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中国有句古话叫做,“工欲善其事,必先利其器”,只有拥有性能强大的芯片,我们才能有利器与底气去改变未来,真正改变未来的还是知道如何使用这款“利器”去进行发明创造。
9月6日,华为消费者业务CEO余承东在2019德国柏林消费电子展(IFA)上发表“Rethink Evolution”主题演讲,面向全球推出华为最新一代旗舰芯片麒麟990系列,包括麒麟990和麒麟990 5G两款芯片。其中,麒麟990 5G是全球首款旗舰5G SoC芯片,在5G商用元年率先为广大消费者提供卓越的5G联接体验。同时,为满足5G时代用户对卓越体验的追求,麒麟990 5G在性能与能效、AI智慧算力及ISP拍摄能力等方面进行全方位升级,打造手机体验新标杆。麒麟990系列芯片将在华为Mate30系列首发搭载。该款产品将于9月19日在德国慕尼黑全球发布。

1、旗舰SoC 快人一步

在5G网络部署初期,由于技术和网络覆盖都尚未完全成熟,存在多种解决方案,并且这种状态可能会在相当长的时间里与新技术的发展并存,如何在技术发展的前提下兼容现有的方案,就显得尤为重要。麒麟990 5G不仅在性能上更强,在兼容方案上也同样考虑周全,领先于行业一步。
受限于工艺和设计,目前市面上的5G手机,都是采用了4G SoC挂载5G调制解调器的解决方案,外在看起来就是两块芯片,这方案的弊端在于首先对手机的体积是极大限制,寸土寸金的手机内部空间内,必须为两块芯片留出位置,手机的体积就无法做到小巧,所以目前我们看到的5G手机都是比较巨大的;另一方面两块芯片在能耗上必然大于一块,对手机的续航时间也会有所影响,不利于更好的进行能耗控制。
麒麟990 5G采用业界最先进的7nm+ EUV工艺制程,将5G Modem集成到SoC上,板级面积相比业界其他方案小36%,功耗降低20%,在一颗指甲大小的芯片上集成了103亿晶体管,是目前晶体管数最多、功能最完整、复杂度最高的5G SoC,为5G手机实现高性能、高能效打下了坚实的基础。
5G网络的高速率、广联接和低时延的优势早已人所众知,对于普通消费者来说最有吸引力的恐怕还是超高的网络速率,麒麟990 5G支持领先的5G峰值下载速率2.3Gbps,上行峰值速率1.25Gbps,基本上是目前4G速率的二十倍。5G商用初期,网络覆盖还不是很完善,5G会在高速移动和信号较弱的环境下回落到4G,影响用户的上网体验。为解决这一问题,麒麟990 5G支持基于机器学习的自适应接收器,根据5G信号强弱自动选择最优网络,实现稳定的5G联接,下行速率提升19%。针对上行网络,麒麟990 5G创新智能上行分流设计,在视频直播、短视频上传等应用场景同时使用5G和4G网络,上传速率提升5.8倍,进一步优化5G体验。
现阶段,考虑到组网进程和成本问题,5G组网方式存在着SA(独立组网)和NSA(非独立组网)两种选择,并且这两种方式将会长期存在,直到最后完全过渡到更为纯粹的独立组网方式,成熟的5G解决方案必须具备同时支持SA和NSA的能力。华为从2009年起开始致力于5G的研究和开发,经过多年努力,已经具备从5G核心网到基站,到5G手机、5G CPE和5G Modem都同时支持SA和NSA的端到端解决方案。此次发布的麒麟990 5G也是业界首个全网通5G SoC,率先同步支持SA/NSA双架构,和TDD/FDD全频段,充分应对不同网络、不同组网方式下对手机芯片的硬件需求,是业界首个全网通5G SoC,对于消费者来说,最大的价值在于无需因为网络的变化而更换新的手机,从而带来业界最佳5G体验。
2、5G时代打造AI算力最强者
在端侧AI的发展历程中,麒麟芯片始终引领着产业方向。2017年,麒麟970在业内首次采用独立NPU神经网络处理单元,开创端侧人工智能的行业先河。2018年,麒麟980搭载双核NPU实现领先的AI算力,带来AI人像留色、卡路里识别等一系列创新AI体验。2019年,全新高端系列麒麟810更是首次采用华为自研达芬奇架构NPU,打破端侧AI性能纪录。
在AI+5G的全新赛道,麒麟990 5G将再度引领AI潮流。麒麟990 5G是首款采用华为自研达芬奇架构NPU的旗舰级芯片,创新设计NPU双大核+NPU微核计算架构,NPU大核展现卓越性能与能效,微核NPU实现超低功耗。达芬奇架构是华为在2018年推出的全新自研AI计算架构,基于其灵活可裁剪的特性,华为面向全场景推出昇腾(Ascend)系列芯片,可用于小到几十毫瓦,大到几百瓦的训练场景,横跨全场景提供最优算力,而此次麒麟990 5G搭载的正是面向智能手机场景的Ascend Lite和Ascend Tiny。

在双大核NPU(Ascend Lite*2)加持下,麒麟990 5G实现业界最强AI算力,与业界其他旗舰AI芯片相比,性能优势高达6倍,能效优势高达8倍,持续刷新端侧AI的算力高点。无论是在业界典型的中载神经网络模型ResNet50(用于检测、分割和识别),还是在移动端更流行的轻载神经网络模型MobilenetV1(用于分类、检测、嵌入和分割)下,麒麟990 5G的FP16和int8性能和能效均达到业界最佳水平。业界首发NPU微核(Ascend Tiny)赋能超低功耗应用,在人脸识别的应用场景下,NPU微核比大核能效最高可提升24倍,让AI运算更省电。

基于麒麟990 5G的AI强劲算力,过去很多受限于功耗和算力的应用都将成为可能。麒麟990 5G使能AI多人实时换背景,通过先进的AI多实例分割技术,能够将视频画面中的每一个人物主体单独识别出来,实现多人物视频拍摄替换背景,甚至可以选择画面中需要保留的人物,让视频应用充满更多想象。AI视频超分能够基于麒麟990 5G的AI智慧,还原老旧设备拍摄的视频画质,画面瞬间达到高清质感。未来,麒麟990 5G强大的AI算力和丰富的开放能力,将进一步赋能AI应用,结合5G高速率、低时延、广联接的特征,探索更多智慧应用。
3、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。
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。
华为的中国芯声望的不断提升,其在这一领域的实力亦越来越受到国外厂商的关注。
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最后修改日期:2019-09-07

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