集成 5G modem、支持獨(dú)立和非獨(dú)立組網(wǎng)、算力提升同時(shí)功耗降低......
在 2019 德國(guó)柏林國(guó)際電子消費(fèi)展（IFA）上，華為消費(fèi)者業(yè)務(wù) CEO 余承東向全球推出了全新旗艦麒麟990 系列手機(jī) SoC 平臺(tái)，包括麒麟990 和麒麟990 5G。余承東稱：“這是世界上性能最強(qiáng)的 5G SoC，也是業(yè)界首個(gè)、當(dāng)今唯一一個(gè)旗艦級(jí)別的 5G 手機(jī) SoC?！?/p>
但 IFA 從來(lái)不缺乏競(jìng)爭(zhēng)者，就在華為發(fā)布會(huì)結(jié)束后幾個(gè)小時(shí)，高通也宣布將推出集成 5G 功能的驍龍 7 系 5G 移動(dòng)平臺(tái)，該平臺(tái)已于 2019 年第二季度向客戶出樣。兩天前，三星還搶先發(fā)布了一款內(nèi)置 5G modem 的 Exynos 980 SoC 芯片，具體商用時(shí)間未定。
要說(shuō)是誰(shuí)將吹響 5G 時(shí)代新一階段的競(jìng)爭(zhēng)號(hào)角，那非麒麟990 莫屬了——余承東宣布，9 月 19 日，搭載麒麟990 系列芯片的 Mate30 系列手機(jī)將在德國(guó)發(fā)布。
在那之前，我們先看看麒麟990 到底強(qiáng)在哪里。
內(nèi)置 5G 基帶，晶體管 103 億個(gè)
目前市面上已有的 5G 解決方案，都是通過(guò)外掛 5G 基帶來(lái)實(shí)現(xiàn) 5G 網(wǎng)絡(luò)。麒麟990 5G 是全球首個(gè)將 5G 基帶集成到手機(jī) SoC 中，并采用了目前業(yè)界最先進(jìn) 7nm + EUV 工藝制程的 5G SoC。
盡管上一代麒麟980、蘋(píng)果 A12 等芯片也采用了 7nm 工藝，但并未采用 EUV 光刻機(jī)，麒麟990 5G 則是搶到了 7nm EUV 工藝的先發(fā)位置。相比現(xiàn)在主流的 DUV 光刻機(jī)技術(shù)，EUV 能給硅片刻下更小的溝道，芯片上得以集成更多的晶體管。
因此原本兩個(gè)芯片現(xiàn)在集成到了一起，晶體管的數(shù)量一下暴增至 103 億個(gè)，麒麟990 5G 芯片的尺寸卻與上一代指甲蓋大小的麒麟980 無(wú)異。作為對(duì)比，上一代 980 的晶體管數(shù)量?jī)H為 69 億個(gè)，蘋(píng)果最新的 A12X 集成了 100 億個(gè)，卻并未應(yīng)用到手機(jī)設(shè)備上。麒麟990 5G 的晶體管數(shù)量與復(fù)雜程度均達(dá)到了目前業(yè)界之最。
為什么要做內(nèi)置 5G 基帶？好比兩個(gè)人在同一辦公室工作，總比在分開(kāi)辦公室的效率高，手機(jī)芯片同理。從能耗上來(lái)說(shuō)，內(nèi)置基帶可以提升芯片效率，降低功耗的發(fā)熱，同時(shí)提升手機(jī)內(nèi)部空間的使用率。
華為表示，在 Sub-6GHz 頻段下，麒麟990 5G 的下行峰值速率達(dá)到了 2.3Gbps，上行峰值速度達(dá)到了 1.25Gbps。這對(duì)于芯片的效率有著很高的要求，如果單純地增加晶體管數(shù)量而不是提升工藝，是無(wú)法很好解決問(wèn)題的。
雖然三星在發(fā)布 Exynos 980 SoC 芯片時(shí)稱，在 Sub-6GHz 頻段下，最高下行速率可達(dá) 2.55Gbps，最高上行速率達(dá) 1.28Gbps。速率看起來(lái)高于麒麟990，艾偉對(duì)此表示：“三星給出的上下行速率是不符合 5G 標(biāo)準(zhǔn)下的理論計(jì)算最大值的，他們?cè)趺此愠鰜?lái)的只有自己知道。”
業(yè)內(nèi)首款 16 核 Mali-G76 GPU
回到手機(jī) SoC 的核心，CPU 和 GPU。麒麟990 的 CPU 和 GPU 依舊采用了 Cortex A76 和 Mali-G76。
CPU 是“2+2+4”共 8 核的三檔能效架構(gòu)，其中麒麟990 5G的具體組合為兩個(gè)大核（Cortex A76 Based@2.86GHz），兩個(gè)中核（Cortex-A76 Based@2.36GHz），以及四個(gè)小核（Cortex-A55@1.95GHz），能效分別提升 12%、35% 和 15%。
與高通旗艦芯片相比，麒麟990 5G 的單核性能高 10%，多核性能高 9%。
而在 GPU 上，麒麟990 則是將其升級(jí)為 16 核，性能提升 6%，能效提升 20%。大大增加了麒麟990 的圖像處理能力。以至于余承東在發(fā)布會(huì)上直言：“友商發(fā)布了一款 PPT 芯片，他們的 GPU（Mali-G77）只有 5 核。”
同時(shí)麒麟990 為重載游戲設(shè)計(jì)了智能緩存技術(shù)，根據(jù)華為介紹，這一技術(shù)能夠有效提升 GPU、CPU 和內(nèi)存之間的通信效率，從而將帶寬需求減少 15%，內(nèi)存功耗降低 12%。在現(xiàn)場(chǎng)，華為專門(mén)用吃雞手游做了一個(gè)演示，麒麟990 與高通驍龍855 作對(duì)比，在兩者保持滿幀 60 幀時(shí)，前者的功耗約為 3.2W，而后者略高，為 3.8W。
至于為何沒(méi)有使用今年 ARM 公布的新一代 A77 CPU 和 G77 GPU，艾偉回答道：“其實(shí)在麒麟970 發(fā)布的時(shí)候，我們就已經(jīng)在準(zhǔn)備麒麟990 的技術(shù)了。從時(shí)間節(jié)點(diǎn)來(lái)看，趕不上今年 ARM 的應(yīng)用。CPU 和 GPU 的提升并不大，對(duì)于華為來(lái)說(shuō)，我們更關(guān)心 SoC 芯片在功耗上的表現(xiàn)，這是一個(gè)要綜合權(quán)衡的事。”
自研達(dá)芬奇 NPU 架構(gòu)，瞄準(zhǔn) AI
AI 性能是麒麟990 的重頭戲。近兩年我們可以明顯看到，華為在 NPU 方面的發(fā)力。
自去年華為自研的達(dá)芬奇架構(gòu)落地，華為已經(jīng)將它的應(yīng)用從云端 AI 芯片轉(zhuǎn)移到了手機(jī)終端芯片麒麟810 上。前兩代麒麟980 和麒麟970 均采用了寒武紀(jì)的 IP NPU。
此次麒麟990 5G 是第一款采用達(dá)芬奇架構(gòu) NPU 的旗艦級(jí) SoC，也第一次采用了兩個(gè)大核 NPU+一個(gè)微核 NPU 的架構(gòu)設(shè)計(jì)。麒麟990 則是一個(gè)大核 NPU+一個(gè)微核 NPU 設(shè)計(jì)。與業(yè)界其它旗艦級(jí) SoC，麒麟990 獨(dú)特地加上了微核設(shè)計(jì)。
這樣的設(shè)計(jì)有什么好處？華為表示，在手機(jī)日常使用中，有的應(yīng)用對(duì)于 AI 算力要求并不高，而微核的功耗也低，用它來(lái)處理可以減小功耗。艾偉舉了一個(gè)例子，當(dāng)設(shè)備休眠的時(shí)候，會(huì)有低功耗的微核工作，以探測(cè)外界的變化，等到真正有大型任務(wù)的時(shí)候，再交由大核進(jìn)行處理。這種使用場(chǎng)景常見(jiàn)于語(yǔ)音喚醒、人臉解鎖等任務(wù)。
大核與微核的功耗相差了 24 倍，因此在使用了這種設(shè)計(jì)之后，可以讓 AI 的運(yùn)算更省電，一天的耗電量還不到 5%。
AI 的另一個(gè)實(shí)際應(yīng)用被華為看得很重：實(shí)時(shí) AI 識(shí)別能力。這個(gè)能力我們之前在搭載了麒麟980 的 Mate 20 Pro 上就能看到，獨(dú)有的 AI 攝像能實(shí)時(shí)識(shí)別人像，并對(duì)其進(jìn)行留色處理。
得益于全新的架構(gòu)模式，麒麟990 5G 相比 980 有了更高的 AI 算力，前者支持 300 多個(gè)算子，比 980 多了近 100 個(gè)。從現(xiàn)場(chǎng)演示的視頻來(lái)看，麒麟990 能夠針對(duì)視頻中的人、不同物體進(jìn)行識(shí)別并切割，從而給整個(gè)畫(huà)面替換背景，甚至單獨(dú)對(duì)某一對(duì)象進(jìn)行刪除、放大和縮小等處理。
數(shù)據(jù)再好也要考慮落地
說(shuō)了那么多麒麟990 很多方面的提升，也要讓你看見(jiàn)落到實(shí)處的應(yīng)用。
華為引領(lǐng)了近兩年的手機(jī)拍照潮流，固然也不會(huì)落下手機(jī)拍照性能的提升。
麒麟990 5G 采用了自研 ISP（圖像傳感處理器）5.0 版本，并全球首發(fā)了手機(jī)端 BM3D（Block-Matching and 3D filtering）專業(yè)圖像降噪技術(shù)，同時(shí)搭載了雙域聯(lián)合視頻降噪技術(shù)。
據(jù)余承東介紹，ISP 5.0 的吞吐率提升 15%，能效提升 15%。而 BM3D 此前主要被應(yīng)用于單反相機(jī)，從未被應(yīng)用在手機(jī)上，它能有效提高手機(jī)在暗光條件下的拍攝能力，照片降噪能力提升30%，暗光場(chǎng)景噪點(diǎn)更少。
另一邊，華為數(shù)十年通信行業(yè)經(jīng)驗(yàn)也讓他們對(duì)于 5G 應(yīng)用有著更實(shí)際的思考。
在 5G 商用初期，基站覆蓋范圍不夠廣，會(huì)造成信號(hào)弱、功耗大和移動(dòng)場(chǎng)景下 5G 速率不穩(wěn)定的情況。華為針對(duì)這三個(gè)挑戰(zhàn)進(jìn)行了優(yōu)化。
例如在信號(hào)弱的場(chǎng)景，麒麟990 5G 推出了智能上行分流設(shè)計(jì)，在視頻直播、短視頻上傳等應(yīng)用場(chǎng)景同時(shí)使用 5G 和 4G 網(wǎng)絡(luò)，上傳速率可提升 5.8 倍。
還有一個(gè)值得注意的是，為什么麒麟990 有 4G 和 5G 兩個(gè)版本？艾偉專門(mén)對(duì)此進(jìn)行了回復(fù)：“在中國(guó)能夠大規(guī)模地應(yīng)用 5G，而在其它很多國(guó)家和地區(qū)，不一定能夠用上 5G 服務(wù)?！比A為充分考慮了市場(chǎng)需求而推出產(chǎn)品。
從麒麟990 的整體升級(jí)來(lái)看，其主要發(fā)力點(diǎn)在于 AI 和圖像。這與 5G 的特性是相吻合的。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)承載能力提升，手機(jī)端側(cè)的處理能力必須提高到相應(yīng)水平，否則無(wú)法高效工作，更無(wú)法與其它物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行協(xié)作。
華為的鴻蒙系統(tǒng)已應(yīng)用在了智慧屏上，按照計(jì)劃，明年后年將會(huì)逐步應(yīng)用于 IoT 等設(shè)備里，而今年 5G 手機(jī)終端 以及 5G CPE 已經(jīng)做好了準(zhǔn)備，但未來(lái) 5G 的更多應(yīng)用落地還無(wú)從得知?；蛟S在 9 月 19 日之后，我們會(huì)得到新的答案。
