昨天，華為在德國柏林和北京同時發(fā)布最新一代旗艦芯片麒麟990系列，包括麒麟990和麒麟990 5G兩款芯片。兩款芯片在性能與能效、AI智慧算力及ISP拍攝能力等方面進行全方位升級。這標(biāo)志著，華為在5G和端側(cè)AI兩大領(lǐng)域同時實現(xiàn)了全球引領(lǐng)。
兩款SoC：麒麟990（4G）和麒麟990 5G
隨著我們進入5G時代，現(xiàn)在市場上出現(xiàn)了分差，很多區(qū)域還沒有準備好5G，因此迫切更換到5G手機的需求不是特別大。所以4G手機將會和5G手機共存一段時間。華為不是為這兩個市場提供單一解決方案，而是首次將其戰(zhàn)略與兩種版本的麒麟990分開。
這些版本將正式稱為麒麟990和麒麟990 5G。兩個麒麟芯片組和標(biāo)準基本級基本相同。相同的核心配置，相同的相機支持，相同的內(nèi)存，相同的存儲。但是，在調(diào)制解調(diào)器之外的一些關(guān)鍵領(lǐng)域，存在差異，例如NPU性能和核心頻率。我們稍后會討論這些問題。但值得強調(diào)的是，麒麟990 5G版本是如何展望未來的。
現(xiàn)在高通、三星每家公司都宣布了自己的分立式5G調(diào)制解調(diào)器，這意味著我們有一個帶有4G的標(biāo)準處理芯片，然后還需要外掛一片5G支持芯片。這樣做及增大了成本又增加了線路板的面積。
因此如果要獲得最佳性能，5G芯片應(yīng)集成在同一硅片上，在5G模式下實現(xiàn)更高的效率，以換取芯片面積和設(shè)計復(fù)雜性。
華為是第一家為智能手機市場做到這一點的公司。
Kirin 990 5G是一種真正的統(tǒng)一設(shè)計，支持SA和NSA架構(gòu)上的Sub-6 GHz 5G網(wǎng)絡(luò)。為了控制芯片尺寸，華為正在使用臺積電最新的7nm+制造工藝和EUV，這有助于為芯片進入的各種器件實現(xiàn)更小的芯片尺寸。
到目前為止，無論是高通還是三星都沒有統(tǒng)一的接近商業(yè)化的旗艦芯片設(shè)計。（雖然早前聯(lián)發(fā)科近日也推出了集成5G SOC，但是首部搭載該款芯片的手機要到明年推出）。
麒麟990系列詳情
這次麒麟 990 5G 挑戰(zhàn)了芯片工藝物理極限，在一顆指甲大小的芯片上集成了 103 億晶體管，是目前晶體管數(shù)最多、功能最完整、復(fù)雜度最高的 5G SoC。與此前的麒麟980相比晶體管增加44億個。
由于采用了TSMC的7FF+和EUV，這使得芯片面積并沒有增加太多。
麒麟980 5G芯片面積僅100平方毫米（4G版本80億晶體管，面積90平方毫米），麒麟980（TSMC 7納米，69億晶體管）為74.13平方毫米而麒麟970（TSMC 10納米，55億晶體管）則達到了96.72平方毫米。可見7FF+工藝的帶來的芯片面積減小相當(dāng)?shù)目捎^。
CPU
兩個SoC的核心配置相同 - 兩個高頻A76內(nèi)核，兩個中頻A76內(nèi)核和四個更高效的A55內(nèi)核。它們分為各自的功率和頻率域，可根據(jù)工作負載提供更好的靈活性。然而，基于7和7+過程之間的差異，990 5G和990 4G的頻率會略有不同。
對于高速緩存，所有四個A76內(nèi)核都具有512kB L2，而A55內(nèi)核各為128 kB。
從技術(shù)上講，華為將A76內(nèi)核稱為“基于A76”，因為對緩存系統(tǒng)中的內(nèi)核進行了一些增強，以改善內(nèi)存延遲。華為不會說它的“SmartCache”實現(xiàn)有助于GPU，也可以幫助CPU和NPU。我們認為這基本上是DynamiQ DSU之上的下一級緩存，類似于高通和三星的實施。
這里有一個側(cè)面說明：我們原本預(yù)計華為將在今年早些時候宣布推出采用Arm最新A77核心的全新麒麟。盡管作為Arm合作伙伴的優(yōu)先成員，該公司的技術(shù)團隊向我們解釋了兩件事：首先，兩年前核心決策是針對這款芯片做出的，但除此之外，他們沒有看到臺積電的A77預(yù)期頻率。7nm工藝。
華為表示，雖然A77達到了更高的峰值性能，但A77和A76在7nm上的功率效率實際上是相同的，但是由于A76在7nm上的體驗更好，他們能夠?qū)⒑诵念l率推得更高。據(jù)報道，其他擁有A77產(chǎn)品的公司在其他晶圓廠采用類似的工藝技術(shù)時，只能達到2.2 GHz。據(jù)說A77很可能會在未來的產(chǎn)品中出現(xiàn)，最有可能的是當(dāng)5nm變得更加廣泛可用。
此外關(guān)于LPDDR5支持的話題，華為表示LPDDR5仍然是一項昂貴的技術(shù)，正在考慮未來的產(chǎn)品中使用。
GPU
提高核心，降低主頻。麒麟990 采用了16核Mali-G76實現(xiàn)，高于麒麟980中的10核Mali-G76。
部分原因是芯片尺寸增加：華為認為更低的電壓，更低的頻率但更寬的GPU將提供更好的芯片整體。
隨著我們從10核750 MHz設(shè)計轉(zhuǎn)向16核700 MHz設(shè)計，GPU的性能有所提升。
NPU
除了實現(xiàn)了內(nèi)置5G調(diào)制解調(diào)器，麒麟990最大的變化將是NPU。
在麒麟970和麒麟980 中，華為直接采用了寒武紀公司提供的NPU許可。隨著麒麟810以及最新的990的問世，已經(jīng)完全轉(zhuǎn)向了采用華為自研達芬奇架構(gòu)的NPU。
在AI+5G的全新賽道，麒麟990 5G將再度引領(lǐng)AI潮流。麒麟990 5G是首款采用華為自研達芬奇架構(gòu)NPU的旗艦級芯片，創(chuàng)新設(shè)計NPU雙大核+NPU微核計算架構(gòu)，NPU大核展現(xiàn)卓越性能與能效，微核NPU實現(xiàn)超低功耗。達芬奇架構(gòu)是華為在2018年推出的全新自研AI計算架構(gòu)，基于其靈活可裁剪的特性，華為面向全場景推出昇騰（Ascend）系列芯片，可用于小到幾十毫瓦，大到幾百瓦的訓(xùn)練場景，橫跨全場景提供最優(yōu)算力，而此次麒麟990 5G搭載的正是面向智能手機場景的Ascend Lite和Ascend Tiny。
在雙大核NPU（Ascend Lite*2）加持下，麒麟990 5G實現(xiàn)業(yè)界最強AI算力，與業(yè)界其他旗艦AI芯片相比，性能優(yōu)勢高達6倍，能效優(yōu)勢高達8倍，持續(xù)刷新端側(cè)AI的算力高點。無論是在業(yè)界典型的中載神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型ResNet50（用于檢測、分割和識別），還是在移動端更流行的輕載神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型MobilenetV1（用于分類、檢測、嵌入和分割）下，麒麟990 5G的FP16和int8性能和能效均達到業(yè)界最佳水平。業(yè)界首發(fā)NPU微核（Ascend Tiny）賦能超低功耗應(yīng)用，在人臉識別的應(yīng)用場景下，NPU微核比大核能效最高可提升24倍，讓AI運算更省電。
在990 5G和990 4G之間也存在差異。除了調(diào)制解調(diào)器，GPU和制造工藝之外，芯片尺寸差異的一個原因是990 5G的NPU內(nèi)核數(shù)量是其兩倍。990 5G將擁有兩個“大”NPU核心，同時支持雙ML流程以及Tiny Core NPU。相比之下，990 4G只有一個“大”NPU核心，加上微核NPU。
這意味著我們可能會看到Kirin 990 4G設(shè)備可能無法實現(xiàn)的某些功能。
巴龍調(diào)制解調(diào)器
除了是第一款集成智能手機5G設(shè)計外，最終華為并未提供有關(guān)新5G調(diào)制解調(diào)器或4G設(shè)計更新的詳細信息。據(jù)稱，麒麟990 5G是第一款商用的支持NSA和SA架構(gòu)的全頻調(diào)頻調(diào)制解調(diào)器。
峰值速度將高達2.3 Gbps下載和1.25 Gbps上傳，額外的基于ML的波束成形技術(shù)有助于在高速旅行期間支持更快的速度。對于弱信號區(qū)域，該設(shè)計還允許同時連接到5G和4G。我們確認該公司仍在使用Tensilica DSP，技術(shù)團隊表示盡管存在國際問題，但Tensilica的許可仍然有效。
麒麟990 (5G)的性能
圖中所示從Kirin 980到Kirin 990 5G的單線程性能增加了9％，主要是通過更高的主頻來實現(xiàn)。多線程性能整體上漲10％。然而，與去年相比，中端A76核心的電源效率提高了35％，華為預(yù)計大多數(shù)非要求性能相關(guān)的工作負載都要在這些中間核上運行。（華為表示高性能內(nèi)核的效率比上一代高出12％，較小的內(nèi)核的效率提高了15％。
GPU方面，麒麟芯片始終追求更好的用戶體驗。針對GPU在運行重載游戲、播放高清視頻等高負載場景下容易出現(xiàn)的發(fā)熱、掉幀、卡頓等問題，麒麟990 5G搭載16核Mali-G76 GPU，與業(yè)界主流旗艦芯片相比，圖形處理性能高6%，能效優(yōu)20%，實現(xiàn)業(yè)界領(lǐng)先的性能與能效。全新系統(tǒng)級Smart Cache分流，支持智能分配DDR數(shù)據(jù)，在重載游戲等大帶寬場景下帶寬較上一代最高可節(jié)省15%，功耗可降低12%，進一步提升GPU能效。
余承東在現(xiàn)場表示，在雙大核NPU加持下，麒麟990 5G實現(xiàn)業(yè)界最強AI算力，與業(yè)界其他旗艦AI芯片相比，性能優(yōu)勢高達6倍，能效優(yōu)勢高達8倍，持續(xù)刷新端側(cè)AI的算力高點。無論是在業(yè)界典型的中載神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型ResNet50（用于檢測、分割和識別），還是在移動端更流行的輕載神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型MobilenetV1（用于分類、檢測、嵌入和分割）下，麒麟990 5G的FP16和int8性能和能效均達到業(yè)界最佳水平。業(yè)界首發(fā)NPU微核（Ascend Tiny）賦能超低功耗應(yīng)用，在人臉識別的應(yīng)用場景下，NPU微核比大核能效最高可提升24倍，讓AI運算更省電。