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魔改芯片，能否承担起自研芯片的“大任”？
发布时间： 2021/12/21 13:51:42 | 1124 次阅读
近日，有人发现，谷歌花了整整四年时间打造出来的字眼处理器Tensor芯片，疑似由三星芯片魔改而来，即采用的半定制化的模式，对原本的三星芯片进行了部分的整改后打造出来的新的芯片，这也使得半定制化芯片的概念映入了人们的眼帘。如今，自研芯片风头正盛，但芯片研发也并非一朝一夕即可完整，为了实现差异化竞争模式，越来越多厂商发现，采用半定制芯片，或许也是“造芯”之路上的一个可行性的过渡方案。
何为半定制芯片？
提到半定制芯片，人们会习惯性的认为是通过购买IP核的模式，来对芯片进行定制化的设计。事实上，半定制化芯片并不等于通过购买IP来定制芯片。
芯谋研究总监王笑龙介绍，在芯片设计的流程中，从横向来看，可以分为若干功能模块，例如CPU、GPU等，这些功能模块的设计中，可以通过购买IP的方式，来完成设计工作。从纵向来看，可以按先后顺序把芯片设计分成前端和后端的设计流程，将设计流程分开，将部分流程外包给芯片厂商进行设计，即为半定制化设计模式，该模式设计出的芯片俗称为魔改芯片。
一般而言，对于谷歌等手机厂商而言，由于其更了解用户们的需求，因此对于后端设计更为突出，在半定制模式中往往会承担后端的设计工作。但由于其不是传统意义上的芯片厂商，对于前端的设计经验不如芯片厂商，因为会选择将前端设计外包给芯片厂商，形成“强强联合”的模式。
事实上，半定制化芯片并非是一个新概念，Gartner研究副总裁盛凌海表示，在此前，有很多厂商都会选择半定制化芯片，但是这种模式此次被用在了较为火热的手机芯片领域中，使得半定制化芯片的模式变得颇受关注，
“目前，半定制化的模式已经非常常见，除了三星以外，还有很多Fabless厂商参与其中，例如AMD帮助索尼半定制PS4的芯片、三星帮助思科半定制网络交换机芯片，以及MTK、Marvell、博通等企业都有类似业务。该模式形成的主要原因是系统厂商的需求驱动，设计企业作为直接供应商很早捕捉到了这种变化，因此也随着这个趋势来调整自己的业务形式。” 北京半导体行业协会副秘书长朱晶同《中国电子报》记者说。
半定制化芯片争议不断
据了解，谷歌的Tensor芯片和三星Exynos芯片高度同源，除了CPU、GPU、NPU等高等结构外，芯片中的基本结构均是同源。而这也是魔改芯片很大的特性之一，这也使得芯片半定制化引起了很多争论——半定制芯片能否帮助造芯的科技企业形成差异化竞争，达到与自研芯片一样的效果？
“芯片的创新关键在于是否拥有属于自己的重心技术，这与采用ASIC模式，用别的的IP来设计芯片大为不同。而半定制芯片的模式，设计芯片的厂商往往是有属于自己的IP，这也意味着拥有独特的重心技术，而这也是差异化竞争力所在。”盛凌海说。
天津集成电路行业协会顾问、创道投资咨询总经理步日欣认为，虽然自研芯片已经成为了一种潮流，但事实上已经没有完全自研芯片的概念了。如今大部分芯片的开发，都是依赖外部IP的支持，甚至现在已经出现科技企业只提需求，第三方一站式芯片开发服务的模式。而半定制化芯片也拥有其独特的优势，即已经有成熟的体系架构和模块供参考或者直接使用，对于提升研发的效率有直接的帮助。
“自研芯片有助于提升性能，特别是一些与产品功能相关的定制化开发，能够与下游产品的生态紧密耦合，比如强调个性、突出某个功能、强化芯片AI算力等方面的能力等。半定制化的芯片也能一定程度上满足这方面要求，也会依据自身产品需要，去着重优化芯片的能力。”步日欣说。
朱晶介绍，半定制化芯片的模式，目前主要是一些成熟的Fabless厂商商业模式的转变和延伸。在此前只是向系统厂商直接提供产品，而现在为了满足系统厂商的自研需求，开始向其提供从架构到设计服务的半定制化芯片方案。一方面一定程度上满足了系统厂商在设计方面的自主化需求，另一方面也可以帮助系统厂商快速的成功开发出新的满足市场需求的产品。相比于全新自研芯片上，很主要的优势是能够快速交付，且自研成功率较高，风险低。
以谷歌Tensor处理器为例，尽管它是由三星芯片魔改而来，但丝毫没有影响其性能的强大。据了解，Tensor芯片其实是由三星的一颗代号为Exynos 9855的未公布的芯片魔改而来，而而目前三星很强的Exynos 2100芯片代号是9840，由此也可以看出Tensor这颗芯片的性能很有可能高于Exynos 2100。此外，Tensor芯片因其创造性的重心算法和图像信号处理单元设计，能够使得手机设备获得更好的拍照体验。Tensor的交互中枢也能够改进现有的语音识别输入、实时翻译和其他许多个性化的AI性能。可见，该款芯片在处理机器学习和人工智能方面拥有非常强大的性能。
此外，Tensor处理器的TPU、ISP以及搭配的TitanM2安全芯片都属于谷歌自家技术，在重心技术方面，谷歌依旧具备相当强的竞争力。
俗话说，不管黑猫白猫，能抓到老鼠就是好猫。对于半定制芯片而言，也是如是。
半定制芯片模式普及尚有难度
如今，已经有很多自研芯片的厂商开启了半定制芯片方案，苹果、Facebook等大厂均采用的此项模式。然而，半定制化芯片的模式普及尚有难度。
据了解，此次由三星芯片魔改而来的谷歌Tensor芯片，未来很有可能直接由三星代工生产。使得谷歌与三星有更深度的合作。而看似双赢的背后，实际上暗藏着很多弊端。
“三星给谷歌的半定制化芯片服务，更多的意义在于战略支持，即加强双方的合作，而对于三星本身而言，一定程度上是一种服务资源的浪费。因为三星本身拥有同类芯片，也有完整的IP，但接了谷歌的半定制化芯片的订单后，需要对芯片进行重新设计，重复先前所做过的工作。”盛凌海表示。
此外，步日欣认为，半定制化的自研芯片很难成为主流，虽然半定制芯片能够提升产品的开发效率，但毕竟随着技术的发展，用户需求越来越多样化，产品功能和性能都需要进行进一步的提升，科技大厂若想自研芯片，需要深入到底层开发，才可研发出具备一定竞争力的芯片，单纯的魔改难以实现。此外，知识产的权归属、芯片底层设计的理解和二次开发，都会是半定制自研芯片未来发展需要考虑的问题。
可见，单纯依靠魔改芯片并非是长久之计，该模式或许更适合成为造芯之路的一个过渡期，难以承担起自研芯片的“大任”，对于想自研芯片的科技厂商而言，不断努力研发自身的新技术，才是打造重心竞争力的根本。
何为半定制芯片？
提到半定制芯片，人们会习惯性的认为是通过购买IP核的模式，来对芯片进行定制化的设计。事实上，半定制化芯片并不等于通过购买IP来定制芯片。
芯谋研究总监王笑龙介绍，在芯片设计的流程中，从横向来看，可以分为若干功能模块，例如CPU、GPU等，这些功能模块的设计中，可以通过购买IP的方式，来完成设计工作。从纵向来看，可以按先后顺序把芯片设计分成前端和后端的设计流程，将设计流程分开，将部分流程外包给芯片厂商进行设计，即为半定制化设计模式，该模式设计出的芯片俗称为魔改芯片。
一般而言，对于谷歌等手机厂商而言，由于其更了解用户们的需求，因此对于后端设计更为突出，在半定制模式中往往会承担后端的设计工作。但由于其不是传统意义上的芯片厂商，对于前端的设计经验不如芯片厂商，因为会选择将前端设计外包给芯片厂商，形成“强强联合”的模式。
事实上，半定制化芯片并非是一个新概念，Gartner研究副总裁盛凌海表示，在此前，有很多厂商都会选择半定制化芯片，但是这种模式此次被用在了较为火热的手机芯片领域中，使得半定制化芯片的模式变得颇受关注，
“目前，半定制化的模式已经非常常见，除了三星以外，还有很多Fabless厂商参与其中，例如AMD帮助索尼半定制PS4的芯片、三星帮助思科半定制网络交换机芯片，以及MTK、Marvell、博通等企业都有类似业务。该模式形成的主要原因是系统厂商的需求驱动，设计企业作为直接供应商很早捕捉到了这种变化，因此也随着这个趋势来调整自己的业务形式。” 北京半导体行业协会副秘书长朱晶同《中国电子报》记者说。
半定制化芯片争议不断
据了解，谷歌的Tensor芯片和三星Exynos芯片高度同源，除了CPU、GPU、NPU等高等结构外，芯片中的基本结构均是同源。而这也是魔改芯片很大的特性之一，这也使得芯片半定制化引起了很多争论——半定制芯片能否帮助造芯的科技企业形成差异化竞争，达到与自研芯片一样的效果？
“芯片的创新关键在于是否拥有属于自己的重心技术，这与采用ASIC模式，用别的的IP来设计芯片大为不同。而半定制芯片的模式，设计芯片的厂商往往是有属于自己的IP，这也意味着拥有独特的重心技术，而这也是差异化竞争力所在。”盛凌海说。
天津集成电路行业协会顾问、创道投资咨询总经理步日欣认为，虽然自研芯片已经成为了一种潮流，但事实上已经没有完全自研芯片的概念了。如今大部分芯片的开发，都是依赖外部IP的支持，甚至现在已经出现科技企业只提需求，第三方一站式芯片开发服务的模式。而半定制化芯片也拥有其独特的优势，即已经有成熟的体系架构和模块供参考或者直接使用，对于提升研发的效率有直接的帮助。
“自研芯片有助于提升性能，特别是一些与产品功能相关的定制化开发，能够与下游产品的生态紧密耦合，比如强调个性、突出某个功能、强化芯片AI算力等方面的能力等。半定制化的芯片也能一定程度上满足这方面要求，也会依据自身产品需要，去着重优化芯片的能力。”步日欣说。
朱晶介绍，半定制化芯片的模式，目前主要是一些成熟的Fabless厂商商业模式的转变和延伸。在此前只是向系统厂商直接提供产品，而现在为了满足系统厂商的自研需求，开始向其提供从架构到设计服务的半定制化芯片方案。一方面一定程度上满足了系统厂商在设计方面的自主化需求，另一方面也可以帮助系统厂商快速的成功开发出新的满足市场需求的产品。相比于全新自研芯片上，很主要的优势是能够快速交付，且自研成功率较高，风险低。
以谷歌Tensor处理器为例，尽管它是由三星芯片魔改而来，但丝毫没有影响其性能的强大。据了解，Tensor芯片其实是由三星的一颗代号为Exynos 9855的未公布的芯片魔改而来，而而目前三星很强的Exynos 2100芯片代号是9840，由此也可以看出Tensor这颗芯片的性能很有可能高于Exynos 2100。此外，Tensor芯片因其创造性的重心算法和图像信号处理单元设计，能够使得手机设备获得更好的拍照体验。Tensor的交互中枢也能够改进现有的语音识别输入、实时翻译和其他许多个性化的AI性能。可见，该款芯片在处理机器学习和人工智能方面拥有非常强大的性能。
此外，Tensor处理器的TPU、ISP以及搭配的TitanM2安全芯片都属于谷歌自家技术，在重心技术方面，谷歌依旧具备相当强的竞争力。
俗话说，不管黑猫白猫，能抓到老鼠就是好猫。对于半定制芯片而言，也是如是。
半定制芯片模式普及尚有难度
如今，已经有很多自研芯片的厂商开启了半定制芯片方案，苹果、Facebook等大厂均采用的此项模式。然而，半定制化芯片的模式普及尚有难度。
据了解，此次由三星芯片魔改而来的谷歌Tensor芯片，未来很有可能直接由三星代工生产。使得谷歌与三星有更深度的合作。而看似双赢的背后，实际上暗藏着很多弊端。
“三星给谷歌的半定制化芯片服务，更多的意义在于战略支持，即加强双方的合作，而对于三星本身而言，一定程度上是一种服务资源的浪费。因为三星本身拥有同类芯片，也有完整的IP，但接了谷歌的半定制化芯片的订单后，需要对芯片进行重新设计，重复先前所做过的工作。”盛凌海表示。
此外，步日欣认为，半定制化的自研芯片很难成为主流，虽然半定制芯片能够提升产品的开发效率，但毕竟随着技术的发展，用户需求越来越多样化，产品功能和性能都需要进行进一步的提升，科技大厂若想自研芯片，需要深入到底层开发，才可研发出具备一定竞争力的芯片，单纯的魔改难以实现。此外，知识产的权归属、芯片底层设计的理解和二次开发，都会是半定制自研芯片未来发展需要考虑的问题。
可见，单纯依靠魔改芯片并非是长久之计，该模式或许更适合成为造芯之路的一个过渡期，难以承担起自研芯片的“大任”，对于想自研芯片的科技厂商而言，不断努力研发自身的新技术，才是打造重心竞争力的根本。