华为麒麟990强势问世!携台积电写下5G划时代的一笔

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华为麒麟990强势问世!携台积电写下5G划时代的一笔
麻省理工科技评论 2019-09-06

2019-09-06

今天,华为在 2019 德国柏林消费电子展( IFA )上发布其专门为 5G 时代打造的革命性芯片——麒麟 990,将由华为 Mate 30 系列手机首发搭载。
华为 芯片
今天,华为在 2019 德国柏林消费电子展( IFA )上发布其专门为 5G 时代打造的革命性芯片——麒麟 990,将由华为 Mate 30 系列手机首发搭载。

今天,华为在 2019 德国柏林消费电子展( IFA )上发布其专门为 5G 时代打造的革命性芯片——麒麟 990,将由华为 Mate 30 系列手机首发搭载。

华为消费者业务 CEO 余承东定义了移动 AI 的 2 个时代:如果说 1.0 时代强调的是实时端侧 AI + 实时云侧 AI ,那么 2.0 时代则由“ 5G+实时端侧 AI +实时云侧 AI ”所定义。因为 5G 网络的加持,移动 AI 将由从 1.0 时代到了 2.0时代。巴龙系列是华为5G芯片的一大代表。但是今天,华为选择推出麒麟 990 芯片。

“A 公司沒有 5G 解决方案,其他厂商现有的 5G 方案也多采用外挂模组,也有些只是提供概念属于 PPT 芯片,而麒麟990 是真正的集成级的 5G 旗舰芯片”,余承东说,“能够提供最好的 5G 体验和最好的能效”。

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(来源:华为)

对于麒麟 990 芯片发布的意义,华为下了一个这样的注解:从 2G 通信标准开始,整个产业链都不是聚集在中国,一直到 3G、 4G 前期都是如此,同时,中国在 4G 时代的部署也比美国慢。但是,发展至 4G 后期,中国的移动互联网起来了,一切都不同了。

未来 5G 的世界会发展成什么面貌,没有人能预测,但这次不一样的是,中国有了领先探索的条件,若是成功了,将会成为其他国家的榜样和仿效对象,整个产业发展的历史也因此起了关键的变化。

简单来说,以前都是别人先有,中国搬过来用,但现在变了,进入 5G 时代,中国第一次走到全世界前面。

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图丨华为Mate 30系列手机首发搭载(来源:华为)

麒麟芯、台积情

华为麒麟系列的处理器芯片是从麒麟 910 开始,全都是由台积电独家打造。麒麟 910 是采用台积电 28nm 的工艺,接下是麒麟920、麒麟 930,同样都是 28nm 工艺。之后再进化的麒麟 950、麒麟 960 是采用 16nm工 艺,麒麟 970 采用 10nm 工艺,麒麟 980 采用 7nm 工艺。

麒麟 970 和麒麟 980 的问世,都有其里程碑的意义。当中,麒麟 970 是首款集成 NPU 的通信芯片,而麒麟980 则是首款搭载双核 NPU 的通信芯片,众所期待的非今日重头戏莫属:麒麟990 芯片在 2019 年 9 月 6 日于德国柏林正式首发。

华为这次发布的麒麟 990 系列分为两颗芯片,一颗是专为 5G 通信技术打造的麒麟 990 5G,另一颗是 4G 通信技术的麒麟 990。两者使用的工艺技术也不一样,麒麟 990 5G 是采用台积电全球最高端的 7nm+ 极紫外光(EUV)工艺,而麒麟 990(4G版本)则是用台积电的7nm工艺。

华为不讳言指出,7nm+EUV 工艺的成本肯定会比较高,但因为 5G 版本的芯片功能强大,需要塞进去的晶体管数目大增,估计麒麟 990 5G 的晶体管数量超过 100 亿个,达到 103 亿个晶体管,当中蕴含极大的技术含量,需要更细致的工艺技术,也因此需要7nm+EUV 工艺来实现麒麟 990 5G 芯片的打造。

华为进一步解释,判别一颗芯片的功能,绝对不是单纯从晶体管的数目来看,更不是晶体管数目越多越好,但能够做到 103 亿个晶体管,也不是一般人可以达到的技术境界。

为何麒麟 990 要分为两个版本? 华为指出,一直以来通信技术的升级点上,全世界市场是处于不均衡状态,但这次汇聚天时、地利、人和,中国会先享受到5G技术。

换言之,有些地区目前是用不到 5G 技术的,若要使用 5G 芯片,成本就很浪费,因此在策略上选择推出两个版本,分别供应 4G 和 5G 两大块市场。

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图丨麒麟 990 5G可实现多人物视频替换背景演示(来源:华为)

总体来看,麒麟 990 有几个亮点:

第一:全球最高端的 7nm+EUV 工艺打造

麒麟 990 采用全球最高端工艺技术,台积电的 7nm+ EUV 工艺打造,芯片面积比业界方案降低 36 %。如上述,这次麒麟 990 系列分为两颗芯片,麒麟 990(4G 版本)是采用台积电的 7nm 工艺,麒麟 990 5G 是采用台积电全球最高端的 7nm+ 极紫外光(EUV)工艺。

事实上,华为在 7nm EUV 这个划时代的技术工艺节点上,与台积电“强强联手”摘下两个第一。

之前发布的为 AI 而生的昇腾910 芯片,就是采用台积电 7nm EUV 技术,这是全球第一颗采用 EUV 技术的半导体芯片。

今天,华为再度宣布麒麟 990 采用台积电 7nm +EUV 技术,是全球第一颗采用 EUV 技术打造的手机处理器芯片。

这象征着,在 EUV 技术这个对于半导体产业具有划时代的技术意义下,华为摘下两个第一:全球第一个 EUV 芯片昇腾910,以及全球第一个 EUV 手机芯片麒麟 990 ,技术含量不可言喻,也写进了全球半导体史。

过去台积电与三星一直在争谁是第一个量产 7nm 工艺的半导体厂,在三星强劲的“嘴上”行销攻势下,台积电仍是以技术实力摘下全球第一家量产 7nm 半导体厂的头衔,并且在生产进度、客户数量上是大幅领先。

不过,行业内人士也提出,真正能在半导体史上写划下重要一笔的应该是首家量产 EUV 技术厂商,这点会比第一家量产 7nm 工艺的厂商更具时代意义。

由于之前三星不断叫阵,原本各方认为,史上首家量产 EUV 技术的厂商可能是三星夺下,但以现在的时程来看,台积电与华为“强强联手”打造 7nm+ EUV 的麒麟 990 芯片,确实可以击退三星,在半导体史上留名。

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图丨三星在 IFA 上发布的 Exynos 980(来源:三星)

再者,三星为了抢先华为,于 9 月 5 日发布处理器芯片 Exynos 980,但又不是用三星一直强调已成功量产的 7nm 工艺,反而是用上一代 8nm 工艺打造,明显不如华为与台积电以 7nm 和 7nm+EUV 生产的麒麟 990 。

由于日前传出三星 7nm 工艺良率不高,甚至传出把高通的芯片做坏了,虽然三星和高通都出面否认此事,不过,三星一直喊会领先的 7nm 技术,自家产品一直无法使用该技术生产,也是件很奇怪的事。

第二:支援 5G 功能

华为在 2018 年 2 月发布全球首款基于 3GPP 标准的 5G 商用芯片巴龙5G01 后,更在 2019 年发布巴龙5000 基频芯片,支援 SA (独立组网)和 NSA (非独立组网)两种标准,也支持毫米波和 Sub-6G 等。

今天问世的麒麟 990 5G 是一款全集成的 5G 方案,强调最佳的 5G 、最强的 AI、最佳的性能。

5G 在应用的过程中,使用者的体验是很重要的一环。举个例子,在移动场景中,一种是高速移动的场景,另一种是弱信号的场景,这样的状况在 3G 和 4G 建设的时候可能也会遇到。

在高速运动的场景中,经过测试是每小时 120 公里的情况下,麒麟 990 5G 因为有了基于机器学习的信道模型匹配技术,能够达到更好的速率,下行速度可以更好地提升。据介绍,麒麟 990 5G已率先同步支持SA/NSA双架构,拥有 2.3Gbps 峰值下行速率与 1.25Gbps 上行峰值速率。

在弱信号的场景下,麒麟 990 5G 有智能上行分流的一个设计,当 5G 上行资源受限的状况下,会启动智能上行分流设计,就可以得到更高的上行的速率,尤其是在 5G 技术覆盖率还没有这么全面的状况下,是十分必要的。

第三:最强 AI 性能

在 AI 方面,华为从麒麟 970 开始,一直到麒麟 980、麒麟 990,AI 性能一直都在提升,尤其是麒麟 990 采用达芬奇的 NPU 架构,AI 性能提升幅度最大,并且采用了大核和微核不同的 NPU 来完成不同的工作。麒麟990 5G 在人脸识别场景下就有明显的能效提升。

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图丨麒麟990 5G,搭载16核Mali-G76 GPU,与上一代相比,图形处理性能提升6%,能效提升20%,大带宽场景下带宽最高可节省40%(来源:华为)

华为分析,用微核的好处是极致低功耗,因为 AI 任务有很多种的,有的是稍微重一点,有的是轻的,如果都用大核的话,相当于全部都用大卡车来拉所有的货,功耗会很高,如果换一种方式,用大核和微核这种组合型的架构,大核负责拉体积大的货,微核负责体积小的货,分工之下的能效表现就会很杰出。

举另一个例子,如果从人脸识别来看 AI 表现和平均功耗,用微核来做功耗就会非常小,但若是用大核来做,差异就会很大。

再进一步解释 AI 的能力到底可以做什么?初期看到 AI 能力可以达到图像的分割,然后做视频的分割,到了麒麟990 系列,我们可以看到 AI 有能力做到实时视频多实例的分割,这里面蕴含非常多的 AI 算力。

在 8 月底华为发布昇腾 910 时,轮值董事长徐直军也提到, AI 是暴力计算,昇腾910是云端的,麒麟是在手机端侧的。可以想像现在能做到实时视频的多分割,是一个非常暴力的事情。

再者,麒麟990 共影两个大核、两个中核、四个小核,目的是兼顾性能和能效的。另外,在 GPU 上,上一代麒麟 980 是十核的GPU,这一次问世的麒麟 990 是十六核的 GPU,在性能也有很强的提升。而 GPU 强弱主要是体现在游戏方面。

再来使拍照能力,麒麟 990 搭载了全新的 ISP 5.0,在吞吐率、能效,照片和视频的降噪能力方面都有了很大提升。同时,华为也采用全球首发手机端的 BM3D专业图像降噪技术,这在单反相机中已经很普及,但没有人用在手机上,麒麟是第一个用在手机上,获得单反的效果。

华为麒麟990强势问世!携台积电写下5G划时代的一笔

(来源:华为)

整体来看,步入 5G 商用元年,终端和网络加速成熟,手机用户5G直播、5G云游戏等应用出现,都对移动联接的速度和质量有更高需求。

华为麒麟 990 5G的问世,带来了三大面向的领先。第一是领先为消费者提供高端的 5G 体验,第二是领先采用全球最高端的 7nm+ EUV 半导体技术,第三是引领中国第一次在新通信世代上,跑在全世界前面。


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