三星自研CPU之路结束,下一代猎户座还能看到吗?

对于三星的芯片部门来讲,十一月是个悲欣交集的时间。
一方面,11月7日,vivo在北京召开媒体会,正式公布与三星联合研发的5g双模soc ——猎户座exynos 980处理器,搭载该款处理器的5g手机将在12月上市。一直使用高通和联发科的vivo首次与三星在处理器上合作,对于在华手机市场萎缩的三星来讲显然是极大的利好。
但是另一方面,根据11月3日报道,三星将解散德州的奥斯汀半导体工厂研发部门,并且解聘该部门的290名员工,这个决定意味着三星的自研cpu“猫鼬”团队的分崩离析,10月24日发布的m5将会是三星最后一款手机cpu。
与电脑一样,cpu是手机上的重要芯片,属于soc上的核心组成部分,为什么三星会解散自己的cpu研发团队?未来我们还能看到三星的下一代“猎户座”吗?
在回答这个问题之前,我们首先解释一下手机中soc与cpu的关系,soc虽然平常被我们称之为手机芯片,但其全称应该是system on chip,也就是“芯片级系统”,也有称片上系统,意指它是一个产品,是一个有专用目标的集成电路,其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。
如果用电脑作为对比,那么手机的soc便相当于电脑的cpu、主板、内存、显卡的集合,说是手机最重要的组成部分也不为过,目前高端手机soc有高通的“骁龙”系列,三星的“猎户座”系列,以及华为的“麒麟”系列,当然,也不能忘记苹果的a系列。
作为一个芯片系统,soc一般由cpu、gpu、npu和存储等部分组成,cpu是soc的重要组成部分,值得一提的是,大部分cpu都不是soc厂商自主研发,苹果、华为与联发科用的是英国厂商arm的“公版”cpu,前段时间arm因为美国压力,还差一点中断对华为的cpu技术授权。
三星曾经是少有的自研cpu阵营一员,拥有代号为“猫鼬”的自研cpu,在芯片研发费用日渐高昂的今天,三星显然是在“猫鼬”上投入了巨量资源。但是随着研发团队的解散,猫鼬系列cpu的型号将永远停留在第五代。
虽然三星“猎户座”还可以采购arm公版cpu,实际上目前已经有消息称,三星会和arm高性能cpu团队深入合作,可能会定制未来的a77,a78架构,但是所谓的“定制”终究不如自行研发更为直接,为何三星在已经投入极大沉没成本的前提下放弃了“猫鼬”呢?
最早一代猎户座处理器发布于2011年2月,其正式名称exynos由两个希腊语单词组合而成:exypnos和prasinos,意思分别是“智能”和“环保”。exynos的发布比苹果的a系列器要晚一年,比华为的麒麟要早三年,这与三星三十年的手机生产史相比,显然不是一个很长的时间。
而自研cpu猫鼬则要更晚,在使用了五年公版cpu之后的2016年初,搭载“猫鼬”cpu的exynos 7420才带着三星的勃勃野心正式问世。此时的三星已经是如日中天的世界第一大手机厂商,其保持竞争优势的秘诀在于“贯通全产业链”,无论是手机的内存还是屏幕全都自行生产,所以三星寻求自主研发cpu也是题中应有之义。
为了自研cpu,三星投入不菲。从正式立项到2019年的5年里,总计研发费用花费170亿美元,而且为了能够得到相关人才,不惜将将研发中心设在amd总部所在的奥斯汀,从amd高新挖角。但是研发的成果却不如人意:几乎每一代的exynos处理器都在功耗和体验上弱于高通骁龙处理器。
虽然纸面性能很高,但是前几代的猎户座cpu一直重复着“高分低能”的表现,有一旦持续高负载就会发热失控乃至严重降频的传统硬伤,如果放在日常应用里,就是9810基本无法控制控制功耗和温度,导致跑分时能满血以外,日常使用中只能降频运行。
在数据上,与之前使用的arm公版芯片相比,以exyons 9810为例,在相同工艺下,性能与芯片面积之比,连同时代的arm a76一半都没有,作为六发cpu的三代猫鼬,ipc只和arm a76这种4发cpu一样高。
arm公版cpu不仅性能强于三星的猫鼬,而且进步速度也非常快,基本能能保持每年20-25%的ipc增长及优秀的能效比和性能/面积比,a77下一代(暂且叫a78)ipc接近a11,再下一代(暂且叫a79)ipc差不多持平a12,这样的速度,显然是三星追之不及的。
与华为相比,三星采用arm的公版cpu最多只会导致成本略有提升(如果算上研发费用,公版芯片甚至比自研更加便宜),基本没有供应链安全的压力,所以既然在经济角度划不来,也没有追上先进厂商的希望,三星自然选择了停止自研cpu。
三星不只是cpu的研发受挫,即使是猎户座soc,也始终处于一种不温不火的状态,同为拥有自研soc的三大厂商,华为的高端麒麟系列芯片出货量已经达到千万级别,甚至已经高于专门的芯片厂商高通,苹果的a系列芯片也同样有巨大的出货量,而与之相比,三星虽然手机销量世界第一,但是自研芯片的占比却只有15%左右。
在自研cpu上,苹果和华为都比较保守,一直在手机上使用arm的公版cpu,华为研发的tsv110(代号“泰山”)首先应用于余量更大的服务器上。但是在自研soc上,华为和苹果都毫不犹豫的all in。目前为止,华为和苹果全部的手机全部都是自研芯片,也因此走过了一段相对艰难的路程,有一些年纪的老用户应该还记得被华为k3v2支配的恐惧。而与之相比,三星则在战略上有所过失,在自研soc的推广上,没有下定决定,在自己手机上全面推广,而在自研cpu上又过于激进,急于挑战拥有丰富经验与强大研发实力的arm。
不过,三星也有自己的难言之隐,三星在自研soc的时候,已经是世界第一的手机厂商,以安卓老大的身份迎接着中国hovm的强力挑战,所以不能像当时的华为一样无所畏惧,又不想苹果那样有独特的竞争力,即使处理器性能有缺陷,用户也会欣然接受。另外值得注意的是,苹果的a系列和骁龙系列芯片,很大一部分是由三星代工,所以,三星也不可能完全抛开高通。
三星的cpu自研之路已经结束,但是,手机的产业链战争依然波涛汹涌。

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