5nm的獵戶座來得有點晚，是因為臺積電量產5nm時，三星自家工藝還面臨一些困難導致處理器不能生產。直到2020年下半年，三星才量產5nm工藝處理器Exynos 1080，就在今天（1月13日）凌晨，三星又在CES 2021上正式發布全新一代旗艦手機芯片Exynos 2100，這是三星最新的基于5nm工藝的旗艦移動處理器。
其實從7nm跳到5nm這個過程中，所有的芯片廠商都是“摸著石頭過河”，此前還有消息指出iPhone 12系列搭載的5nm A14處理器也存在著發熱問題，一天晚上待機就逝去超過15%的電量。
在這點上，功耗過高其實是蘋果A系列傳統。這幾年A系列處理器一直是同代友商產品中功耗最高，也是性能最強的，A14 與上一代相同采用了“2大+4小”的架構，但大核史無前例地拉到了3GHz的峰值頻率，相比上代A13提高了13%。畢竟高負載的時候功耗高，但對應的性能也沒話說，而日常低負載的話功耗反而是最低的。至于散熱差也是蘋果的傳統，高溫降頻也挺嚴重，并不完全是芯片工藝的問題。
麒麟9000功耗翻車的問題在于GPU堆料過頭。
展開 
推出16納米X86處理器后，兆芯加緊研發獨立GPU
而作為掌握中央處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）、芯片組（Chipset）三大核心技術的公司，兆芯在通用處理器方面已經為國內產業界提供了一個不需要看別人“眼色”的選擇。
國產X86處理器的推動者，性能追平Intel第七代i5
眾所周知，英特爾在1978年開發出的微指令集架構在歷經四十年的市場考驗之后，成為全球的PC、工控和服務器芯片市場的重要角色，他們和微軟聯手打造的“Wintel”聯盟在ICT世界里面擁有強大的號召力；在服務器芯片領域，他們更是占領了99%的份額。換句話說，我們工作、生活中的很多環節脫離不了X86體系。為此，打造國產的X86處理器供應體系就變得異常迫切，而兆芯就是基于此而生的。
據羅勇介紹，兆芯在成立五年以來，已經擁有了超過千人的員工隊伍，并申請了近千項專利。公司更是先后推出了ZX-C、KX-5000和KX-6000等一系列處理器產品。其中開先ZX-C系列處理器是針對辦公應用而設計的28nm工藝四核處理器，主頻可達2.0GHz，功耗僅為18W，配套芯片組支持雙通道DDR3-1600、PCIE3.0、SATA3.0等高速接口，集成高性能圖形處理器，支持HDMI/DP等高清顯示標準。從性能上看，這系列產品相當于英特爾六代i3 移動版產品。
去年年底，兆芯發布了基于Wudaokou處理器架構，代號為ZX-D，正式型號為兆芯開先KX-5000系列的國產新一代的28納米x86處理器。這是兆芯第一款采用SoC設計的高端通用CPU，更是國內首款支持DDR4，且支持雙通道DDR4內存的國產通用CPU，在國產CPU發展歷程中，具有重要的里程碑意義。
展開 處理器和GPU的計算能力如何計算的？
=2.4192TFLOPs
但是還是要注意并不是所有的處理器都有支持（）X512的指令集，也并不是每個支持處理器都有2個FMA的運算單元。
要解決安全問題，創新處理器架構呼之欲出
Axiado公司距離揭示他們的答案還有幾個月的時間，這些答案將以專門針對安全性的全新處理器架構的形式出現。在過去的兩個月里，Axiado揭示了該產品的兩個功能，這些功能將在2019年上半年推出。第一個是安全啟動，它不會阻塞系統入侵。第二個是在今年11月初公布的，是一種永久關閉MDS漏洞的方法。
雖然這是一個全新的架構，但它不需要替換市場上現有的處理器。放入服務器的單個處理器可以保護服務器中的所有其他處理器以及連接到它的每個設備。僅這兩個功能就可以替代網絡中的數百種安全軟件產品。
創新永遠伴隨著巨大的阻力，因為新的處理器架構將攪亂現有的數字安全行業格局及利益分配狀態。如果新架構能推向市場的話，會有很多公司和人員失去市場地位，不得不尋找其他事情去做了。但這對整個產業發展來說并不是一件壞事。
來源：半導體行業觀察（ID：icbank）翻譯自「eeweb」，作者 Lou Covey
展開 傳統汽車處理器廠家懸了？
汽車處理器主要指座艙域和智能駕駛域的處理器，傳統的汽車處理器廠家主要有三家，分別是瑞薩、NXP和德州儀器。隨著汽車進入智能汽車時代，座艙域和智能駕駛域對運算資源分需求與智能手機對運算資源的需求高度重合，這使得原本只關注于智能手機領域的芯片廠家開始進軍汽車領域。傳統汽車處理器廠家面臨來自手機處理器廠家的強力挑戰。
隨著汽車的智能化，自2015年后對運算資源的需求越來越多，傳統汽車處理器廠家習慣于傳統汽車的緩慢迭代，同時其營收規模、人力資源也不足以支撐像智能手機芯片廠家的快速迭代，這就使得傳統汽車處理器廠家明顯落后于市場需求，而手機處理器廠家趁虛而入。
這是一個按SoC芯片制造工藝設計成本的分布圖，這里的成本基本上是最低成本，英偉達的Xavier使用12納米工藝，英偉達聲稱研發成本高達20億美元，雖然有很大的夸張成份，但4億美元的研發成本還是要有的。
來源：Gartner
這是Gartner 在2016年對SoC芯片制造工藝設計成本分布圖的預測。
來源：佐思產研整理
車機落后手機大約3-5年，車機的迭代速度也遠遠落后于手機，NXP的座艙用i.mx6于2011年量產，接替i.mx6的i.mx8量產在2018年4季度，跨度達7年。瑞薩的迭代速度稍快，2014年6月量產R-CAR H2，2019年1季度量產R-CAR H3，跨度近5年。德州儀器的Jacinto 6自2012年底開始量產，預計下一代Jacinto 7在2020年底量產，可能還要后推，跨度超過8年。
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