Kirin系列晶元有多厲害？Kirin系列晶元掌握了晶元的核心技術嗎？
最近看到很多關於國產晶元的討論，然後感覺大家對華為海思的Kirin晶元推崇備至，感覺任正非要帶領中國人民在晶元行業打翻身帳的樣子，今天我們來分析分析Kirin系列晶元有多厲害？Kirin系列晶元算是掌握了晶元的核心技術嗎？
指令集和微架構
什麼是CPU，我作為一個非專業人士，就不在這裡賣弄了。如果造CPU，我給大家舉一個例子，讓像我一樣的非專業人士都能很好的理解CPU的製造難度：製造CPU就像建房子。
指令集規定了CPU能夠做什麼，就像你在造房子之前有一個指導性的文件要求了房子要有幾廳幾室幾衛一樣。
微架構規定了如何讓CPU實現指令集中的功能，就像造房子時幾廳幾室幾衛如何安排才能生活更方便。
指令集難度係數低，但重要性高
和建房子一樣，三室兩廳兩衛可能是大家最喜歡的類型，開發商就多造這樣的房子，賣的好！CPU也是一樣，大家最喜歡的指令集有x86和ARM，大家都想造這樣的CPU。但這時問題出來了。
以x86為例，這個指令集在網路上是公開的，大家都可以找的到。但是，找的到不代表你可以商用。這個指令集是intel公司研發的，然後intel公司就說了，這個指令是我的，你不能隨便用我的東西。否則，我看到你在市場上銷售，我就告你，告到你破產。公司嘛，為了賺錢，這是正常的舉動，在高科技行業就是這樣，沒有自主的知識產權就沒有發言權。
intel非常可惡的地方是，這個授權他不輕易的給別人。比方說我一個國內的小廠子，想研製一個CPU，那是不可能的，我是不會授權給你的。這樣基本就堵死了一些小廠慢慢發展的機會。給大家舉個例子，大家都知道英偉達（NVIDIA）公司是製造顯卡的，但大家想沒想過，這麼一個大公司為什麼也造造CPU試試？英偉達試過好多次想得到x86的授權都得不到，最後不了了之。
intel的x86授權都不是花錢買的，而是通過技術交換得到的。這是一種什麼概念？如果你想成為intel的競爭對手，你先要把自己最核心的技術給intel，然後再開始競爭？？哈，真是太流氓！！所以從這一點上也可以看出，英偉達並不是不能搞到x86授權，而是intel要的技術對英偉達太重要。
那我們能不能造自己的指令集，然後生產晶元呢？你還是想的太簡單。一般情況下，在一種CPU指令集上開發的軟體無法在其他指令集的 CPU上運行。這是什麼概念？就是你開發了一種CPU，比intel的厲害，但什麼軟體都沒有辦法運行！！那麼會有人來買你的CPU嗎？買了你的CPU能幹嘛呢？！
技術難度極高的微架構
大家可能一時難以理解為什麼微架構技術難度極高。但仔細想一想房子的設計：如果設計才能讓房子可以抗幾級大風，抗幾級地震，讓房子的壽命可以達到多少年，讓房子可以在不同的部位使用不同的材料而達到費用和質量的有效一，可以讓使用房子的人使用起來更方便等等等等非常非常多的問題，都是如何實現幾室幾廳幾衛的過程中實現的。
即使對於房屋來說，設計的難度就不低。對於晶元來說，這個難度就更大了，裡面東西很多，發熱量很大，但空間很小。如何來實現指令集--微架構的技術難度就相當高了。這麼高技術難度的事，大家當然都要保密啦，因為這是公司的核心競爭力啊。比方說intel，比方說AMD都是可以進行自己的微架構設計的公司。這一道門檻，又把非常非常多的公司擋在了外面。這時，非常奇葩的ARM公司又出來了，說別人保密，我不保密！ARM公司還是把自己研發的微架構分給大家用（當然，要收授權費），大家研發的門檻又降低了。
上圖是我在海思官網上看到的Kirin 980的介紹，可以看出Kirin 980使用的是ARM Cortex-A76微架構（微架構裡面也包含的GPU的設計）。所以，在這個技術難度很高的地方，華為再輸一城。
我們來看看三星的處理器是什麼樣子的：
上圖中的第X代定製處理器，這裡的定製就是指的微架構。當然，三星也是從使用ARM的微架構開始，然後一步一步學習，最後具備了自己及進甚至研製微架構的能力。當然，蘋果、高通這些公司都是具備微架構研發能力的。
我們來分析一下，三星為什麼要研發自己的微架構呢？自己研發有經濟效益嗎？我想應該是有的。個人覺得最重要一點是差異化的競爭力。打個比方，今天大家都在造A76的處理器，那麼大家的性能相差就不是很大，明天ARM又推出了A80微架構，別人升級了，你怎麼辦？也只能升級啊，否則別就把你拉在後面了。如果你本身沒有微架構研發的能力，那麼所有的主動權都掌握在了ARM手中。今天我研究了的一代可能會領先ARM兩年（是有可能的，並不是說技術比ARM好，而是ARM需要有節奏的進行自己的產品升級），那麼我的東西可以多賣幾年。
中國企業的出路
我們真的就沒有出路了嗎？哈哈，大家不要著急，為什麼Kirin系列晶元能出來？是因為ARM公司的出現。
ARM採取了一種和intel完全不同的方式。上世紀90年代，由於ARM公司的資金問題，ARM採用了一種Fabless模式。也就是說ARM只設計晶元，而使用其他晶圓生產廠家進行代工生產。進一步，ARM對其他沒有設計能力的公司進行授權。也就是說，ARM設計好了一種指令集，然後把這些指令集授權賣給別家公司。怎麼使用看你給錢多少，多給錢我可以把我會的都交給你，你還可以根據自己的需要修改這些指令集。三星的CPU是這樣造的，TI的CPU是這樣造的，蘋果的CPU也是這樣造的。當然，華為海思的Kirin也是這麼做的。
指令集可以說是整個CPU生態中最基礎的一部分，可以說誰掌握了指令集，誰就有了非常非常大的話語權。從這一點上來講，華為在這裡並沒有太多的話話權。由於ARM公司的策略，暫時沒有後顧之憂。
由於ARM公司的策略，大大減少了企業的設計難度。加之國內市場的需要量大，所以近幾年國內Fabless的發展非常迅速，華為海思正是這方面的代表。但核心技術還需要我們更多的努力。
前面所說的所有的內容都是一個晶元的上層設計，那麼華為什麼的是什麼呢？做的是製造。下面我們再談談製造方面的事。
晶圓加工
還把Kirin 980這個晶元的官方介紹拿出來：
上面圖片中的TSMC是全球最大的晶圓代工廠台積電的縮寫。台積電是一家台灣企業，也就是說晶元的製造也不是華為自己製造的？！
現在階段，說華為了，大陸都沒有任何一家公司能掌握7nm的晶元製造工藝，世界範圍內也只有台積電具有批量加工7nm晶元的能力。在2017年的時候，國際上也只有三家廠家（三星、intel和台積電）有這種技術。
註：感謝 @瞧瞧你們這些人 的提醒。
晶元的製造是一個比晶元的設計更難入門的東西，特別是在以美國為首的國家對我們進行技術封鎖的前提下，而且投資也非常巨大。一條生產線投資就得上百億美元，而且還需要不短的時間的工藝積累。一種資金密集+技術密集+人力密集型的產業。國內的中芯國際，現在已經具備了14nm晶圓的生產能力，但離國際最先進水平還有一段距離。
關於製造工藝，有兩樣是最核心的：蝕刻機和光刻機。現在我國的蝕刻機已經突破，但光刻機還受制於人。當然，現在光刻機全世界只有一家能夠生產7nm的光刻機，即荷蘭的ASML公司。它的光刻機佔全球市場的80%左右，也是全世界唯一一家能夠生產7nm工藝的光刻機的廠家。就在今年，中芯國際向ASML訂購了一台價值1.2億美元的7nm光刻機。但中芯國際在這條路上還有很長的路要走。
路在何方
寫到這裡很多人可能不高興了，那華為真正做了哪部分的工作。設計是ARM授權的，生產在外包給台積電的，那麼這個國產就變成到底有什麼意義。
事實上，現在一顆晶元裡面不僅僅有CPU，還有很多東西，如GPU、基帶等，在Kirin 980中還加入了NPU。也就是說在最核心的基礎上，華為還加了很多自己配套的東西，當然這些配套的東西有的是華為自己的，有的是友商生產的。國際化生產和製造的大趨勢是這樣子的，華為很難用幾年的時候真正造出一片完全自己的晶元。
但華為的起步可以說是很優秀了。雖然借力了ARM和台積電，但依託華為自己的晶元消費能力，讓自己的晶元在研發初始，就能有比較可觀的效益，就能有與世界上最先進的廠家一爭高下的資格。現在華為已經取得了這種資格，下面我替華為操下心，看看下一步怎麼發展：
1、從使用到改進再到創造，突破微架構難關。華為海思的定位應當屬於晶元設計公司，晶元的生產完全可以給其他廠家代工。就像蘋果公司設計手機，但生產交給富士康那樣。
2、扶持中國製造，打造完整的產業鏈。在全球化製造的大前提下，本來誰來代工並不重要，但問題是如果代工廠的地位比設計廠家的地位還高，那麼很有可能會導致設計好的產品卻生產不出來的囧況。所以打造自己的產業鏈就非常必要。
事實上，華為海思已經在和中芯國際合作，研發了14nm的生產線。加上2019年中芯國際將從ASML購得7nm的光刻機。所以，我們有理由相信，在不遠的將來，華為的晶元可以由國內的代工廠進行生產。
寫到這裡，大家可能也明白了我的觀點。華為海思是很厲害，但離世界第一梯隊還很遠。但大家也不用悲觀，十幾年前，我們國家還處在一種「缺芯少屏」的狀態，現在LED屏我們已經在追趕國際先進水平，晶元我們也可以造出我們自己晶元。
路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索
註：統一將文章中的架構更改為微架構，感謝 @常成 提醒。
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