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原创 2019-09-06 18:32
麒麟990,能确保华为5G时代的头场胜利吗?

本文由虎嗅编辑李赓、古泉君共同完成


数分钟之前,华为消费者业务CEO余承东,再次在柏林举行的国际电子消费品展览会(IFA)上,发布了华为新一代旗舰手机SoC平台——“麒麟990”。


作为华为整个手机业务,乃至消费者业务年度最重要的更新之一,旗舰SoC芯片一向是重中之重。不同于其它手机厂商,华为自家SoC芯片的表现将会直接决定自家智能手机的表现,也将间接决定未来整体业务层面的表现。尤其是近几年华为的消费者业务线的营收占比已经超过了运营商业务,确保自家手机SoC芯片,最终就是确保华为自身的未来。



如此重要的产品,自然值得细细分析一番。


麒麟990:集华为AI、5G能力于一身


一开始,我们还是有必要先来看看麒麟990的具体配置,废话不多数,各种参数已经直接列在了上面。但其中的重点我们还是要说一下。



先是最基础的CPU和GPU。麒麟990在CPU上采用了和麒麟980一样的基础架构,即ARM Cortex A76核心、A55核心的“2+2+4”组合。但在基础的频率上,较麒麟980有一定提升。以5G版本为例:


  • “大核”A76:主频从麒麟980的2.6GHz提升到2.86GHz,提升幅度10%;

  • “中核”A76;主频从麒麟980的1.92GHz提升到2.36GHz,提升幅度23%;

  • “小核”A55:主频从麒麟980的1.80GHz提升到1.95GHz,提升幅度8%。

GPU方面依旧是采用了ARM官方的Mali-G76,但是核心数从麒麟980的10核上涨到了16核,实际图形性能也获得了提升,但华为没有公布具体数字,只是表示会比高通骁龙的855 SoC更强大。


麒麟990 4G版本与5G版本的区别,不只是差一个5G  Modem 而已,4G版本的A76中核频率从2.36GHz降到了2.09GHz,A55小核则是降到了1.86 GHz,NPU中的“大核”从双核变成了单核,制程方面,则是从台积电最新的7nm+ EUV 工艺“降级”为普通7nm,这意味着4G版本的990 SoC芯片无法享受EUV工艺能带来15%左右的能效比提升。

 

非5G版本的 990 显然就是一个次旗舰产品了,在5G产品价格还较为昂贵、用户接受度也存疑的情况下,承担起中高端产品主要的出货量任务。


显然,CPU、GPU有变化,但不“大”,Arm最新的A77 CPU核心和G77 GPU核心均有所缺席。个中原因我们下文再来展开分析。SoC剩下的部分,变化幅度就要大一些了,它们的重要性也要更胜一筹,基本可以概括为两个主要方向:5G、AI。


先说5G,麒麟990是华为首款内置了5G modem的手机SoC芯片。根据华为目前公布的数据来看,上行下行速度分别都能够达到2300Mbps、1250Mbps。值得一提的是,三星昨天“抢”发的Exynos 980 SoC芯片,首先“实现”了内嵌5G modem,官方的上下行网络速度也“刚好”超越了麒麟990,达到了2550Mbps和1280Mbps。


对此,华为芯片和硬件的产品和技术规划负责人,华为Fellow艾伟在此次芯片发布会的事前沟通会上表示:“三星给出的上下行速度是不符合5G标准下的理论计算最大值的,怎么算出来的可能只有他们知道。大家之间的网络传输效果还是得拿到手看实际表现。”


接下来就是本次华为新SoC平台中提升幅度最大的部分——AI。麒麟990直接用上了新一代的、华为自己的AI芯片架构“达芬奇”,整体性能较上一代的麒麟980大幅上涨。

在目前比较权威的苏黎世联邦理工学院的AI跑分排行榜中,麒麟990直接拿到了56403分。此前在这个排行榜中占据第一位置的是华为的麒麟810芯片,后者同样是基于华为达芬奇架构,但AI跑分也不过35000左右。相比之下高通的骁龙855 Plus目前最好的成绩也只有33000分左右。


据华为介绍,这一代的NPU架构还迎来了一系列的更新,包括“大核(Bigcore)”和“微核心(Tiny Core)”的引入,这些为微核心能够在寻常需求不高的AI应用场景中取得更好的功耗表现。值得注意的是,虽然目前麒麟990 5G SoC整体的AI性能特别强大,但是NPU中实际上只有两个“大核”,在4G版本的990中,大核只有一个。


除了这些不同模块的具体变化之外,麒麟990 SoC的整体芯片制程也得到了提升,用上了台积电(TSMC)最新的7nm+ EUV制程。根据今年5月的台积电官方给出的数字,这一代制程相比之前的7纳米制程有多方面的提升:单位面积晶体管密度增加20%、芯片频率潜力提升10%、同时能效比提升15%。


这也是为什么麒麟990最终能够驾驭103亿晶体管,而上一代的麒麟980只有69亿晶体管。


这一整体基本面的大提升给出的结果也十分优秀,华为在现场用《荒野求生》的实际应用做了一个演示,当和高通骁龙855平台对比的时候,两者的游戏帧率都维持在60帧满帧左右。但是麒麟990平台的功耗维持在3.2-3.5W左右,而骁龙855则维持在3.8-4.2W左右。


华为强大的5G落地能力


在本次的发布中,余承东特别提到了华为一系列对于5G应用场景下的“优化”操作,对于仍处于过渡期的5G网络和用户而言,这些针对性的解决方案的区别很可能就是0和1的关系。


例如在5G网络弱信号的情况下,麒麟990的modem可以同时利用5G和4G网络来完成上传动作,从而保证网络使用的平顺,以及手机在5G模式下的功耗。



在轻载应用下,麒麟990甚至能够自我缩小使用的带宽,以降低整个modem的数据接收计算量,以降低功耗。根据华为官方的数据,这一个操作就能够降低15%的SoC整体功耗。



根据华为在现场展现的数据,麒麟990 5G SoC的功耗表现都比高通骁龙和三星猎户座的外挂架构要优秀一些。


最后一个是高速场景下的5G网络使用,因为多普勒效应,在高速运动的时候通信的频率其实会发生偏移,这对于本身频谱就偏高的5G来说影响最大。而华为本次就在自己的modem当中专门针对这个问题进行了优化。这不仅能保证华为手机在很多高速运动,例如公路、铁路交通场景下未来的通信能力,同时也将会成为华为未来车联网的一块基石。


同样是在昨天的事前沟通会中,艾伟也做了一小段简短分享,比较能说明设商在建设5G中的处境:“5G这是一门笨功夫,你的到现实世界里面去遇到各种问题,去遇到那些难以解决的问题,然后去解决。没有任何一家公司能够轻易绕过。”


再度进化的拍摄能力


从前两年开始,拍照已经成为整个智能手机领域竞争最激烈、也是最体现手机厂商自身技术实力的领域。

 

麒麟 990 的 ISP 版本升级到了 5.0,主打的特性是“降噪”,其首次在手机芯片上实现 BM3D(Block-Matching and 3D filtering)算法,这是目前降噪算法中的一个标杆,它本身就是两种将降噪方法的整合,让最终的降噪处理既能够实现降噪,但同时又不损失太多画面原有细节,更强的降噪算法,自然对应了更好的弱光城乡表现,而这也是华为过去一直主打的特性。

 

下面是其中的一些演示效果(图自BM3D降噪方法论文):

 

图自:BM3D降噪技术的相关论文资料


想要实现如此出色的效果,需要的不是一次计算那么简单,而是好几轮的重复计算。值得一提的是,其中涉及的大量矩阵运算,恰恰是 AI 处理器所最擅长的。

 

除了图像以外,麒麟 990 的降噪能力也应用到了视频当中,此外,华为在发布会当中还展示了一个“实时视频多实例分割能力”,通过更强的算力,麒麟 990 的 ISP 可以更高效地识别视频中的人物与背景,从而选择更换视频背景、移动或是删除视频中的多个人物。

 


从演示视频中来看,人物与背景的识别还是很准确的,当然这还需要上手体验,此前华为演示过的几例 AI 图像应用中,一些至今仍是“画饼”的状态。

 

ISP 的更新往往指导了产品功能的定义,从发布会介绍的特性来看,华为在静态图像上主打的仍是降噪和弱光成像,视频则是 AI 在图像识别的应用,而没有主推高像素、防抖等。不出意外,两周后的 Mate 30 发布会上,会有更具体的应用展示。


一些思考和闲谈


首先要聊的还是上文没有展开的CPU和GPU“没变”的话题。


先说CPU,Arm今年5月底,其实已经公布了其新一代的A77 CPU和G77 GPU,之所以这一次麒麟990都没有用上,倒不是华为不希望进步,而是客观现实上升级“动力”不大。


先说A77 CPU,相比上一代安卓旗舰芯片所使用的A76大核,A77的单核性能其实还是上涨了的,提升幅度大约能有20%。但在能效比方面,A77和A76基本处于同一水平。


假如希望进一步提升SoC平台CPU计算能力,把A76全部换成A77肯定是一个办法,像三星新公布的“2颗A77+6颗A55”的做法,在增加大核计算力的同时也减少了大核的数量,即便计算力有增加,增加幅度也不可能太大。


然后是GPU,G77的确是要比G76先进一些。至少在能效表现上的确要超越。但我们不能忘记,华为自己是有GPU Turbo技术的存在。这种GPU性能提升手段在使用新的G77架构之后还能否有效,目前来看是一个疑问。


在发布会之后的现场回答中,艾伟也专门回答了这个方面的疑问:“虽然Arm今年发布了全新的两个‘77’架构,但是从华为的时间节点上来看,肯定是来不及应用的了。而且对于华为来说,我们还是更加关心SoC芯片在功耗上的表现,这是一个要综合权衡的事情。”


除了本身两代架构的对比之外,我们还应该从全局来重新审视一下当下的SoC发展现状。


手机发展到现在,其实物理尺寸形态并没有发生太大的变化,这种限制其实会最终作用于SoC之上,具体表现为芯片大小的限制。而这种限制结合半导体工艺制程之后,实际上就变成了对于手机SoC平台晶体管数量的理论限制。


换言之,在全新的SoC平台中,你最终获得的其实是全新增加的晶体管数量配额。但这些晶体管应该分配到SoC中的哪些计算模块中,又如何通过计算模块、软硬件基础实现具体的功能,这其实才是SoC发展中最核心、最基础的问题。


再说的简单点,你得选对方向,选对最终用户买账的方向。从结果来看,华为主要确保的还是两个方向:“AI”、“拍摄”。


选择这两个方向的原因也很简明:手机SoC现在是整个移动互联阿的核心终端,已经是华为整个AI生态的有机组成,更是华为接下来整个鸿蒙生态的核心。要完成这一系列任务,手机端必须具有更多的AI能力,至少现在还没有看到天花板的存在。


第二个方向则是更成熟的赛道,华为用自己的前两代SoC平台已经证明了手机能够完成“超乎想象”的夜拍能力、“超乎想象”的超大倍数变焦能力,但就拍摄这件事情来说,手机的发挥空间仍然巨大,这是消费者本身所能最清楚体验到的。


关于标题提出的问题,现在还没人能给出确定的回答。但结果显然不会让我们等太久,因为 Mate 30 要来了。


本内容为作者独立观点,不代表虎嗅立场。

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