2019年9月，麒麟990 5G SoC横空出世。作为世界第一款也是目前唯一一款商用的旗舰5G SoC芯片，麒麟990 5G独领风骚，将引领华为和荣耀手机领先友商一年半。从产业进展来看，高通在2021年发布的下一代骁龙旗舰芯片平台，才能实现5G SoC方案。今天，详细聊聊麒麟990 5G的全面领先性。
01 旗舰5G SoC：领先友商一年半 在手机一体化的SoC芯片里，负责处理各种应用的单元叫应用处理器，简称AP（Application Processor）；负责通信的单元叫基带，简称BP（Baseband Processor）。反之，如果AP和BP各自独立成单独的芯片，则称之为“外挂”。 毫不夸张的说，手机SoC芯片就是科技界的“皇冠”，更是芯片界的“明珠”。 2019年9月上市的麒麟990 5G，就是AP BP一体化的5G SoC芯片，也是目前唯一一款商用的旗舰5G SoC芯片。 相比高通骁龙865 X55外挂5G基带的两块芯片方案，麒麟990 5G节省了一块芯片的空间。对于寸土寸金的手机机身来说，SoC节省出来的空间，可以用来堆叠更多强大的器件或功能。 以小米9 Pro 5G为例，我们可以看到骁龙855 Plus和X50外挂基带占据了两块手机空间。 其次，从架构上5G SoC方案具有得天独厚的性能和功耗优势。麒麟990 5G SoC由于节省了外部接口，芯片内部通信效率比外挂基带方案高，其CPU、GPU、NPU和5G基带等关键单元的性能表现全面领先，而且更省电。 而外挂方案中，两枚芯片拼接在一起，相当于多了一个耗电的包袱；同时两块芯片之间需要额外的接口，从而带来了额外的性能损耗。打一个通俗的比方，SoC就像套房，自带厨房；外挂就是单间，用餐只能去餐厅或者点外卖。 根据行业消息，高通的5G旗舰SoC芯片预计要2021年才能上市商用，对于众多使用高通芯片的厂商来说，难逃5G外挂的“窘迫”！ 02 友商骁龙865：不敢言说的5G外挂 但无论是高通还是小米，都在刻意隐瞒骁龙865外挂5G基带X55的事实。我们从高通官网可以看到，高通将骁龙865定义为5G移动平台： 小米10的文案中，直接注明骁龙865支持SA/NSA 5G双模，绝口不提这是X55的5G外挂芯片带来的功能。 回到2019年12月3日，在高通技术峰会上记者拿到的骁龙865 5G移动平台的样片是这样的。 很明显，骁龙865 X55是两块芯片。 事实上，高通在2019年12月推出的骁龙765G就是SoC芯片，但这是一枚中低端的5G SoC芯片。为何在中低端芯片采用SoC方案，却在姗姗来迟的旗舰芯片上选择了外挂方案呢？ SoC有一个很重要的指标：集成的晶体管数量。例如，麒麟990 5G SoC芯片晶体管达到了创纪录的103亿，其电路复杂程度前所未有。但是，每一颗SoC芯片就像是一个功耗受限的容器，在晶体管数量暴涨的前提下，如果没有能力在一个芯片里同时做好AP和BP，要么选择降低AP的难度做中低端5G SoC芯片，要么就将AP和BP分开为两块芯片，做成5G外挂方案。 这就是为什么高通在骁龙865选择了5G外挂基带的本质和真相。 03 7nm EUV：领先一个制程时代 麒麟990 5G不仅是目前唯一一款商用的旗舰级5G SoC芯片，还是目前唯一一枚采用最新7nm EUV工艺制程的手机芯片。 华为在麒麟990 5G芯片的研发投入高达数亿美金，不仅第一次将晶体管数量推向了创纪录的103亿，更是首次联合台积电开发了7nm EUV工艺，第一次将芯片制程工艺从过去数年的DUV提升到了EUV。DUV是深紫外线（Deep Ultraviolet Lithography），波长193nm。EUV是极深紫外线（Extreme Ultraviolet Lithography），波长为13.5nm，相比DUV技术，相当于光刻精度提升了14倍，但难度也增加了很多倍，成本高很多。EUV光刻机的价格是1-3亿美金/台，DUV光刻机的价格为2000万-5000万美金/台不等。所以说，7nm EUV相比7nm领先一个制程时代，同时EUV也是5nm的基础技术。 基于台积电7nm EUV工艺制程，麒麟990 5G SoC继续延续了摩尔定律，从而使得在芯片尺寸基本不变的情况下实现了世界最高的晶体管集成数量。而骁龙865选择的是7nm工艺制程，落后一个制程时代。
04 CPU & GPU：魔改的性能怪兽 细心的网友可能会发现，华为从麒麟990的芯片描述中，开始使用基于Cortex-A76深度定制的CPU了。
没错，华为魔改了ARM提供的Cortex-A76架构。采用2个2.86GHz超大核 2个2.36GHz大核 4个1.95GHz小核的三档CPU能效架构的麒麟990 5G芯片，2020年依然是最强性能怪兽之一。特别值得一提的是，配合7nm EUV工艺制程，CPU能效表现十分突出。 根据ARM官方介绍，Cortex-A77相比A76无疑会带来性能的提升，但是，A77同时也带来了功耗的增加。 所以在CPU的综合体验上，麒麟990相比骁龙865性能旗鼓相当，但是麒麟990 5G的能效表现更加突出。 GPU方面，麒麟990 5G同样拥有顶级水准。不少消费者还有印象，麒麟990 5G全球首发16核Mali-G76 GPU架构，实现了GPU性能的大跨步提升。但很多消费者不太了解的是，麒麟990 5G的GPU设计还有一个亮点：smart cache。 Smart cache是一块智能缓存器件，在运行大型游戏时，Smart cache能够智能分流数据，缓解内部存储器DDR的压力。有了smart cache，从GPU到DDR的带宽节省了15%，功耗降低了12%，整体上看，GPU的能效得到了进一步的提高。 在最严苛的GFX Bench 5.0的测试场景中，骁龙865拿下了21分，略高于麒麟990 5G的19分。但考虑到麒麟990 5G更优秀的能效表现，在GPU带来的体验上，麒麟990 5G恐怕更能提供符合消费者实际需求的综合体验。 05 AI算力：自研达芬奇架构，一骑绝尘 如果说芯片是手机的大脑，那么NPU则是大脑中“大脑”。 2017年，麒麟970第一次将人工智能NPU引入手机芯片，开启了智能手机人工智能的历史。 2018年，麒麟980将NPU升级成双核，AI算力翻倍。所以，我们看到了手机上AR翻译、AI人像留色、卡路里识别等更丰富的AI应用。 2019年，麒麟990再一次打破常规，将企业级的NPU架构应用到手机芯片中，再次掀起手机AI性能革命。 ——这就是传说中的华为“达芬奇”架构！ 2018年，华为轮值董事长徐直军，在华为全联接大会上发布了两款华为自研的企业级AI芯片，昇腾910和昇腾310。这两款AI芯片，使用的正是华为自研的“达芬奇”架构。 昇腾910，主打云端超高算力，用于超大规模计算的企业服务器！在企业级和超大规模AI计算中，比英伟达V100性能还高1倍，AI算力更是超过谷歌TPU芯片，是全球算力最高的AI芯片！ 昇腾 310，则是当时面向边缘计算场景最强算力的AI 芯片。 很明显，华为在手机上采用了“杀鸡用牛刀”的策略，直接将企业级“达芬奇”架构引入到麒麟810和麒麟990手机芯片中。 在权威测评机构ETH Benchmark 的手机AI能力测评中，使用这两款芯片的华为和荣耀手机包揽了Top10的前九名。 而在移动芯片的AI测评中，麒麟990 5G的AI性能分数为52403，远高于骁龙865的27758分，基本是骁龙865的两倍。 如此强悍的AI性能，是因为麒麟990 5G搭载了华为自研达芬奇架构，并使用了Big Tiny NPU大小核的设计。 Big，指NPU的大核。麒麟990的NPU大核采用了华为自研的达芬奇架构。相比其他AI计算单元的架构，达芬奇架构突破了存储性能瓶颈，计算更加高效；达芬奇架构还根据AI算法的特点，创造性地设计出3种不同特点的计算子单元，专门用于AI算法中不同类型的计算，整体算力也自然更加强悍。 Tiny，指NPU的微核。微核NPU可以在大核休眠的情况下，独立完成轻量级的AI任务，实现超低功耗连续AI运算。比如，人脸检测场景对AI性能的需求不算太高，使用NPU微核比大核的能效比最高可提升24倍，更加省电。 06自研WiFi芯片：远超友商Wi-Fi 6峰值速率 2014年，华为专家Osama Aboul Magd当选IEEE 802.11ax（即WiFi 6）标准组主席。华为是Wi-Fi 6技术标准的主导者，也是Wi-Fi 6技术标准的全球主要贡献者。华为不仅是Wi-Fi 6标准提案数第一的设备厂商，同时华为早在2018年就推出了自研的消费级Wi-Fi芯片，华为Hi1103。 华为Hi1103支持5GHz频段的160MHz频宽，Wi-Fi峰值速率高达1.7Gbps。搭载这枚Wi-Fi芯片后，手机接入支持5GHz频段的高速率路由器，就能实现畅快的Wi-Fi上网体验。 反观当前友商的产品，和骁龙865搭配使用的Wi-Fi芯片是高通QCA6390。虽然这枚芯片号称支持Wi-Fi 6，但是在5GHz下只支持80MHz带宽，最高下载速率实际上只有1.2Gbps。换句话说，搭载自研Wi-Fi芯片的荣耀V30系列，其Wi-Fi速率实际上要比号称支持Wi-Fi 6的友商产品要高近500Mbps。 07华为5G十年磨一剑，5G芯片只是冰山一角 早在2009年第一个4G网络商用之际，华为就启动了5G基础技术研究，至今已经超过十年。截止2019年7月，华为已经累计向3GPP递交18000件提案，如果把这些提案用A4纸打印出来，足足有9米之高；在5G的基本专利上，华为总共拥有2570族5G基本专利，占比超过20%，在所有厂商中位居第一。 同时，华为是全球唯一一家掌握5G端到端解决方案的公司，包括5G底层的基础技术、5G网络设备（基站、核心网、光网络、微波等）、5G芯片（基站芯片、基带芯片、手机芯片）和5G终端（手机、CPE、随身路由、平板等）。 5G时代，全球消费者的每一条朋友圈，每一通电话，每一条信息，每一支vlog，或多或少都会用到华为的5G技术。可以说，强悍的麒麟990 5G仅仅是华为5G技术储备的冰山一角。也毫无疑问，麒麟990 5G，不仅领先一个制程时代，也将在消费者体验上全面领先到2021年春季。