芯潮9月6日報道，剛剛?cè)A為消費(fèi)者業(yè)務(wù)CEO余承東在德國柏林IFA 2019國際電子消費(fèi)品展覽會上正式推出了其首款集成5G通信模塊，并采用全新達(dá)芬奇架構(gòu)NPU的手機(jī)芯片——麒麟990 5G以及支持4G版的麒麟990。

今天這場發(fā)布會備受關(guān)注，麒麟9系列芯片是華為手機(jī)的旗艦芯片，也是華為每年手機(jī)芯片的重中之重，而今年麒麟990又因?yàn)榧�成�?G模塊而備受關(guān)注。

華為麒麟990這款芯片發(fā)布的時間也非常微妙，主會場是在德國IFA 2019發(fā)布，但在國內(nèi)華為設(shè)置了第二現(xiàn)場同步發(fā)布。

就在麒麟990發(fā)布兩天前，也就是在9月4號，三星搶先宣布發(fā)布其首款內(nèi)置5G基帶芯片的一體化處理器Exynos 980，采用8nm工藝制造。值得注意的是，三星的Exynos 980將在今年年底開始批量生產(chǎn)，2020年可落地到5G終端中。三星這一舉動被認(rèn)為是截胡華為麒麟990。而在兩周之后，蘋果新一代旗艦手機(jī)芯片也即將發(fā)布。

麒麟990打出四個首款旗號：

1、業(yè)內(nèi)首款7nm EUV（極紫外光刻）工藝，集成了103億個晶體管。

2、業(yè)內(nèi)首款旗艦5G NSA &SA 手機(jī)SoC。

3、業(yè)內(nèi)首款16核Mali-G76 GPU。

4、業(yè)績首款 大-微架構(gòu)NPU。

此外，麒麟990在CPU、GPU、NPU、工藝制程、通訊基帶、性能、功耗、以及AI模塊都有了大幅度的性能升級。

余承東在現(xiàn)場還明確說到，麒麟990芯片將搭載于13天之后即將在德國發(fā)布的華為Mate 30系列上。

接下來，讓我們詳細(xì)解讀下，麒麟990芯片的四大重要升級。

7nm EUV工藝，集成103億晶體管！摩爾定律到底死沒死？

去年麒麟980首發(fā)了7nm工藝制程，此次麒麟990的4G版依然采用了7nm工藝。但麒麟990 5G版的工藝制程則升級為7nm EUV，這也是當(dāng)下最先進(jìn)的制造工藝。

雖然麒麟990芯片內(nèi)集成的晶體管數(shù)量，從麒麟980的69億躍升為103億，數(shù)量增加了上一代的49%。但由于采用新的工藝制程，板級面積最大降低36%，讓其尺寸依然保持和上一代一樣的14mm*14mm，余承東說比指甲蓋還要小一點(diǎn)。

晶體管數(shù)量越多意味著芯片的運(yùn)算速率越快。越小的制程能夠帶來越強(qiáng)的性能、越低的功耗和散熱以及更小的芯片尺寸。因此，制程之間的差異甚至直接影響著兩個芯片之間的性能、功耗等參數(shù)。

對比一下：華為麒麟980中集成了69億個晶體管，麒麟970中集成了55億個；蘋果去年推出的A12中集成了69億個晶體管，A11中則集成了43億個晶體管。高通的驍龍855則沒有透露晶體管數(shù)量。

雖然，蘋果在去年年底推出的A12X芯片同樣采用了7nm制程，集成了100億個晶體管，但這款芯片僅搭載于iPad Pro上，沒有用于手機(jī)產(chǎn)品上。

麒麟990全新采用的7nm EUV工藝相比于7nm有哪些優(yōu)勢呢？

EUV（Extreme Ultraviolet Lithography）又稱極紫外光刻，是一種采用13.5nm長的極紫外光作為光源的光刻技術(shù)。相比于現(xiàn)在主流光刻機(jī)用的193nm光源（DUV技術(shù)），新的EUV光源能給硅片刻下更小的溝道，從而能實(shí)現(xiàn)在芯片上集成更多的晶體管，進(jìn)而提高芯片性能，繼續(xù)延續(xù)摩爾定律。

隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，芯片晶體管的面積和密度越來越接近物理極限，DUV技術(shù)在制造芯片時會產(chǎn)生嚴(yán)重的衍射現(xiàn)象，難以推進(jìn)著制程工藝的進(jìn)步，因此EUV技術(shù)就成為突破這一瓶頸的關(guān)鍵。

首個集成5G基帶的量產(chǎn)的手機(jī)SoC

本次發(fā)布會最大的亮點(diǎn)之一就是麒麟990集成5G基帶，成為了業(yè)內(nèi)首款發(fā)布并量產(chǎn)的手機(jī)5G SoC芯片。

余承東說，麒麟990的5G模塊是真正融入到了麒麟990 5G芯片中，而不是簡單地封裝到一起，通信模塊和CPU、GPU共享著麒麟990的內(nèi)存。相比于外掛5G基帶方案或者簡單地封裝方案，功耗更低，數(shù)據(jù)傳輸速率更快。

在5G通信方面，麒麟990 5G的下行峰值速率達(dá)到了2.3Gbps，上行峰值速度達(dá)到了1.25Gbps。對于用戶來說，幾秒鐘下載2G內(nèi)容，頃刻間可以把高清音樂和視頻下載完畢。

今年1月24日，華為正式發(fā)布5G基帶芯片巴龍5000，在Sub-6GHz（低頻頻段，5G的主用頻段）頻段實(shí)現(xiàn)4.6Gbps，在毫米波（高頻頻段，5G的擴(kuò)展頻段）頻段達(dá)6.5Gbps。

針對于外場通信環(huán)境的挑戰(zhàn)，麒麟990 5G采用帶寬分配技術(shù)（BWP技術(shù)），在輕負(fù)載數(shù)據(jù)下功耗可下降44%，比其他方案功耗優(yōu)化高了20%。同時，針對兩個重點(diǎn)場景高速移動和5G信號覆蓋弱的區(qū)域，利用AI技術(shù)進(jìn)行了深度優(yōu)化。

1）針對高速移動場景，麒麟990 5G基于機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)采用了自適應(yīng)的信號接收機(jī)制，加強(qiáng)波形束縛，利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行信道匹配，讓手機(jī)在移動過程中，自動選擇最佳的5G信道。

余承東說，這一技術(shù)在實(shí)際測試下，在每小時120公里的運(yùn)動速率下，5G下行速率可以提升19%。

2）針對5G信號較弱的區(qū)域，對于上行要求比較高，麒麟990 5G采用了智能上行分流設(shè)計。在接入網(wǎng)NR上行資源受限時，上行速率仍可以提升5.8倍。

達(dá)芬奇架構(gòu)加持下NPU全新升級，AI性能翻倍

在AI性能上，麒麟990相比于上一代也有了重大升級。華為將此次發(fā)布會定義為“重構(gòu)”，其中非常重要的一點(diǎn)就是在NPU上。

余承東說，如果將麒麟970的AI能力定義為1的話，麒麟980的AI能力提升了88%，而麒麟990的AI能力則提升了47%。作出這一解決的數(shù)據(jù)來源，并非華為自己提供的，而是來自第三方測試機(jī)構(gòu)AI Benchmark。

首先，是在架構(gòu)上的升級。

麒麟990的NPU架構(gòu)采用了華為自研的達(dá)芬奇架構(gòu)。去年，華為推出達(dá)芬奇架構(gòu)的云端AI芯片昇騰Ascend 910和昇騰Ascend 310，今年6月21日，華為首次將達(dá)芬奇架構(gòu)落地于終端芯片，推出了7nm制程的麒麟810。

此次達(dá)芬奇架構(gòu)落地于麒麟990，則宣告著華為正式在手機(jī)旗艦芯片中使用自研達(dá)芬奇架構(gòu)。而此前的兩代產(chǎn)品，麒麟980和麒麟970的NPU則采用的是寒武紀(jì)的IP核。

麒麟990增加了一個微核NPU設(shè)計。麒麟990 5G采用了兩個大核NPU+1個微核NPU設(shè)計；麒麟990則少了一個大核NPU，采用1大核+1微核的方案。

余承東說，之所以采用這個微核的設(shè)計，是因?yàn)橐恍��?yīng)用對AI算力要求沒有那么大，微核的功耗更低。他現(xiàn)場以大車和小車?yán)�貨物做比，用大車�(yán)�小貨物就是浪費(fèi)資源。

那么微核功耗低到什么程度呢？大核和微核的功耗相差24倍。假如只用微核進(jìn)行工作，同一部手機(jī)下，一天的耗電量還不到手機(jī)的5%。

其次，麒麟990支持華為HiAI開放架構(gòu)2.0、支持谷歌Tenorflow、Android NN。

在全新的架構(gòu)模式下，麒麟990支持300多個算子，比上一代的麒麟980多了近100個。同時，麒麟990還支持了90%的視覺計算神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，涵蓋了目前所有開源的網(wǎng)絡(luò)模型，比如VGG、Resnet、VDSR、Deeplab等。

在AI算力的大幅度提升下，麒麟990在應(yīng)用上也擁有更強(qiáng)大的能力。比如，實(shí)時視頻多實(shí)例分割。也就是說，在開視頻的情況下，可以實(shí)時針對視頻中的人、不同物體進(jìn)行識別和分割�，F(xiàn)場，余承東進(jìn)行了Demo演示。

在視頻中，用戶可以實(shí)時改變視頻背景，可以將多人中的一個人放到屏幕另一邊，或者隨意進(jìn)行縮小和放大，而這些都是在實(shí)時狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)的。

8核CPU、16核GPU，性能翻倍

除了在5G、AI、芯片制程上的升級，麒麟990在CPU、GPU、ISP、閃存規(guī)格上都有重要升級。這樣讓搭載麒麟990的設(shè)備，可以擁有更優(yōu)秀的應(yīng)用體驗(yàn)。

1、8核CPU架構(gòu)，主頻升級

在基礎(chǔ)性能方面，CPU對于SoC性能影響至關(guān)重要。手機(jī)幾乎所有的運(yùn)算操作都需要依靠一個強(qiáng)大的處理器來支持完成。在跑分測試?yán)�，處理器性能也是占�?jù)了相當(dāng)大的一部分比例。影響處理器性能的，一是核心數(shù)量，二是核心架構(gòu)差異。

去年，麒麟980的CPU架構(gòu)上進(jìn)行了重大升級，采用2超大核+2大核+4小核共計8核的配置，首發(fā)全球首款基于ARM Cortex-A76打造的CPU。

此次麒麟990 5G的CPU此次依然保留了2超大核+2大核+4小核配置，仍基于ARM Cortex-A76和Cortex-A55兩款I(lǐng)P核打造，但在頻率上有所提升。具體配置如下：2大核(Cortex-A76 Based@2.86GHz)+2中核(Cortex-A76 Based@2.36GHz)+4小核(Cortex-A55@1.95GHz)，能效提升分別提升12%、35%、15%。

2、GPU升級為16核，圖像處理能力強(qiáng)悍

在圖形處理方面，GPU比處理器性能更重要，是直接決定手機(jī)能否流暢運(yùn)行大型游戲的關(guān)鍵因素。決定GPU表現(xiàn)的參數(shù)則跟處理器相似，架構(gòu)和運(yùn)算單元數(shù)量決定其性能。

麒麟990的GPU架構(gòu)依然采用和麒麟980一樣的ARM Mali-G76架構(gòu)，但核心數(shù)從10升級為16核。在核心數(shù)大幅度增加下，麒麟990的圖像處理能力也有了大幅度提升，性能提升6%，能效提升20%。

在應(yīng)用體驗(yàn)上，麒麟990還為重載游戲設(shè)計了智能緩存技術(shù)，面向CPU、GPU和內(nèi)存之間的通信，可以進(jìn)一步降低功耗，節(jié)省15%帶寬。配合著華為軟件層面上的Gaming+技術(shù)，GPU在游戲時候圖像處理更加優(yōu)秀。

3、自研ISP 5.0，兩大降噪殺手锏

目前手機(jī)芯片高度集成，除了傳統(tǒng)的CPU、GPU之外，還集成了ISP（圖像傳感處理器）和DSP（圖像處理器芯片）兩部分。這兩個部分與攝像頭、傳感器、廠商調(diào)教等一起影響著手機(jī)成像水平。

在ISP方面，華為也早已具備自研能力，在麒麟990上已經(jīng)是華為自研的5.0版本。

麒麟990的ISP性能也是非常強(qiáng)大，吞吐率15%，能效15%，照片降噪能力30%，視頻降噪20%。同時，麒麟990還支持4K 60幀視頻拍攝。

值得一提的是，在麒麟990上，華為首發(fā)了兩個降噪技術(shù)，一個面向圖像降噪，一個面向視頻降噪。

要知道降噪是圖像/視頻處理領(lǐng)域很基礎(chǔ)、很熱門，但也很難的問題，在實(shí)際產(chǎn)品中極少見到降噪技術(shù)的應(yīng)用。

（1）全球首發(fā)在手機(jī)端的BM3D（三維塊匹配）專業(yè)圖像降噪技術(shù)

BM3D算法是單反相機(jī)上非常有名的降噪算法。

其工作原理是，先把圖像分成一定大小的塊，根據(jù)圖像塊之間的相似性，把具有相似結(jié)構(gòu)的二維圖像塊組合在一起形成三維數(shù)組，然后用聯(lián)合濾波的方法對這些三維數(shù)組進(jìn)行處理。最后，通過逆變換，把處理后的結(jié)果返回到原圖像中，從而得到去噪后的圖像。

該方法確實(shí)有效，擁有較高的信噪比，視覺效果也很好。業(yè)內(nèi)不少研究者提出了很多基于BM3D的去噪方法，比如基于小波變換的BM3D去噪、基于Anscombe變換域BM3D濾波等等。

（2）雙域聯(lián)合視頻降噪技術(shù)

視頻畫面中的噪聲主要來自兩個維度：空間域和時域。

空間域噪聲指的是，一幀圖像內(nèi)的噪聲，即同一幀內(nèi)在不同位置上分布的噪聲；視頻中的噪聲在空間域上的表現(xiàn)就是同一時刻不同位置上出現(xiàn)的噪聲。

時域噪聲指的是，在幀與幀之間的噪聲，即不同幀之間同一位置上分布的噪聲；視頻中噪聲在時域上的表現(xiàn)就是同一位置噪聲不停的閃爍。

在麒麟990上，華為推出了雙域聯(lián)合視頻降噪技術(shù)，在空間域的基礎(chǔ)上疊加了頻域（信號是由哪些單一頻率的信號合成的，頻域?qū)嶋H上是時域信號進(jìn)行傅立葉變換的數(shù)學(xué)結(jié)果），然后再和時域進(jìn)行結(jié)合。

視頻降噪不僅是視頻處理一個非常基本也非常實(shí)用的問題，不僅涉及到圖像/視頻處理的基本功底，同時也非�？简�(yàn)算法優(yōu)化能力及工程實(shí)現(xiàn)能力，只有對算法有深刻理解才知道如何優(yōu)化算法，當(dāng)然也只有對OpenGL和工程實(shí)現(xiàn)有深刻理解才明白如何進(jìn)行性能優(yōu)化。

在這一技術(shù)的加持下，在應(yīng)用方面，搭載麒麟990的手機(jī)可以探索全新的ISP+AI應(yīng)用。

4、5G網(wǎng)絡(luò)下，存儲標(biāo)準(zhǔn)升級為UFS 3.0/UFS 2.1

5G到來后，除了對核心CPU處理器的要求提升之外，還對手機(jī)存儲速度有了更高的要求。打個比方，如果在消防員的高壓水槍前面安裝了一個奶茶吸管粗的出水口，出水量肯定不夠大。5G網(wǎng)絡(luò)下的快速網(wǎng)絡(luò)上傳和下載能力就像一個猛烈的高壓水槍，而手機(jī)的存儲速度就像前面的出水口。

因此，為了更好地適應(yīng)5G網(wǎng)絡(luò)的速度，5G手機(jī)必須標(biāo)配UFS 3.0。UFS 3.0的雙通道設(shè)計可以最高達(dá)到23.2 Gbps的傳輸帶寬。手機(jī)從存儲中讀取內(nèi)容或?qū)懭雰?nèi)容的速度，影響游戲或應(yīng)用加載的速度或?qū)⒁曨l文件復(fù)制到存儲所需的時間。

麒麟990上支持UFS 3.0和UFS 2.1存儲標(biāo)準(zhǔn)，UFS 3.0是迄今為止最新的存儲標(biāo)準(zhǔn)，于2018年1月30日發(fā)布。

UFS的全稱是Universal Flash Storage，是一種設(shè)計給予數(shù)碼相機(jī) 、智能電話等消費(fèi)電子產(chǎn)品使用的通用快閃存儲規(guī)范，由固態(tài)技術(shù)協(xié)會JEDEC權(quán)威發(fā)布。UFS 閃存的不同標(biāo)準(zhǔn)，代表著存儲技術(shù)的不同等級。

按照公開的測試數(shù)據(jù)，UFS 3.0 閃存（512GB 容量）的順序讀取速度可高達(dá) 2100 MB/s、寫入速度高達(dá) 410 MB/s，隨機(jī)讀速 63K IOPS、寫速 68K IOPS，較 UFS 2.1（1TB）分別提升了1.1 倍、0.58 倍、0.09 倍和 0.36 倍。除了能使信息、資料以更快速度讀取和寫入，UFS 3.0 的功耗也更低。

手機(jī)SoC進(jìn)入5G集成新時代

麒麟990 5G是目前業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的首款集成5G模塊的手機(jī)SoC。

從今天麒麟990的發(fā)布來看，麒麟990的各項(xiàng)性能指標(biāo)重新樹立了行業(yè)標(biāo)桿，同時，定義了未來一年旗艦手機(jī)性能風(fēng)向。

麒麟990的發(fā)布也預(yù)示著，手機(jī)SoC進(jìn)入5G集成新時代。接下來，手機(jī)芯片行業(yè)將進(jìn)入激烈的你追我趕狀態(tài)。

兩周后即將發(fā)布的蘋果A13將搭載在新一代iPhone上亮相，從目前釋放的消息來看，A13也許不會集成5G模塊，但其性能提升依然值得期待。

今年年底高通的新一代手機(jī)旗艦芯片驍龍系列將推出新品，在5G芯片上，高通擁有驍龍X50和X55兩款產(chǎn)品，X50今年采用外掛形式，已經(jīng)用在中興、OPPO、vivo、小米等廠商的5G手機(jī)上，而年底的驍龍旗艦芯片是否會集成5G模塊，以及會是X50還是X55都備受矚目。

三星方面，雖然此次搶先華為率先宣布其首款內(nèi)置5G基帶芯片的一體化處理器，但確宣布在今年年底開始批量生產(chǎn)，2020年可落地到5G終端中。因此，三星Exynos 980正式量產(chǎn)出貨也將成為行業(yè)聚焦點(diǎn)。

此外，已經(jīng)推出5G基帶芯片的聯(lián)發(fā)科和紫光展銳的動作，也將成為產(chǎn)業(yè)焦點(diǎn)。

結(jié)語：狂飆突進(jìn)的麒麟芯片

兩年前，華為的麒麟970可以說是打出了業(yè)內(nèi)“手機(jī)AI芯片”的第一槍，也引發(fā)了整個AI芯片行業(yè)的討論。去年麒麟980的發(fā)布，更是在架構(gòu)和性能上再次驚艷眾人。

此次，麒麟990帶來了更多驚喜，在性能提升的同時，也實(shí)打?qū)嵉刈屛覀兛吹搅薃I算力加持下，更多強(qiáng)大的應(yīng)用得以在終端實(shí)現(xiàn)。

眾所周知，今年華為遇到了前所未有的坎坷，在芯片研發(fā)方面更是遇到了巨大阻礙。不過，今天麒麟990的發(fā)布，讓我們看到華為依然在世界先進(jìn)手機(jī)SoC的賽道上一路狂奔，狂飆猛進(jìn)。

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