华为麒麟980:双核NPU,全球首款7nm手机芯片正式发布

简介: 去年,华为发布的全球首款 AI 手机芯片麒麟 970 让世人惊艳。刚刚,在德国 IFA 2018 展会上,余承东发布了它的继任者:第二代 AI 芯片麒麟 980。这款芯片采用 7nm 工艺,搭载业内首款双核 NPU,将旗舰手机 CPU 的水平再次提升到了一个新高度。(注:文中图片大多来自「华为终端公司」微博账号)

在发布会上,华为表示:作为全球第一块消费级 7nm 制程工艺芯片,麒麟 980 相较前代 10nm 的工艺在性能上提升 20%,能效提升 40%,晶体管密度提升了 1.6 倍。


此外,华为还宣称麒麟 980 实现了几项世界第一:


  • 全球最早商用 7nm 工艺的手机 SoC 芯片
  • 全球首款 ARM Cortex-A76 商用 CPU 的芯片
  • 全球首款搭载双核 NPU 的手机芯片
  • 最先采用 Mali-G76 GPU 的手机芯片
  • 全球最先支持 LTE Cat.21 的芯片,峰值下载速率 1.4Gbps,达到业内最高
  • 支持全球最快的 LPDDR4X 内存颗粒,主频可达 2133MHz,业内最高


有关麒麟 980 的发布消息,这几个月来一直传闻不断,但其中最具可信度的还是荣耀在 8 月 30 日的「官方泄露」。在 IFA 2018 大会开始前一天,荣耀手机就在柏林举办了一场发布会,荣耀 CEO 赵明公布了采用新一代的 AI 芯片的第一款手机——荣耀 Magic2。


而关于麒麟 980 具体规格的更多细节,余承东在刚刚的 Keynote 中为我们一一揭晓。


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麒麟 980 芯片


首先,上台后的余承东回顾了去年的 IFA,以及去年发布的麒麟 970,这是华为迈向设备上 AI 的第一步。一年后,大众所期待的麒麟 980 最终发布。从下图来看,华为表示麒麟 980 是当前最强大、最智能的手机端 AI 芯片。


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2+2+4 的 CPU 形式


麒麟 980 的 CPU 核心部分采用了新一代的 ARM CPU 架构 Cortex-A76,ARM 曾表示,相比于采用 10nm 制程的 Cortex-A75(骁龙 845 搭载的内核型号),采用 7nm 制程的 A76 性能提升 35%、能效提升 40%,机器学习速度则可以提升四倍。


本次华为与众不同地采用了 2+2+4 的大中小核形式,其中两个频率为 2.6GHz 的 A76 大核负责高负载任务,两个频率 1.92GHz 的 A76「中核」负责日常任务。四个 A76 大核之外,还有四个 A55 小核(1.8GHz)负责轻度运算。值得一提的是,相比前几代的公版设计,麒麟 980 的 CPU 部分采用了半定制架构,可见华为海思已经在充分利用 ARM 的新 DSU 集群以及异步 CPU 配置了。


可以看到,性能最高的 Cortex-A76 核心速度(2.6GHz)并未被设定为 ARM 公布的最高数字 3GHz,华为的保守设置或许是考虑到了功耗的限制。中等核心或许可以有效降低 SoC 整体功耗——此前,四个大核运行在相同的时钟和电压上,如果存在一个高性能线程,其他中等性能线程只能被迫作不必要的运算,降低了效率。


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而相比于去年发布的麒麟 970,采用了 Cortex-A76 架构之后,麒麟 980 性能有 75% 的提升,能效有 58% 的提升。


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补齐 GPU 短板


在 GPU 方面,这次麒麟 980 采用了 Mali G76,这是 ARM 重新设计架构后的新款高端 GPU,它有 4 到 20 个 shader core,其纹理单元、渲染单元、计算单元管道位宽均大幅增加,为复杂图形和机器学习的工作负载提供显著的提升。华为宣称,新 GPU 相比前代性能提高了 76%,这可以说弥补了华为一直以来 GPU 的短板。


即使是在纸面上,G76MP10 看起来要比麒麟 970 采用的 G72MP12 小,但它实际的计算资源增加了 66%——这还是在没有考虑新 IP 的微架构改进的情况下。


麒麟 980 的 GPU 工作频率为 720MHz,相较 970 的 747MHz 要慢。这种变化让新款产品能耗更低,但这并不影响新一代 GPU 性能的大幅提升。


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华为对比了麒麟 980 与骁龙 845 的游戏帧率和能耗效率。


在网络方面,麒麟 980 率先支持 LTE Cat.21,峰值下载速率 1.4Gbps,但遗憾的是仍然不支持下一代 5G 网络。同时,这款芯片也支持 2133MHz LPDDR4X 的内存。


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双核 NPU


去年,华为发布麒麟 970 的时候首次为手机端 SoC 引入了神经网络加速芯片 NPU。在麒麟 980 中,华为再次引入了业内首款双核 NPU,NPU 核心采用了寒武纪 1H,实现每分钟图像识别 4500 张,支持人脸识别、物体识别、物体检测等 AI 场景。


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麒麟 980 上的神经网络仍然一次只能处理一个深度学习负载,不过理论运行速度加倍了。余承东表示,新的 NPU 处理单元速度要比麒麟 970 上的快 2.2 倍。


下图对比了麒麟 980 与骁龙 845、苹果 A11 在图像识别性能上的表现。


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在这一切之下,我们看到了来自台积电 7nm 制程带来的提升:新款芯片在不到 100mm2的面积上堆积了 69 亿个晶体管,相比去年麒麟 970 的 55 亿个增长了 25%。


人类在芯片制程上的推进已经逐渐变得困难,台积电于 2015 年开始研发 7nm 工艺,直至今年夏天才得以正式投产。目前全球掌握 7nm 工艺的厂商只有三家:英特尔、三星和台积电。


麒麟 980 凭以上特性,打破了多个世界第一。


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在展示了新产品诸多性能优势后,华为还不忘把麒麟 980 和骁龙 845 做了一个全面对比。


海外媒体 AnandTech 也于第一时间整理了麒麟 980 的主要性能参数:


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除了昨天已经发布的荣耀 Magic2 以外,余承东也宣布,麒麟 980 将搭载于华为即将发布的旗舰手机 Mate20 系列中——Mate 20 即将于今年 10 月 16 日在英国伦敦发布。由于昨天赵明曾表示其发布的荣耀 Magic2 可能还不是最终版本,因此目前看来 Mate 20 仍然会是麒麟 980 的首发手机。


一个多月之后,我们就能感受到新世代 CPU 处理器的强大动力了。


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延伸阅读:




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