弯道超越 华为精确择核和工艺造就麒麟950的成功

　　长久以来，中国芯片设计公司仿佛都只能是芯片行业的追随者，但2015年11月发布的华为麒麟950却实现了多项业界第一，做到了技术上的超越。例如ARM A72的首商用，ARM Mali T880的首商用，业内首个商用16nm FinFET+顶尖生产工艺的SoC芯片等。如今，搭载麒麟950的华为Mate8手机发布并大卖，业界和消费者更是对麒麟950充分肯定。但麒麟芯片是如何做到超越的呢？前几日，有位KOL大佬解读了华为芯片的发展历程，他认为华为芯片之所以能够从28nm跳过20nm，成功商用目前最先进的16nm FinFET+芯片设计工艺，是因为华为运气好、赌对了。但笔者经过大量的调研和访谈，却有不一样的看法。今天笔者就试图解密华为麒麟芯片是如何进行核和工艺的选择的。

　　暗硅陷阱何其“暗”？

　　用户在选择手机时，往往会去比较一些显性规格如CPU、GPU的主频、核心数等，然而CPU规格并不是越高越好，盲目低追求高规格、高性能就会误入摩尔定律的误区。根据摩尔定律，芯片每18个月到24个月，芯片性能会提升一倍，那就意味着同样的面积下，晶体管数目会增加一倍。性能越高，晶体管数目就越多，现在的智能手机芯片上集成的晶体管数目已经达到20亿到30亿个。过去，芯片行业要考虑的是怎么把这些更多的晶体管放到芯片里面去；而现在的矛盾焦点，不只是在芯片内部放进更多的晶体管，还要考虑芯片外部的工作环境、是否有足够的电力、足够的散热条件。

　　一个极限的情况是芯片里所有的电路同时工作，那么芯片里所有的晶体管就可能同时翻转，而晶体管翻转是需要消耗电能的，同时所有的电都变成热量散发出来。如果外部条件不足以供应这么多电能，或散掉这么多热量的话，就会导致芯片因为供电不足或者过热不能工作。这种情况下，只能被动地限制部分电路和晶体管的运行，这部分被限制的、永远无法发挥性能的电路就是暗硅。

　　高通骁龙810就“掉进”了暗硅的陷阱，采用20nm的骁龙810因发热问题而不得己采取限频策略，基本达不到其宣称的最高频率4A57@2.0G，无法获得持续性能。引用网络上某知名极客炮神测试的数据：“骁龙810标称的2.0GHz主频的A57只有在跑分白名单才能达到。2GHz的A57，在1分多钟的满载后，不降频，会达到105度以上，然后手机过热重启；如果是2个A57满载，5s核心就会超过105度，然后过热重启。 在非跑分应用中，单线程（注意只是单线程）负载A57也只能跑到1.5-1.6GHz，并最终因为过热降频到1-1.2GHz。”在手机芯片有限的空间，过于追求性能，就会导致功耗和发热问题，并且功耗会随着温度增加而增加。功耗和热，互相影响，最终会产生恶性循环。