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半定制芯片和深度自研的差距 怎样“魔改”才能填补?

时间:2021-12-19 11:39 公众号:中国电子报 阅读:27 次

有人近日宣称,谷歌花了整整四年时间打造出来的自研处理器Tensor芯片,疑似由三星芯片“魔改”而来,即采用半定制化的模式,对原本的三星芯片进行了部分整改后打造出来新的芯片,这也使得半定制化芯片概念映入了人们眼帘。如今,自研芯片风头正盛,但芯片研发并非一朝一夕可完成,为了实现差异化竞争,越来越多厂商发现,采用半定制芯片,或许是“造芯”路上一个可行的过渡方案。


半定制芯片概念早已有之


提到半定制芯片,人们可能会习惯性地认为是通过购买IP核的模式,对芯片进行定制化设计。事实并非如此。


在芯片设计流程中,从横向看,可以分为若干功能模块,例如CPU、GPU等,在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。从纵向看,可以按先后顺序分为前端和后端,将设计流程分开,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。


芯谋研究总监王笑龙告诉记者,由于谷歌等终端侧企业更了解用户需求,后端设计优势更为突出,在半定制模式中往往会承担后端设计工作。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,已经存在很久。Gartner研究副总裁盛凌海表示,因为现在这种模式被用在了较为火热的手机芯片领域中,半定制化芯片的模式才引起关注。


“半定制化模式已经非常常见,除三星以外,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,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最早捕捉到了这种变化,因此也随着这个趋势调整自己的业务形式。” 北京半导体行业协会副秘书长朱晶向《中国电子报》记者介绍说。


半定制化芯片竞争力存争议


据了解,谷歌的Tensor芯片和三星Exynos芯片高度同源,除了CPU、GPU、NPU等高级结构外,芯片中的基本结构均是同源。而这正是“魔改”芯片最大的特性之一。因此,围绕芯片半定制化产生了一个核心争论——半定制芯片能否真正帮助造芯企业形成差异化竞争?


“芯片创新的关键在于是否拥有属于自己的核心技术,这与采用ASIC模式,用别的的IP来设计芯片大为不同。半定制芯片模式下,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核心技术,而这就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向《中国电子报》记者表示,事实上现在已经没有完全自研芯片的概念了:大部分芯片的开发,都是依赖外部IP的支持,甚至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,会依据自身产品需要,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开发出新的满足市场需求的产品。


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,而目前三星最强的Exynos 2100芯片代号是9840,由代号或许可以推断Tensor这颗芯片的性能很有可能高于Exynos 2100。此外,Tensor芯片因其创造性的核心算法和图像信号处理单元设计,能够使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,在核心技术方面,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。


半定制模式或许只是过渡状态


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等大厂均采用了这一模式。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,从而促进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,科技大厂若想自研出有竞争力的芯片,需要深入到底层开发,单纯靠“魔改”难以实现。此外,知识产权的归属、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过渡方案,但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,才是打造核心竞争力的根本。

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