谷歌联合三星开发5nm芯片对标苹果？

张心怡

有消息称，谷歌与三星合作研发的处理器已经收到第一批工程样本。该处理器代号“Whitechaple"，采用三星5nm制程，将搭载在Pixel手机及Chromebook笔记本上。在自研了云端、边缘端处理器之后，谷歌自研手机处理器意欲何为？将对谷歌的生态、产品产生哪些影响？

面向终端的主处理器

据悉，谷歌与三星联合设计的5nm芯片是一枚“起到关键作用的”主处理器，对设备的运行速度、电池续航能力和性能起到决定性作用。该处理器采用Arm8核CPU，硬件针对谷歌机器学习进行优化，并支持谷歌助手和“始终在线”功能。

近期，谷歌收到了第一批工程样本。该处理器明年有望搭载在Pixel手机上，后续版本将搭载在Chromebook笔记本上。

谷歌一直在强化半导体业务能力。此前发布的Pixel手机上已经搭载了谷歌定制设计的机器学习和图像处理芯片，谷歌还从苹果、英特尔等竞争对手“挖角”了芯片工程师。但是，手机处理器需要CPU、GPU、通信基带等多个芯片，任何一个短板都将使谷歌无法完全摆脱对高通等芯片巨头的依赖。

补齐云边端芯片版图

无论是海外五大科技巨头“FAANG”（脸书、苹果、亚马逊、奈飞、谷歌），还是国内的“BAT”，都在进军芯片设计业务。早在2006年，谷歌就开始研究如何在数据中心中使用GPU、FPGA和定制ASIC。在科技巨头跨界“造芯”的道路上，谷歌是一支不可忽视的力量。

从2015年起，谷歌基于自主研发的定制化芯片TPU，完成了云一边、端一端的计算架构协同。2016年的I/O开发者大会上，谷歌公布了自主研发的定制化芯片Tensor ProceSsing Units（TPU），以强化数据中心的机器学习能力。

2017年，谷歌将第二代TPU引入谷歌云平台，后续推出的第三代云rPU利用谷歌云平台的AI服务运行及其学习模型，可实现单个Pod中每秒超过100千万亿次浮点运算性能。在云rPU的基础上，谷歌又推出了针对边缘侧的EdgeTPU。这款ASIC芯片是对Cloud TPU和谷歌云服务的补充，能实现端到端、云端到边缘的基础架构。

在云计算、AI、5G的催化下，云边端一体化趋势增强。华为、阿里、英特尔等厂商都在践行“云一边一端”的计算架构协同。华为董事徐文伟表示，华为的价值主张是打造一个平台，把众多的传感器连接起来，实现连接+平台+AI+生态。为此，华为在端、边、云都推出并部署了AI芯片。在手机端，华为从麒麟970开始嵌入AI芯片，在边缘端，华为推出了应用于汽车的人工智能计算芯片Ascend 310，在云端则部署了鲲鹏920等芯片。阿里云推出IoT边缘计算产品Link Edge时宣布将打造云、边、端一体化的协同计算体系，并陆续推出用于设计制造高性能端上芯片的IP核玄铁910、SoC芯片设计平台“无剑”、云端芯片含光800，端云一体已初步成型。

在终端侧，谷歌曾为手机主处理器设计辅助芯片，包括提升手机图像处理能力的Pixel Visual Core，提升声音识别和转录能力的Pixel Neural Core等，以负载手机端的机器学习类任务。但是，随着云算力下沉、终端算力上升、边缘算力融合的趋势不断加强，拥有一颗针对自家生态进行优化的端处理器，才能更好地发挥谷歌在机器学习的优势和沉淀，让手机、笔记本等终端与谷歌的AI算力体系紧密贴合。

提升产品体验

2010年，苹果发布了采用自研处理器A4和自家操作系统iOS4的里程碑式产品iPhone4，自此摆脱了对三星处理器的依赖。

长期以来，谷歌安卓与苹果iOS是两大手机操作系统。苹果通过自研A系列处理器，让硬件更好地贴合软件系统需要，实现软硬件一体化。谷歌自研移动终端处理器，也有利于更好地发挥软件系统能力，通过软硬件协同优化终端体验。

“谷歌与苹果珠途同归，谷歌一直在建立半导体能力，在掌握软件的同时掌握硬件，这种软硬件一体化的方式无疑是推动服务深度整合的最好方法。自研处理嚣是谷歌打造闭环生态的初步尝试，也是第一步。”赛迪顾问集成电路产业研究中心分析师陈跃楠向记者指出。

集邦咨询分析师姚嘉洋向记者表示，由于智能型手机大多是以Android阵营为主，谷歌累积了庞大的数据库与AI运算资源，打造自有处理器有利于优化智能手机的AI应用。例如，让用户与手机语音助理之间的对话更为智慧，让语音助理更好地理解用户需求、语言翻译更为精确，省电与性能提升表现更为优异等，以Google现今的布局态势来看，确实会有这样的战略思考。

但是，手机处理器研发门槛高，属于资金、技术密集型业务，是块难啃的硬骨头。姚嘉洋表示，苹果之所以能在处理器领域如鱼得水，得益于先前的收购策略和早期投入，累积了相对丰富的处理器开发经验。加上苹果近年来在业务上的转型，服务相关收入日益攀升，推动整体获利提升，这成为处理器研发的坚实后盾，使得苹果在处理器开发上处于一定的领先地位。

与苹果类似，谷歌在移动芯片领域也有着早期收购和人才积累。在2010年A4处理器发布之前，苹果传出收购被用于手机和移动终端的芯片企业Intrinsity。同时，谷歌也传出收购芯片设计创业公司Agnilux。2017年，有消息称谷歌挖角了苹果的芯片设计师Manu Gulati担任SoC系统架构设计师。

此前Gulati曾参与iPhone、iPad以及Apple TV等产品定制芯片的研发。同一年，谷歌斥资11亿美元收购HTC手机研发团队，进一步增强手机硬件的设计能力。去年，谷歌在印度班加罗尔成立了新的芯片团队，成员包括从英特尔、英伟达、高通聘用的工程师，目标是设计手机及数据中心芯片。

但是，谷歌自研手機处理器并非毫无风险。受限于Pixel手机的市场份额，谷歌需要把控处理器研发投入和产品收益的平衡。

“由于Pixel手机在市场仍属于少数，开发一颗5nm的主处理器置于智能手机中，单是开发费用动辄需要数百万甚至千万美元。尽管谷歌近年的营收表现十分优异，但若无法一战成名，恐怕不利于长期的处理器开发计划。”姚嘉洋说。