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九九歸一,麒麟重寫所有故事

從追趕、膠著到超越的質變,背后隱隱作響著時代的驚雷。

芯片,大概是人類所創造的最奇特舞臺。

它能小到指甲蓋那么大,同時也能大到盛滿一個時代、幾個產業、以及千萬人的喜怒哀愁。

在今年的移動芯片上似乎尤其如此。我們都知道,十年一度的移動代際切換正在到來,5G時代的產業爆發與行業洗牌應該會如約而至。此時的移動芯片,尤其是具備代表性的旗艦芯片,似乎必然要承載足夠多的故事。

麒麟990,就在這樣的背景下,誕生于5G+AI時代的序幕中。9月6日,華為消費者業務CEO余承東在2019德國柏林消費電子展(IFA)上發表“Rethink Evolution”主題演講,正式發布了華為最新一代旗艦芯片麒麟990系列,其中包括麒麟990和麒麟990 5G兩款芯片。

與往年一樣,新的華為旗艦級芯片,麒麟990同樣支撐了媒體和用戶的關注期待,帶來了很多顯著亮點,比如指數級提升的AI算力、首款5G SoC芯片、單反級降噪算法應用于手機芯片等等。

但與往年不一樣的是,麒麟990系列似乎還肩負著更多意味。它的發布關鍵詞是“重構”。在5G迎面而來,AI高速突進,全球終端出貨量不斷下滑的今天,麒麟990究竟重構了什么,似乎蘊含基于技術創新,又超然于技術之外的答案。

從移動通訊的產業歷程上看,或許最值得關注的一點是,麒麟990在旗艦芯片序列中,已經不是單項領先,而是全面領先。從追趕、膠著到超越的質變,背后隱隱作響著時代的驚雷。

990,是一個很有意味的數字。中國人講究九九歸一,麒麟990所指向的“一”,或許正是中國移動終端產業的一元復始。

五年一夢

時間先退回2014年,如果當時有人說,華為將生產出全面領先世界的移動芯片,不知那時的你是什么想法。

至少那時候大部分的網友,顯然對這件事沒什么心理準備。在麒麟990發布之際,我特意回去翻了當年麒麟920的評論。在當時的貼吧和論壇上,網友對麒麟的評價似乎更多是不信任。比如GPU不如高通,28納米工藝等了太久等等。雖然當時麒麟系列芯片已經在CPU規格等領域能夠媲美旗艦芯片,但絕沒人說麒麟有多么領先。

時間來到麒麟970、980時代,人們更多開始談論麒麟的創新,比如在端側AI領域的突破,在關鍵性能上領先。這時網上關于麒麟、驍龍和蘋果A系列芯片到底誰是第一,開始呈現出膠著的爭論。至少毫無疑問的是,麒麟已經并肩于世界第一移動芯片陣營。

而當麒麟990發布之后,對于記得這段“歷史”的人來說,最震撼之處莫過于,無論從評價一枚移動芯片的任何角度看過去,麒麟990 5G都做到了那個五年前聽起來似乎不可能完成的任務——真正在移動芯片領域達成全面領先。

萬馬千軍,恍如一夢。

華山一路

有必要回到麒麟990芯片本身,驗證一下關于“全面領先”的判斷,是否只是我的一廂情愿。

我們知道,華為海思在移動芯片領域雖然有長期的積累,但在旗艦移動芯片上與整個中國半導體產業一樣,都只能算是后來者。這就導致在CPU、GPU這些基礎芯片領域,麒麟以往似乎處在跟隨者的位置上。

對于麒麟和高通、蘋果的對比,好事者爭論的焦點往往也在于麒麟的基礎性能,有所謂“麒麟長在創新,驍龍長在基礎”的說法。

而性能優化這種事,從來就是自古華山一條路,只能強攻,沒法智取。麒麟990 5G一個顯著的突破點在于,在性能上進行了令人咋舌的創新優化,強行突破了業內旗艦新品似有若無的性能極限。

最基本的體現在于,麒麟990 5G集成了103億晶體管,采用業界領先的7nm+ EUV工藝制程,板級面積相比業界其他方案小36%。雖然說芯片不見得晶體管越多性能越好,但晶體管數量代表著計算能力,是性能與解決方案集成的基礎。

對比一下就會明白麒麟990 5G的顛覆之處。在去年的旗艦芯片中,麒麟980和蘋果A12都是69億晶體管,驍龍855是60億。麒麟990 5G一躍超過了100億大關,其中既有使用7nm+ EUV這個業界最先進工藝的幫助,也是集成能力與設計能力的集中體現。

基礎工藝的進化支持,麒麟990 5G在CPU與GPU兩大性能上都取得了長足進步。CPU方面,麒麟990 5G采用2個大核(基于Cortex-A76開發)+2個中核(基于Cortex-A76開發)+4個小核(Cortex-A55)的三檔能效架構,最高主頻可達2.86GHz,與業界主流旗艦芯片相比,單核性能提高10%,多核性能提高9%。

針對一直以來被認為是相對短板的GPU,麒麟990 5G搭載了16核Mali-G76 GPU,與業界主流旗艦芯片相比,圖形處理性能高6%,能效優20%。

針對游戲場景,麒麟990 5G還提供高性能、高能效、高畫質游戲解決方案。同時,全新系統級Smart Cache分流,支持智能分配DDR數據,在重載游戲等大帶寬場景下帶寬較上一代最高可節省15%,功耗可降低12%。

在CPU與GPU之外,關于影像方面的創新似乎已經不用多說,全球用戶顯然已經對華為的影像能力徹底信服了。這一次麒麟990 5G全球首發雙域聯合視頻降噪技術,視頻降噪能力提升20%;并且首次在手機芯片上實現BM3D單反級硬件降噪技術,照片降噪能力提升30%。

在這樣大幅度的性能優化下,有理由相信麒麟990 5G已經沖破了業界預期極限,在這條必須一往無前的路上殺出了領先身位。

在此之外,在今天全球關注的AI與5G戰場上,麒麟就更是持劍天地寬了。

AI一城

如果說麒麟970搭載NPU橫空出世時,業內更多的問題是AI到底干什么用、是否有必要構成芯片核心模塊,那么來到今天,SoC中的AI加速模塊已經構成了產業共識,AI也成為了智能手機創新能力的核心來源。

在這個過程中,華為也從新大陸的發現者,變成了在其他航船拼命駛來之際,新大陸的筑城者與生態中樞。

歷數兩年來麒麟芯片在移動AI端的優勢構建,可以分為三個部分:

一、押注端側AI,發現新大陸

2017年,麒麟970在業內首次采用獨立NPU神經網絡處理單元,開啟了旗艦機AI影像識別的產業應用;2018年,麒麟980搭載雙核NPU,帶來AI人像留色、卡路里識別等一系列創新體驗。不斷強化的算力提升與產業應用探索,構筑了華為在移動AI上的先發優勢,始終領先于行業一個周期。而到麒麟990發布之際,這個周期不僅體現于其AI算力的大幅提升,更展現為多種AI能力的進化,以及AI于ISP、AI與AR能力的軟硬一體化結合。在用戶指責蘋果空有AI算力缺乏產業應用的時候,華為已經在新大陸的探索中遙遙領先。

二、戰略會和,搭載達芬奇架構

不久之前,麒麟810芯片首次在手機芯片上搭載了華為自研的達芬奇架構。達芬奇架構,是一個極具突破性的3D矩陣運算架構。通過不同維度多層數據的同時納入,有效支持了張量計算任務需求,達成了更好的算力基礎,把AI任務處理能力進行了指數級提升。

基于達芬奇架構的昇騰系列芯片及IP,可以說是華為立足AI的基礎,也是華為AI技術體系的結晶。納入麒麟之后效果驚人,一舉讓麒麟810以中端芯片的成本獲得了旗艦級芯片的AI加速能力。

這次麒麟990 5G,是首款采用達芬奇架構NPU的旗艦級芯片,并且創新設計了NPU雙大核+NPU微核計算架構。

在雙大核NPU(昇騰 Lite*2)加持下,麒麟990 5G與業界其他旗艦AI芯片相比,性能優勢高達6倍,能效優勢高達8倍。在多個主流神經網絡任務中,麒麟990 5G的FP16和int8性能和能效均達到業界最佳水平。

而微核NPU(昇騰Tiny)則專注提供超低功耗應用。AI作為一種極富延展性的能力,其任務量可大可小,大型AI任務需要大算力NPU的加持。而一些高頻次,低功耗的典型AI任務,則更適合微核NPU操作。比如在人臉識別中,NPU微核比大核能效最高可提升24倍,讓AI運算更省電。

此外,必須要注意的是,達芬奇架構意味著麒麟990 5G,將開啟華為旗艦機與華為全棧AI能力的接入。由此帶來的云端一體化AI想象力,極大概率將構成下一周期華為AI的繼續大幅領先。

三、構建面向開發者的生態完整性

自麒麟970開始,華為就推出了HiAI平臺,從一開始就將AI能力進行了開放與開發者賦能。目前,隨著HiAI平臺的不斷成熟,全面開放以及算子的不斷增多,華為已經建立了具有高度完整性的AI開發生態。根據不久前的數據,華為AI的API調用次達到了1。6萬億次。從拍照、旅行、購物、健康、教育、創意、藝術等等眾多方面,華為的AI能力已經與我們的生活緊密相連。

麒麟990 5G的推出,將推助HiAI平臺進一步升級:HiAI所支持算子將提升到300個以上,繼續保持業界領先;將為開發者提供完備的IDE工具,支持代碼自動生成;提供達芬奇架構IR開放,支持業界主流框架對接,實現更加完備的兼容性。

移動AI終端出貨量第一,平臺、生態工具最完整,這些因素讓麒麟與HiAI創造了AI開發者的應許之地。今天,這也成為華為移動AI全面領先的主要組成。

以上三點,可以說是在麒麟990當中,形成了一次完整的匯聚。對于AI的發現探索、技術會師,以及生態繁榮,讓麒麟990支持的AI想象空間大幅跨越。

比如我們已經能夠看到的一些AI應用前瞻:基于AI與ISP能力結合,麒麟990 5G支持Face AR能力,可以通過人臉圖像數據和神經網絡算法,對人臉進行建模、實時跟蹤、表情捕獲,并進一步分析出人臉信息背后的諸如心率、呼吸率等健康數據;麒麟990 5G還可以實現AI多人實時換背景,通過先進的AI多實例分割技術,能夠將視頻畫面中的每一個人物主體單獨識別出來,實現多人物視頻拍攝替換背景,甚至可以選擇畫面中需要保留的人物;AI視頻超分,還可以還原老舊設備拍攝的視頻畫質,讓畫面瞬間達到高清質感。

在麒麟身上演化出的AI時代,已經倒逼行業走上了移動智能化之路。而在麒麟990 5G中,產業先發優勢、生態平臺優勢,以及達芬奇架構提供的暴力性能優勢完整融合。

麒麟的AI之城,如今已是萬家燈火、華燈如晝。橫向來看,無論是蘋果還是高通,已經都無法集齊麒麟芯片在AI領域所具備的優勢——這包含了產業敏銳度、生態建設能力,以及華為體系龐大的技術研發投入。

從自己發現和夯定行業賽道,到不斷加速全面領先,移動AI這一局,是華為終端近幾年最完美的一次發揮。

5G一瞬

芯片中的通訊支持能力,是一場別具一格的考驗。

似乎在多年的4G歷程中,我們很少關注一款新品的4G聯接能力,或者至少不作為核心考慮因素。而當5G到來時,芯片是否能支持完整的5G網絡,是否對5G基帶進行集成,似乎成為了行業內外共同關注的話題。

移動網絡迭代,是十年才會發生一次的大事。而迭代的間隙,往往容易發生行業洗牌。因為對新一代移動通訊網絡理解更好、準備更完善的芯片產業,往往能夠與接下來發生的應用換代、產品換代、用戶期待迭代發生更緊密的聯接關系。而一旦在代際更迭時失速,則很可能造成永久的產業排位交換。

所以說,5G是一場醞釀十年,發生在一瞬間的芯片角逐。而麒麟990 5G的勝利,似乎已經被整個產業認為是順理成章,必然會發生的事情。

這得益于華為在5G基礎技術以及網絡側技術的全面領先,并且最終凝結成到端到端的技術領先優勢。在移動芯片領域,自巴龍5000開始海思的優勢開始出現。直到麒麟990 5G,十年一瞬的身位交換終于達成。

麒麟990 5G,是世界首款同步支持SA/NSA雙架構和TDD/FDD全頻段的移動芯片,能夠充分應對不同網絡、不同組網方式下對手機芯片的硬件需求,也是業界首個全網通5G SoC 。其5G峰值下載速率達到2。3Gbps,上行峰值速率達到1。25Gbps。為解決5G帶來的功耗問題,麒麟990 5G率先支持BWP(Bandwidth Part)技術,在5G大帶寬條件下實現帶寬資源的靈活切換,與業界主流旗艦芯片相比,5G功耗表現優44%,實現穩定的5G聯接。

如果說性能領先是戰士一次又一次的沖鋒,AI領先是法師一次美輪美奐的魔法,那么麒麟990 5G的5G領先,則更像是一次獵人的伏擊:長線布局,靜靜等候,然后完成面向下一個十年的一擊必殺。

至此,麒麟990 5G,已經在所有能窺見的領域完成了領先。

五十年,一次重構

網上有個段子,說上一次中國在無線通訊領域全球領先,是周幽王烽火戲諸侯。

與其說搞笑,相信諸位更能感覺到其中的可嘆與蒼涼。通訊實在關乎著太多事情,是社會經濟發展的基石,智能技術落地的命脈,更何況中國在終端數、用戶數、基站數都是當之無愧的全球第一。

然而,在基礎技術領域,尤其是移動芯片,我們從來沒有領先過。如果說,麒麟990重構了一些東西。那么我認為,最重要的一點是它重構了5G+AI這個移動新時代的故事開局——在新的開篇里,中國移動產業擁有全球最強的移動芯片;中國用戶將獲得時代領先的網絡體驗;中國開發者在用最具想象力的方式構建人工智能。

在移動SoC芯片這個所有故事開始的地方,麒麟990系列的到來,讓產業格局的改變切實發生于此刻。五十年前或許我們不知道移動通訊這個故事,五十年中,我們已經對這個故事新的起點期待了太多次。

1G時代,那是屬于“大哥大”的十年,大多數人不知道手機為何物。

2G時代,我們開始使用手機,但基本都靠進口,中國手機還遙遙無期,尤其是中國移動芯片還遙遙無期。

諾基亞和三星的3G時代,中國終端品牌起跑,中國互聯網開始艱難模仿著國外的服務和應用。國人開始殷羨移動終端的底層技術。

2007年開始,蘋果在4G時代全面爆發,造就了橫亙全球的產品神話。而在4G后半程,中國品牌全面加速,華為在2019年Q2成為全球唯一出貨量同比增長超過10%的品牌。在華為等廠商的帶動下,中國消費終端躋身全球第一序列。

直到今天,5G開端已經到來,麒麟990已經全面領先。那么,接下來的5G時代屬于誰?接下來的改變來自哪里?接下來的故事誰去講?五十年彈指,所有的故事都被重構,光在長空,路在腳下。

唐代李益有一首《送柳判官赴振武》,很配今天:

關寒塞榆落,月白胡天風。

君逐嫖姚將,麒麟有戰功。

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