淺談CPU自主模式和ARM模式的差異

最近，小米玄戒O1發布，GB6測試成績為單核3119分，多核9673分，作為參照，高通驍龍8E是單核3160分，多核9941分，麒麟9020是單核1604分，多核5138分，飛騰D3000是單核1096，多核5796分。

芯片型號

GB6單核得分

GB6多核得分

制程工藝

應用場景

小米玄戒O1

3119

9673

臺積電第二代3nm

高端旗艦手機、AI計算

高通驍龍8E

3160

9941

臺積電3nm

高端旗艦手機、平板

麒麟9020

1604

5138

N+2（等效5/7nm）

中端手機、物聯網設備

飛騰D3000

1096

5796

14nm

桌面CPU

從GB6單核性能測試成績來看，麒麟9020的單核性能大約是玄戒的52%，D3000的單核性能大約是玄戒的30%。

對于這個測試成績，一些人表示無法理解，覺得麒麟、飛騰做了十多年ARM芯片，怎么CPU性能反而不如小米這樣的新丁。進而一部分人陰謀論認為玄戒是高通馬甲芯片。

事實上，只要稍微了解一些ARM技術授權模式和開發流程，就不會對玄戒的成績抱有疑慮了。

其實，開發ARM芯片與獨立自主開發CPU是完全兩個難度。

如果是純自主CPU，要自主研發指令集，然后基于自主指令集開發CPU核，GPU核、內存控制器、橋片、互聯等模塊，然后將這些模塊集成到一起形成SoC或CPU。

其中，最關鍵的要屬CPU核，我們常聽到的4核、8核、16核CPU，就是指的CPU核。在CPU核的研發中，開發芯片都是迭代演進的，每一代升級，源碼最多替換25%。

以龍芯為例，GS132、GS232、GS264、GS464、GS464e、GS464EV、La264、La364、LA464、LA664、LA864，規模從小到大，性能從低到高，一代一代升級，不存在一口氣吃成胖子的現象。

某些廠商此前并未自研過CPU核，但一出手就開發出ARM Cortex A76/A77性能水平的CPU核，還自稱是全棧自研，且測試成績和參數指標與A76/A77相似。

對于這種情況，鐵流認為違背了迭代演進開發的規律，高概率是買了A76/A77的源碼，然后自己改了改，就聲稱全棧自研，自主研發。

相對于自主模式全部靠自研，ARM模式就輕松多了。

ARM授權模式分為兩種，一種為為指令集授權，一種為IP授權，IP授權分為軟核授權和硬核授權。

購買指令集授權開發CPU，典型的案例是蘋果，蘋果的ARM處理器最初的幾代也是基于ARM公版做修改，之后才走上自主設計道路，由于蘋果自己設計的CPU核性能優于ARM公版，實現了青出于藍而勝于藍，用實踐證明了蘋果的CPU核是自主設計。

購買指令集授權開發CPU核心和AP，有兩個好處：

一是可以節約給ARM的授權費，此前，高通決定使用收購來的公司自研核心，行業評估認為會導致其支付給ARM的授權費減少一半，隨后ARM就一紙訴狀起訴高通，披露了不少ARM授權的內幕信息。

二是可以開發出性能更好的芯片。當然，這是自己實力過硬的基礎上才能實現的，比如蘋果。如果前端設計能力不行，開發的CPU核性能反而不如公版架構，那這種自研完全沒有商業價值，展銳在多年前做過這種事情，結果因為自研核心不如ARM公版，最終這款自研核心沒能商品化。

還有一種比較少見情況是購買了ARM CPU核自己做修改，早年蘋果改過，后來三星也改過，高通的Kyro也是拿公版做修改的產物。

國內一些廠商自稱是自研核心，由于這些所謂的自研核心性能都與同時期的公版性能相當，這就無法像蘋果那樣通過青出于藍而勝于藍的方式實現自證，無法排除也是基于公版核心做修改的產物。

其實，也不是沒有證明的方法，那就是看給ARM的授權費，之前說了，高通從購買IP核，切換到自研核后，支付的授權費用減半，那么，只要看相關公司的財報，ARM在大陸的營收是否出現斷崖式下跌，就可以印證到底是自研核，還是買公版做修改。

購買IP授權設計芯片，典型的例子是三星、海思、聯發科、展銳、小米、聯想、阿里、中興、吉利、全志等，國內有幾百家從事該業務的公司。

購買CPU核等IP模塊之后，把買來的模塊“組裝”起來做后端設計，然后去臺積電流片，就能獲得CPU/SoC。由于各類IP可以買，后端設計境外也有不少公司可以提供外包設計服務，比如臺灣世芯，這就大幅降低了ARM芯片的開發門檻。

正是因此，一位行業大佬就公開表示，只要幾個億的資金，它可以不需要一位技術人員，只要幾位行政助理，前端設計從ARM買IP核，后端設計外包，就可以開發出ARM芯片。

決定ARM芯片性能的關鍵在于從ARM公司購買的CPU核性能怎么樣，以及使用的制造工藝如何。

具體來說，玄戒O1性能強，根源是ARM X925性能強，臺積電3nm工藝強，小米只要正常走完SoC設計流程，就能夠獲得高性能手機芯片。

可以說，小米玄戒O1打敗麒麟9006C，本質上是ARM X925和臺積電3nm打敗ARM A77和臺積電5nm工藝。小米玄戒O1打敗麒麟9020，本質上是ARM X925和臺積電3nm打敗ARM公版改和境內N+2工藝。

小米、聯想、中興、阿里等廠商開發ARM芯片不需要自己去迭代CPU核，因為ARM已經在不斷迭代，因為迭代演進的事情，ARM已經幫國內ARM CPU廠商完成了。

相比之下，龍芯、SW都需要獨立迭代CPU核。

因此，鐵流一貫認為ARM芯片開發模式就是一個搭便車的模式，芯片性能好不好，關鍵看買到的ARM CPU核好不好，看使用的制造工藝好不好。

ARM模式有一個問題，那就是很多東西是花錢買來的，那就意味著很多事情不需要自己做，自己不去做導致很多事情自己從來沒做過，進而導致在芯片設計能力方面，不少方面是有欠缺的，長此以往，因從來沒做過，導致壓根就不會。

而且很多東西是別人做好了買來的，買來的東西是否有漏洞，是否有木馬，是否真正安全可控，這就很難說了。

相比之下，自主CPU的發展模式雖然前期很苦，什么都要自己做，但什么都自己做，意味著鍛煉非常全面，能力提升快，發展后勁足，這也是為何龍芯這幾年在CPU核心設計上進步飛快，性能提升像坐火箭一樣。

正是因此，鐵流一以貫之支持龍芯、SW等自主CPU，真正要把英特爾、ARM趕出中國市場，只能靠龍芯和SW。

小米、聯想、阿里、中興、海思的ARM芯片做的越好，對ARM的依賴就越深，反而容易受制于人，買不到最新的ARM技術授權，幾年后性能就會落伍，比如本次小米通過購買ARM新銳CPU核，實現對麒麟、飛騰等老牌ARM CPU的逆襲。

正是因此，當制裁有所放寬，某司就立馬購買ARM V9授權，通過購買ARM最新授權，避免自家ARM芯片性能落伍。

特別要指出的是，在PPT中，宣稱龍芯指令集可持續發展能力不足完全是信口雌黃，龍芯的LoongArch指令集是純自主研發，自己想怎么發展就怎么發展，是持續發展演進后勁最強的，也是最自由的。

相比之下，購買ARM v9指令集才是受制于人，過去買V8、現在買了V9，將來ARM升級到V10，高概率還要接著買，否則就會CPU性能落伍......你用什么，取決于ARM賣給你什么。

對于技術引進的CPU/SoC，鐵流一貫的態度就是支持這些芯片在商業市場和英特爾、AMD、高通、聯發科競爭。