گجت نیوز آخرین اخبار گجتی و فناوری های روز دنیا 
آیا تاکنون با خود فکر کرده‌اید که چرا از بین برندهای تولیدکننده گوشی‌های هوشمند تنها عده محدودی از تراشه های اختصاصی خود استفاده می‌کنند؟
در دنیای گوشی‌های هوشمند، تعداد انگشت شماری از سازندگان تراشه‌های اختصاصی خود را دارند (البته منظور از تراشه، پردازنده گوشی‌های هوشمند است و نه تراشه‌های ویدیویی، پردازش تصویر و یا بهینه سازی شارژ). تنها کمپانی‌های اپل، سامسونگ و هواوی را می‌توان برندهایی نامید که به طور پیوسته بر استفاده از تراشه‌های خود اصرار دارند. سایر کمپانی‌ها نظیر شیائومی، تراشه‌های خود را نه به صورت دائمی، بلکه به صورت جسته و گریخته تولید می‌کنند. مثلا چند وقت پیش کمپانی اوپو اقدام به رونمایی از پرچمدار جدید خود، Find X5 Pro کرد که از تراشه‌های جدید MariSilicon X استفاده می‌کرد. این تراشه البته تنها یک تراشه مستقل پردازش تصویر بود. حتی پردازنده‌های Surge S1 شیائومی که یک چیپست کامل به شمار می‌رود نیز پس از گذشت چندین سال، هنوز نسخه دوم خود را ندیده اند!
اساسا تولید تراشه‌هایی با کاربرد واحد ( نظیر تراشه پردازش تصویر) ساده‌تر از یک تراشه کامل است. این تراشه‌ها از طریق همراهی با پردازنده اصلی گوشی، عملکرد بهتری را در قابلیت خواسته شده به ارمغان می‌آورند. در حال حاضر، اکثر کمپانی‌های فعال در حوزه گوشی‌های هوشمند در صدد این هستند که در ابتدا تراشه‌های پردازش تصویر اختصاصی خود را داشته باشند و در گام بعدی، یک تراشه کامل را به طور انحصاری تولید کنند.
با این وجود، تولید تراشه‌های اختصاصی کار چندان ساده ای نیست و عدم موفقیت بسیاری برندهای بزرگ این حوزه در ساخت چیپست‌های انحصاری به خوبی گواه این امر است.
در ادامه این متن با گجت نیوز همراه باشید تا دلایل عدم ساخت تراشه های اختصاصی توسط همه شرکت‌های گوشی ساز بازار را با هم مرور کنیم.
پردازنده‌ها ساختاری پیچیده دارند
چیپست‌های امروزی ساختاری بسیار پیچیده‌تر از یک پردازنده با یک کاربرد واحد دارند و بیشتر در نقش یک سیستم بر چیپ عمل می‌کنند. مثلا پردازنده‌های A15 اپل را در نظر بگیرید. در کنار واحد پردازش مرکزی (CPU)، بخش‌های دیگری نظیر واحد پردازش گرافیکی (GPU)، پردازنده دیجیتال سیگنال (DSP)، پردازنده تصویر (ISP)، باند پایه بی سیم، پردازشگر هوش مصنوعی (NPU)، کدک‌های ویدیویی، کش سیستم و بسیاری موارد دیگر نیز بر روی این تراشه‌ها قرار دارند. طراحی هریک از این المان‌ها پیچیدگی فراوانی دارد.
علاوه بر پیچیدگی طراحی هریک از المان‌های مورد استفاده در تراشه‌ها، ادغام آن‌ها در یک چیپست واحد نیز سختی‌های مخصوص به خود را دارد. برخی از پیچیدگی‌های مرتبط با ادغام عناصر موجود در تراشه‌ها به شرح زیر هستند:
- اتصال بخش‌های گوناگون به یکدیگر؛
- برقراری تعادل میان مصرف انرژی و عملکرد؛
- انتخاب مسیر داده مناسب؛
- ایجاد تطابق بین طراحی نرم افزاری و سخت افزاری؛
- پیچیدگی‌های طراحی ساختارهای نانویی و کاهش مصرف انرژی در این ابعاد؛
- استفاده از تکنولوژی‌های جدید به منظور بهینه سازی فرآیند ساخت؛
- مشکلات ناشی از تداخل عملکرد برای سیگنال‌های با سرعت بالا.
این پیچیدگی‌ها باعث می‌شود که بسیاری از کمپانی‌های فعال در حوزه گوشی‌های تلفن همراه عطای ساخت تراشه‌های اختصاصی را به لقایش ببخشند. حتی اپل، سامسونگ و هواوی نیز بدون همکاری با سایر کمپانی‌ها قادر به حل مشکلات ساخت این قطعات نبودند. مثلا هواوی از سال 2009 مشغول فعالیت بر روی ساخت تراشه‌های اختصاصی بوده است و پس از نزدیک به ده سال تحقیق و توسعه و صرف میلیاردها دلار هزینه سرانجام موفق به ساخت تراشه‌هایی شد که قادر به رقابت با تراشه‌های سایر برندها باشد. با این وجود، تحریم‌های سنگین ایالات متحده، ادامه مسیر را برای این کمپانی بسیار سخت کرد؛ چراکه در برخی بخش‌های تراشه‌های هواوی، نیاز به استفاده از تکنولوژی‌های امریکایی بود.
ساخت تراشه های اختصاصی به شدت هزینه بر است
در کنار سختی‌های تکنولوژیک تولید تراشه‌ها، یکی دیگر از دلایل مهم عدم توسعه این قطعات، هزینه بری بسیار بالای این کار است. به بیان دیگر، بسیاری از کمپانی‌های فعال کنونی در بازار از لحاظ مالی به هیچ وجه توانایی تولید تراشه های اختصاصی را ندارند!
به عنوان مثال، ساده‌ترین بخش این فرآیند، یعنی منابع انسانی را در نظر بگیرید! برای توسعه یک تراشه، به گروهی حداقل صد نفره نیاز است. تنها حقوق این تیم، رقم سرسام آوری خواهد شد.
علاوه بر این، برای توسعه چیپست‌های موبایل، باید هزینه نسبتا سنگینی را نیز به ARM پرداخت کرد تا لایسنس‌های قانونی معماری ARM و هسته‌های IP آن را خریداری کرد.
در کنار این هزینه‌های مشخص، برخی هزینه‌ها نیز طبیعتا قابل پیش بینی نیستند. این هزینه‌ها عموما ترسناک‌تر و کمرشکن‌تر از هزینه‌های قابل پیش بینی هستند!
مثلا ایجاد باگ در هر برنامه ای قابل پیش بینی است. بنابراین، پس از رخ دادن یک باگ، برنامه نویس باید به سرعت به بهینه سازی برنامه بپردازد. اتفاقی مشابه نیز برای چیپست‌ها رخ می‌دهد و طراحی این قطعات بدون شک در یک مرحله، امکان پذیر نیست. در فرآیند تولید تراشه‌ها، بارها شاهد انجام تست‌های گوناگونی در مراحل مختلف هستیم. برخی تست‌های عملکردی تراشه‌ها با شبیه سازی‌های نرم افزاری انجام می‌شوند و برخی دیگر نیازمند تولید قطعات در حجم کمتر هستند. هزینه این قبیل تست‌ها در فرآیندهای 14 نانومتری چندین میلیون دلار است. همچنین، برای طراحی 5 نانومتری در سال 2021، هزینه این دسته تست‌ها حدود 50 میلیون دلار برآورد شد.
هزینه طراحی تراشه های اختصاصی موبایل چقدر است؟
پس از بررسی عوامل موثر بر هزینه طراحی و ساخت یک چیپست موبایل، بد نیست نگاهی هم به تخمین‌های دلاری ساخت این قطعات بزنیم. به طور کلی نمی‌توان پیش بینی دقیقی از هزینه تمام شده ساخت یک چیپست ارائه کرد. دلیل این امر عوامل متعددی است که در چرخه طراحی و ساخت این قطعات دخیل هستند. حتی رفع باگ‌های مربوط به طراحی نیز ممکن است چندین مرحله به طول بینجامد و این امر، هزینه‌ها را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد.
کمپانی هواوی در ده سال گذشته رقمی بالغ بر 75.5 میلیار دلار در طراحی تراشه‌های های سیلیکون کایرین خود سرمایه گذاری کرده است. این رقم، تنها در سال 2019 حدود 20.7 میلیارد دلار بود. این رقم، هزینه بسیار سنگینی برای تولید تراشه ای است که قصد دارد با نمونه‌های سامسونگ و اپل رقابت کند!
پیشرفت‌های مختصر نیازمند تحقیق و توسعه گسترده هستند
فرآیندهای متعددی در ساخت یک تراشه اختصاصی موبایل دخیل هستند و گروه‌های مختلفی توسعه و ساخت بخش‌های متفاوت آن را بر عهده می‌گیرند. در این میان، برای رسیدن به یک پیشرفت مختصر، گاهی به ماه‌ها زمان و میلیون‌ها دلار هزینه نیاز است. بنابراین کمپانی‌هایی که به اندازه کافی ثروتمند یا صبور نباشند، نمی‌توانند به توسعه تراشه‌های اختصاصی امید چندانی داشته باشند! به عنوان مثال، دوربین پاپ آپ، دوربین زیر نمایشگر، حسگر اثر انگشت در زیر صفحه نمایش و بسیاری قابلیت‌های دیگر از جمله مواردی هستند که توسعه هریک نیازمند به کار گرفتن نیروی انسانی پرشمار و صرف ماه‌ها زمان است.
جمع بندی
با در نظر گرفتن چالش‌هایی که سر راه توسعه چیپست‌های اختصاصی قرار دارد، بسیاری برندهای گوشی‌های هوشمند ترجیح می‌دهند تنها بر روی اسمارتفون‌ها تمرکز کنند. بر همین اساس، این کمپانی‌ها عموما ترجیح می‌دهند به جای ساخت تراشه‌های انحصاری خود، محصولات کمپانی‌هایی نظیر کوالکام یا مدیاتک را خریداری کنند و در محصولاتشان به کار گیرند.
