华为发布麒麟980,刷新六项世界纪录!

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。
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。
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)。
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。
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%。
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。
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。
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内核的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。
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%。
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。
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。
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。
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。
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。

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