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全球首款!华为重磅发布5G SoC 芯片麒麟990
来源:21世纪经济报道
2023-02-05 23:39:59
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1、

华为快人一步!

重磅5G芯片面世

通信江湖风云际会,科技巨头各领风骚数年。

从2G、3G到4G、5G的切换过程中,核心芯片的选手们从十几名锐减到屈指可数。在5G时代,5G芯片格局再变,有重磅选手退出,也有新角色加入。

这一轮竞赛,不一样的是,中国企业深入地参与到5G标准和产业的建设中,并且位于第一梯队。5G基带芯片(5G Modem)就是一大关键的信号。

9月6日,华为在德国柏林消费电子展(IFA)上正式发布旗舰级芯片:麒麟990系列。包括麒麟990和麒麟990 5G两款芯片。

其中,5G版本的麒麟990集成了5G基带芯片巴龙5000,这也是业界关注焦点。华为消费者业务CEO余承东表示,麒麟990 5G是全球首款旗舰5G SoC芯片,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。

此处有两个重点。

其一,所谓基带芯片,主要功能是信号转换、同步传输。简单来说,用手机打电话、通过移动数据上网都需要基带芯片的支持,是5G手机的核心所在。

因此,面对5G商用,芯片大厂纷纷推出5G基带芯片,占领高地。今年发布的5G手机中,还是采取外挂基带芯片的方式,但外挂会增加芯片面积、影响不同模块之间的联系、还有散热等问题。

换言之,集成5G基带芯片的SoC芯片方是王道。如今,华为率先推出集成方案,并即将用于9月19日发布的Mate 30 系列旗舰手机当中。

其二,此前就传出今年下半年,高通和华为将会发布整合了基带芯片的SoC芯片,这也是业界的新突破。目前看来,华为快人一步,另一位大佬高通的SoC芯片将在年底推出,明年用于5G手机中。

当然还有玩家虎视眈眈,就在9月4日,三星发布了Exynos 980 型号的处理器,也是内置 5G 基带芯片的智能手机 SoC。

如何判定谁是全球首款?

虽然三星发布的时间更早,但是关键需要看谁最先搭载在手机上。三星方面表示,这款处理器将在今年年末量产,实际用于手机上就要等到明年。

再看其他基带技术拥有者,联发科,其手机的5GSoC也预计是今年年底推出。紫光展锐计划明年推出,苹果收购英特尔的手机基带业务后,整合发力至少也要等到明年。

所以,综合六大选手目前的信息,华为会是最快将5GSoC用在手机中的厂商。

华为Fellow艾伟就向21Tech在内的记者感慨道:“2G时代,产业链都不在我们这儿,羡慕别人有。3G后期到4G前期,互联网带来很多应用。到了4G,虽然4G的网络部署比美国晚,但是后来我们移动网应用起来了,并且覆盖率很高。5G会变成什么样没有人能说清楚,才刚刚开始,至少中国有条件去探索。

整个产业的历史性变化,在这一刻就会发生。不会说5G基带要先看看人家怎么做,现在我们前面没有人在做,我们先做探索。我做通信行业26年,从93年到现在,只看到这么一次,对很多同事朋友来说,以前要熬夜看别人的发布会,现在可能要反过来。”

2、

“断供”何惧?

麒麟990的重构

那么,麒麟990的真身到底如何?

首先重点看一下990 5G版本的硬核参数:

采用业界最先进的7nm EUV工艺制程,首次将5G Modem集成到SoC上;

板级面积相比业界其他方案小36%,在一颗指甲大小的芯片上集成了103亿晶体管;

CPU方面,采用2个大核(基于Cortex-A76开发) 2个中核(基于Cortex-A76开发) 4个小核(Cortex-A55)的三档能效架构,最高主频可达2.86GHz;

GPU方面,搭载了16核Mali-G76 GPU;

速率上,在Sub-6GHz频段下,实现2.3Gbps峰值下载速率,1.25Gbps上行峰值速率。

这里值得探讨的是,CPU和GPU的架构问题,Arm今年5月发布的最新版本是Cortex-A77 CPU和Mali-G77 GPU。

但是A77、G77并没有用于麒麟990系列中,对此,艾伟在会后的采访中解释道:“Arm今年发布了全新的两个‘77’架构,但是从华为的时间节点看,肯定是来不及应用的了。而且对于华为来说,我们还是更关心SoC芯片在功耗上表现,这是一个要综合权衡的事情。”

虽然没有用上“77”架构,华为提升了频率,并且为GPU加了核,达到16核。集邦咨询分析师姚嘉洋向21Tech记者分析道:“华为通过提升频率来强化性能,但是频率太高,功耗就会增加,因此取得平衡是重点。”

所以,可以看到,华为将最高主频提升至2.86GHz,并没有超过3GHz。

对于芯片设计来说,除了架构,EDA公司的设计工具也非常重要,而EDA界的三家国外巨头公司已经断供华为,对此,艾伟在媒体沟通会上坚定地表示,华为可以解决搞定。

再者,5G的能力提升则离不开5G基带芯片,将基带芯片集成进SoC并非易事。

艾伟就告诉21Tech记者:“上一代(麒麟980)是69亿晶体管,现在是103亿晶体管。怎么在不影响它的集成度和功耗的情况下,需要把架构放在一起再做一次联合的优化,难点是这个。同时在半导体工艺上,我们这次选了EUV也是因为晶体管数目增加了,需要更小的晶体管和更细的纹线。同时,也不是把990和巴龙简单地合在一起,990相对于980,提升了性能,加了GPU的核,集成了AI性能,每个点都会优化,同时还要放在一起。”

姚嘉洋向21Tech记者解释道:“由于5G的Modem(基带芯片)带来更多的频段支援与速度提升,加上又必须向下兼容4G、3G等技术规格,在处理器的整合上,会演变成:CPU、GPU、ISP、5G Modem、NPU(or APU or DSP)之间,彼此之间必须做最合适的搭配。”

他还表示:“概念上,有点像是异构运算的整合,整合这么多功能已经是很大的考验,但再加上PPA(效能、功耗与面积)的基本要求,会难上加难,比如下载速度的提升,其实意味着功耗也会增加。”

在5G基带芯片方面,此前华为已经发布了Balong5G01、Balong5000,前者主要用于技术验证,后者已经搭载在5G版Mate 20 X中。接下来的Mate 30 将搭载麒麟990 5G版本。

3、

“5G AI”

性能大飞跃

在移动AI时代,对于处理器来说,5G AI是未来的大趋势,余承东在发布会上也着重介绍了这两部分的性能。

5G是通信起家的华为的强项。5G商用初期,由于网络覆盖不完善,5G还面临着弱信号场景联接不稳定、功耗较高、高速移动场景联接体验不佳等挑战,影响用户的上网体验。基于在5G领域的技术积累,麒麟990 5G升级了5G通信实力,并同步支持SA/NSA 5G双模组网。

华为提供的数据显示:

在5G信号较弱的场景下,麒麟990 5G推出智能上行分流设计,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,优化5G上行体验;

为解决5G带来的功耗问题,麒麟990 5G率先支持BWP(Bandwidth Part)技术,在5G大带宽条件下实现带宽资源的灵活切换,与业界主流旗舰芯片相比,5G功耗表现优44%;

面向高速移动场景,麒麟990 5G支持基于机器学习的自适应接收机,实现更精准的信道测量,下行速率提升19%,实现稳定的5G联接。

而高通等巨头在5G上也有长足的研究,在5G的基础功能上,新兴的AI性能将是未来SoC的重要战场,华为也在大力投入。

麒麟990 5G是采用华为自研达芬奇架构NPU的旗舰级芯片,设计了NPU双大核 NPU微核计算架构。

根据华为发布的数据,麒麟990 5G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。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。

此外,华为还特别在芯片层面优化了拍摄功能,华为表示,麒麟990 5G采用全新ISP 5.0,吞吐率提升15%,能效提升15%,并且全球首发手机端 BM3D专业图像降噪技术,以前这项技术主要是用在单反上,现在应用到手机端。

可以看到,5G和AI的性能再次得到强化,并且采用了更多自研芯片和自研架构,而5G AI将会是手机处理器的大方向。

这次华为发布会的主题是重构,也颇有意味。不仅仅是对于芯片的重构,也是华为自身生态重构的重要一步。

值得把握的机遇是,中国对5G标准十分重视,也必然是5G技术应用的最大的市场,各大城市和地区的应用场景最复杂也最有产业价值。

而5G的大产业才刚刚开始,拥有集成5G基带芯片SoC的技术,相当于在汽车行业中,掌握了发动机技术,有了重构5G产业链的可能。

4、

华为三星对垒

高通遭遇围剿

横向来看,华为麒麟990一出,目前可以对比的似乎是三星Exynos 980。

但是,需要注意的是,这两款芯片的定位并不同,并不能直接对比。艾伟就告诉记者,从三星芯片的规格看,并不是用在旗舰机型中的芯片。

比如,在制程方面,Exynos 980 采用了三星 8纳米FinFET技术,虽然三星已经有 7nm EUV 制程工艺,但是并没有用在Exynos980上。而华为麒麟990则是和台积电合作,采用7纳米的工艺。

也就是说,华为很明确,麒麟990是为高端旗舰手机而生,而且,华为的手机处理器只用于自家产品,并不对外销售。

而三星的处理器除了自用,还对外销售,这一款8纳米的Exynos 980很可能是用于5G中端手机中,姚嘉洋就告诉记者:“目前中国大力发展5G产业,谁拥有性价比更高的5G SoC,就有更多机会在市场上抢占先机。三星也想尽快将自己的处理器在5G市场中普及,Exynos 980可以说是一款轻旗舰处理器,此前也传出OPPO、vivo也在和三星谈5G芯片合作的消息。”

或者说,三星希望通过错位竞争的方式来打开5G市场,而且从手机整体销量来看,中端乃至低端手机是市场销量的主力,高端机型占比并不是最高的。在手机需求低迷的情况下,先在中端手机进行推广不失为务实的选择。

“可能Exynos 980会用在三星A系列的手机中,而明年三星有可能会推出7纳米的旗舰级5G芯片,用在S系列高端机型中。此前,三星 Note 10 系列所搭载的 Exynos 9825 采用的就是7纳米EUV工艺,明年三星推出7纳米产品也有技术基础。”姚嘉洋补充道。

但是在5G传输速率方面,三星引发不小的争议。

按照三星的数据,Exynos 980实现了超高速数据通信,支持在5G通信环境即6GHz以下频段,实现最高2.55Gbps的数据通信;在4G通信环境下,最高可实现1.6Gbps的速度。

华为多位专家则表示,基于3GPP R-15协议标准,100MHz宽带能实现的理论速率最高为2.34Gbps,三星是如何突破这一极限?

目前三星并未对此做出回复。

芯片之外,华为和三星多条产品线的对决也更加有意思。两者都是属于技术驱动和设备制造,他们旗下都有多个“相互独立”的板块。

华为是传统的设备制造商,从运营商业务、企业业务再延伸至终端手机业务,智能汽车、智慧家电等相关业务也在展开;三星的体系更加庞大,包括通信设备、半导体、手机、家电业务等等。两者的模式较为接近,既有竞争,又有合作。

尤其是手机,原本今年华为计划销量达到全球第一,但是由于中美贸易摩擦,导致发生了变数。在海外市场上,三星渔翁得利。

在华为、三星抢跑后,高通则遭遇“围剿”。

一方面,全球前三大手机厂商均有自研处理器,而且在基带芯片上,苹果、华为、三星都有技术。只不过苹果自研基带还需要时间,2020年还是需要高通5G芯片,而华为订单在美国打击下肯定会减少。另一方面,联发科、紫光展锐等奋起直追,抢占中低端芯片市场,展锐在过去的半年中改革力度颇大。

虽然高通面临压力,但依旧技术雄厚,且看今年年底的表现。

5、

一点感想

今天,华为再次展现了芯片的实力,国内和国外在芯片设计领域的差距也在逐步缩小。

同时,华为也在继续向外界传达信心,自516事件以来,已经过去了3个多月,这三个月中又出现诸多起伏变化。如果按季度周期算,9月是美国禁令以来的第二个季度,在这个季度的初期,华为的炮火就十分猛烈,麒麟990之后,华为还有Mate 30的发布、以及一年一度的全联接大会。

可以说,面对美国的这第一波攻击,华为抗住了,并继续砥砺前行。对于未来,华为也有更多的准备。

在会后的问答中,有记者问到,华为Mate 30中美国的元器件占比是否降为0?真的完全断供芯片怎么办?

艾伟的回答是:“对我们来说,用到全球创新力量,开放合作对我们是最好的,这应该是科技行业的共识。我们不会主动说要降为0,如果真的买不到美国芯片怎么办?今天我们出的产品是别人有的,会存在这个问题。如果我做的产品是世界上还没有发生的,那这个问题就不存在了。我要创新的时候,反而不被别人牵制住,我们更坚信创新的力量。”

可以感受到,对于外部环境的变换,华为做好了打持久战的战备,也有长期能够克服困难的信心。

当然,人无远虑必有近忧,华为的近忧就是谷歌的服务,虽然安卓操作系统是基本开源的,但是如果没有谷歌的GMS服务,YouTube、Google Maps、Chrome乃至Facebook等应用都会受到影响。具体华为和谷歌的合作进展到了哪个阶段,9月19日的Mate 30系列海外发布会上会见分晓,不过对于国内用户来说,谷歌服务没有影响。

为了应对这些中止合作引发的漏洞,华为拿出备胎,提前一年上了鸿蒙操作系统,昇腾、鲲鹏、麒麟等芯片齐发。大家都在帮华为梳理,它到底还缺少什么?

但在记者看来,核心的问题是,不是华为缺什么,而是中国生态中缺什么。

如果中国有高通、英特尔、谷歌,华为也不需要补上产业链的诸多环节。另一方面,由一家公司去打造整个世界的产业链,软硬件,这又走向了另一个极端,而且华为变得极为强大之后,其他萌芽的公司是否还会有机会?

我们不缺大公司,我们缺乏的是整个生态系统,整个产业链,我们更需要补上的,是能生长出更多优秀企业的土壤。

美国拥有完备的产业链生态系统土壤,依靠的是美国的开放,没有开放就没有现在的地位。 现在美国不对我们开放,在美国的影响下,也有其他国家不对我们开放,那么中国国内的生态能否相互进一步开放,提供产业链的土壤,不管是不是有贸易战,都需要开放和发展。

以华为的声望和技术,体量继续扩大不是最难的,而如何改进中国的生态,或者促进中国的产业链中出现更多优质的企业才是难题。

这么多年来,深圳房价已经和纽约相当,在科技生态上如何更进一步,且拭目以待。

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