深度解析麒麟980:“六个全球第一”到底有多少含金量?

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当地时间8月31日下午2点,北京时间晚上8点,华为在德国举行的柏林电子消费展上召开新品发布会,正式发布了华为最新一代的旗舰处理器——麒麟980。

余承东表示,华为从2015年就开始了7nm的麒麟980的研发,经过36个月,1000位以上的高级半导体设计和工艺专家参与了研发,经历了5000次以上的工程验证,麒麟980才得以完成。由于7nm芯片制造的难度巨大,因此麒麟980的研发费用也达到了数亿美元。

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正因为如此,相对于前一代的麒麟970来说,麒麟980可谓是全面升级,并且一口气拿下了六个世界第一。

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全球首款7nm手机SoC

作为全球首款基于台积电7nm工艺的手机SoC,先进的制程工艺也直接为华为麒麟980带来了巨大的提升。

据华为介绍,得益于台积电7nm工艺的加持,新一代的麒麟980的性能提升了20%,功耗降低了40%,晶体管密度提升了1.6倍。麒麟980的晶体管数量达到了69亿个(麒麟970为55亿个晶体管)。

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不过,根据之前台积电官方公布的数据显示,其最新的7nm工艺与之前10nm工艺相比,可以实现性能提升20%或者功耗降低40%,芯片密度是10nm的1.6倍。看来华为这里是直接引用了台积电的数据,不过需要注意的是,台积电描述的是可以实现“性能提升20%或者功耗降低40%”,注意这里是“或”,所以华为只能是选择提升性能或者降低功耗。

全球首款基于Cortex-A76 CPU内核的SoC

Cortex-A76是Arm在今年6月发布的一款具有移动效率的“笔记本级”性能内核,基于Arm新的微架构。虽然过去Arm的CPU内核的微架构每一代的升级都可在控制能耗的基础上带来20-25%的性能提升。但是,Cortex-A76内核的设计的重点就是放在了保持最高性能的基础上。

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根据此前Arm提供的资料显示,基于台积电7nm工艺的Cortex-A76主频可以上到3GHz,在此种情况之下,其性能相比10nm工艺下主频2.8GHz的Cortex-A75可提升35%,效能可提升40%。此外,Cortex-A76也支持DynamIQ技术,并且可以和Cortex-A55进行大小核的组合,机器学习方面的能力提升了4倍。根据网上曝光的麒麟980的GB4跑出的整数和浮点相较于“上上代”A73(麒麟970在用)提升了90%和150%。

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另外,资料还显示,相比Cortex-A76,在单位面积下,Cortex-A75仍然拥有更好的性能面积比。因此合作伙伴可以更具自己产品的实际需要来进行选择。消息称,三个具有较大缓存的Cortex-A76的面积相当于英特尔Skylake i5内核的大小,性能上可能只相差10%以内。但是这也需要考虑制程工艺上的差距。

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正是由于Cortex-A76更多的关注于性能的提升,这也使得其功耗相对较高。所以华为麒麟980此次并没有选择采用四颗大核 四颗小核的big-LITTLE架构,而是采用了两颗主频高达2.6GHz的高性能的Cortex-A76内核 两颗主频1.92GHz的中等性能的Cortex-A76内核 四颗1.8GHz的高效能的Cortex-A55内核。

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得益四颗Cortex-A76内核的加持,麒麟980的CPU最高性能相比麒麟970大幅提升了75%!能效也大幅提升了58%!

全球首款基于Mali-G76 GPU的SoC

Mali-G76是Arm在今年6月初公布的新一代基于Bifrost架构的GPU内核,相对于上一代的Mali-G72,Mali G76的性能密度提高了30%,这意味着GPU面积不变,性能可提高30%,或者在性能相同时,可缩小约24%的GPU面积。其次,Mali G76的微架构效率提升了30%,这要归功于架构内功能块的整合。最后,Arm为Mali G76添加了新的专用8位点积指令,使其机器学习推理能力提高了2.7倍。

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Arm此前曾表示,在台积电7nm工艺加持下,Mali-G76 GPU的性能可提高50%。

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根据华为公布的数据显示,基于Mali-G76的麒麟980在GPU性能上相比麒麟970提升了46%,能效更是可大幅提升178%。不过具体的核心数并未公布。

双核ISP

手机拍照性能是近两年华为手机的主打功能。而要想拍出好的照片,不仅要有好的镜头,还需要强大的ISP(图像信号处理)。

此前,麒麟970就采用了华为自研的双核ISP。双核ISP架构相比单核ISP也有明显的优势。两个ISP核心可分工合作,一个用来负责实时预览,也就是我们看到屏幕的取景画面,另一个负责拍照。如果单ISP就需要同时负责预览和拍照,则反应速度会下降,功耗也会提升。

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此次,麒麟980采用了新一代的自研双核ISP,相比上一代在拍照处理器速度上提升了46%,能效提升了23%,延迟降低了33%。

全球首款集成双核NPU的SoC

去年,华为麒麟970率先集成了人工智能内核NPU,成为了真正意义上的全球首款人工智能移动处理器。而此次的麒麟980再进一步,首次集成了双核NPU,并且采用更高精度的深度网络,具备更佳的实时性。

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与麒麟970的人工智能内核性能对比来看,在目标检测方面,麒麟980更为详细;在实时图像识别方面,麒麟980更为迅速,可支持每分钟4500张图像识别,相比麒麟970提升了3倍;在实时图像分割方面,麒麟980也更为精确。可支持人脸识别、物体识别、物体检测等AI场景。

值得注意的是,此前麒麟970集成的NPU是由寒武纪提供的IP技术,而此次麒麟980集成的双核NPU,外界猜测可能是基于寒武纪今年发布的1M处理器的IP。寒武纪1M采用的也是7nm工艺,其8位运算效能比达 5Tops/watt(每瓦 5 万亿次运算)。

不过,根据芯智讯了解到信息显示,此前在上一代的麒麟970当中,寒武纪虽然向华为开放了对应的NPU内核源代码,但是寒武纪为了保留核心的IP,同时也为了适应移动端的需求,所以对当时给华为的NPU进行了大量的裁剪。这也限制了麒麟970 NPU的发挥。而经过了一年多的研发之后,麒麟980此次集成的双核NPU或将是华为自主研发的。

全球首款商用的1.4Gbps基带芯片

去年麒麟970发布之时,其搭载的峰值下载速率可达1.2Gbps的基带可谓是大出风头,成为了当时下载速率最快的商用基带芯片。比骁龙X20还领先了几个月的时间。

早在今年2月,华为就公布了一款4.5G基带芯片——Balong 765。这款基带芯片可以实现峰值下载速率在FDD网络环境下达到1.6Gbps,在TD-LTE网络下达到1.16Gbps。同时,Balong 765也是全球首个支持8×8 MIMO(8天线多入多出)技术的调制解调芯片,频谱效率相对4×4MIMO提升80%,可有效降低时延。另外,Balong 765还支持3GPP协议的车联方案LTE-V,其它通信制式方面则包括GSM/UMTS/TD-SCDMA/TDLTE/FDD-LTE等。

不过,可惜的是,麒麟980此次并未配备最新的Balong 765基带芯片。当然,相对于麒麟970来说,此次发布的麒麟980同样在基带性能上也是更进一步,最高下载速率进一步提升到了1.4Gbps LET Cat.21(4.5G,Pre 5G),支持5载波聚合,4×4 MIMO以及256QAM,能够将数据的传输效率最大化。

深度解析麒麟980:“六个全球第一”到底有多少含金量?
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此外麒麟980还支持双卡双4G双VoLTE,即使在地铁和高铁上也能保持较为出色的信号连接。

同时,麒麟980集成了号称全球最快的手机WiFi芯片Hi1103,支持160M带宽,理论峰值下载速率达1.7Gbps。Hi1103还支持L1 L5双频GPS定位,L5频段下定位精度可提升10倍。

全球首款支持2133MHz LPDDR4x内存的SoC

LPDDR4X内存是由三星等厂商率先推出的,其主要是将LPDDR4内存中的Vddq电压从1.1V降至0.6V,Vdd2电压保持1.1V不变。相对于LPDDR4来说,LPDDR4X的电压更低,有效降低了内存能耗。

SK Hynix文档中宣称LPDDR4X比LPDDR4节能15%,而美光文档中提到节能可多达45%。综合来看,LPDDR4X内存可节能20-40%左右。

而据华为介绍,其麒麟980配合2133MHz DDR4X内存,带宽提升20%,延迟降低22%。

小结:

作为华为的新一代旗舰级手机SoC,此次携“六个世界第一”名头而来的麒麟980确实并未让大家失望。不仅抢在苹果、高通之前,发布了全球首款7nm手机SoC,同时还拿下了Arm的Cortex-A76 CPU内核和Mali-G76 GPU内核的首发,在处理器性能上带来了很大的提升。不过,其他方面却并未给大家带来多大的惊喜。

虽然此次麒麟980带来了双核的NPU,性能相比前一代也有了很大的提升。但是从目前来看,绝大多数的AI专用芯片都还是单核,而且很多专用单核的AI芯片的算力也可以做到很强,所以华为完全可以一步提升单核NPU的性能,来实现AI能力的提升,不知做成双核是基于能效方面考虑还是基于营销方面的考虑?

另外,麒麟980虽然此次集成了峰值下载速率高达1.4Gbps LET Cat.21的基带芯片,但是,从目前来看,其性能只是略高于高通去年发布的骁龙845所集成的骁龙X20基带(1.2Gbps),相比高通今年2月发布的支持最高达2Gbps的下载速度的第三代千兆级LTE基带芯片——骁龙X24还是要弱上不少。而高通即将发布的骁龙855则更是要搭载5G基带——骁龙X50。当然,骁龙855的商用时间可能要比麒麟980的商用时间要晚4个月左右的时间。

不过,需要注意的是,麒麟980与英特尔去年发布的下载速率高达1.6Gbps的XMM7660基带相比也是要略逊一筹。而苹果即将于今年9月发布的新一代iPhone或将搭载英特尔XMM7660基带芯片。此外,苹果新一代iPhone所搭载的A系列处理器也是基于台积电7nm工艺的,并且也将会集成人工智能内核NPU,不过不知道是否会是双核NPU。

深度解析麒麟980:“六个全球第一”到底有多少含金量?

目前华为已宣布,基于麒麟980的华为Mate20系列要等到10月16号才正式发布,而苹果的新一代iPhone将会在9月正式发布。虽然华为通过抢先进行芯片的纸面发布,成功拿下了多个世界第一。但是,如果从商用时间上来看,苹果的新一代A系列芯片将会是首款7nm芯片,并且它可能还集成了下载速率高达1.6Gbps的基带芯片,所以至少在这两个方面,苹果在技术商用上是领先于华为麒麟980的。

如果苹果新一代A系列处理器也集成了双核NPU,以商用时间来做比较,那么华为麒麟980将会一下子失去三个第一的宣传点(去年苹果的A12也集成了NPU,如果按终端产品上市时间来看,A12将是首款集成NPU的手机处理器)。所以,华为通过提前一个半月在终端产品正式发布之前,抢先发布麒麟980的取巧做法,更多也是为了抢占营销宣传上的制高点。当然,这种策略在手机品牌厂商当中可谓是司空见惯。

不过,即便如此,华为近年来在手机芯片技术上的突飞猛进也是有目共睹的,取得的很多成绩也是实打实的。凭借华为自身庞大的手机出货量的带动,以及华为在芯片研发上的持续大力投入,相信华为在手机芯片领域真正的赶超苹果、高通或许只是时间问题。

作者:芯智讯-浪客剑

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