华为麒麟9000解读:首款5nm集成5G芯片 也是最强麒麟芯

新浪数码 苏航

10月30日,华为正式在国内发布新一代Mate旗舰手机Mate40系列。与往年一样,Mate40 Pro和Mate40 Pro+搭载了海思最新旗舰SoC麒麟9000;与往年不同,新一代麒麟芯片来得要晚一些,这其中有疫情的影响,也有众所周知的原因。

无论如何,华为Mate40系列手机顺利发布,而麒麟9000也如历代麒麟旗舰SoC一样,成为新机的最大看点之一。只是芯片能力的提升,往往是消费者不容易感知的。事实上除了流畅不卡顿,游戏更畅快,一款芯片的能力还决定了智能手机的网络、摄影等多方面的综合表现。

国内发布会前,新浪数码参加了一场关于麒麟9000芯片的沟通会,通过华为芯片和硬件战略Fellow艾伟的讲解,对麒麟9000这款芯片有了一个更深的理解。下面我们就谈谈这颗芯片究竟提升在哪?

一、麒麟9000将华为5G发挥到极致

为什么叫麒麟9000?这个问题华为没有给出一个明确答案,但毫无疑问,它是目前最强大的麒麟芯片,也是全球首款5纳米制程工艺的5G SoC。这其中包含两个信息,第一,5纳米制程工艺是目前最先进的技术,只有苹果A14和麒麟9000采用了这一工艺。

第二就是5G,和麒麟990 5G一样,麒麟9000将5G基带和芯片集成在了一起,而不是额外挂载基带的模式。集成的好处在于可以节省主板空间,给寸土寸金的手机空间腾出位置。

虽然麒麟9000集成的依然是麒麟990 5G的那颗巴龙5000基带,但是华为在5G方面做了升级。如今的麒麟9000支持5G SA双载波聚合技术,在Sub-6GHz的5G网络下行速率达到4.6Gbps,上行速率为2.5Gbps。这一数字是骁龙865+ 5G和采用骁龙X55基带的苹果A14仿生芯片的2倍,与同样采用双载波聚合技术的联发科技天玑1000+几乎一致。

当然,这只是实验室中的数据。实际生活中,华为手机的优势体现在5G连接的稳定性上,速率方面由于有运营商的运作,各类5G手机几乎都是一个水准。但不管怎么说,在5G技术方面,麒麟9000保持着一个领先的水准。

而得益于5纳米制程工艺,麒麟9000拥有153亿个晶体管,苹果A14仿生芯片则有118亿个晶体管。其实,晶体管的数量并不完全代表芯片的能力,最还要看这几百亿的的晶体管能带来什么。5G网络只是其中一个方面,接下来我们说说性能。

二、GPU性能拉满 NPU玩转视频处理

麒麟9000的CPU采用了三丛架构,其中包括1个A77超大核,频率达到3.13Ghz;3个A77大核,频率为2.54GHz;以及4个A55小核。这一套看起来颇为复杂的组合,让麒麟9000的性能提升10%,能效提升25%。

更大的提升在于GPU,麒麟990 5G的GPU为16核Mali-G76,而麒麟9000的GPU则采用了24核Mali-G78,性能直接提升52%,能效提升50%。更强大GPU意味着在游戏方面有更大优势。这一点在我们测试Mate40 Pro游戏性能时有所体现,在《原神》游戏的复杂场景中,Mate40 Pro有相对稳定的帧率。

华为也分享了一些游戏数据,这些数据显示,搭载麒麟9000的手机在同样画质高开的游戏中,能保证更高的帧率和更低的功耗。

另一方面,麒麟9000 NPU也有大幅改进,达芬奇架构升级到2.0,算力翻倍。在苏黎世联邦理工学院的AI Benchmark榜单中,华为神经网络的算力排在第一位。

在芯片的AI方面,华为算是一个开拓者。2017年麒麟970率先引入NPU的概念,而后麒麟980又引入双核NPU,麒麟990则是第一代达芬奇架构。在这一代代升级过程中,其它芯片厂商也开始注重神经网络运算,不管是骁龙的DSP概念,还是天玑的APU,都着力在神经网络上。

更强的NPU意味什么呢?最直接的表现是图片处理速度。过去麒麟970处理2000张照片需要60秒,而麒麟9000只需要1秒。速度上的提升直接导致应用场景的变化。如果说过去它的算力只能处理静态图片,那么现在它可以处理动态的视频了。

因为处理速度变快,过去处理2000张照片的时间,能处理更多画面,而这些画面连贯在一起就是一段视频。如果算力不够,处理视频时就不能达到实时的效果,进而出现掉帧的情况。

华为举了一个让视频实时卡通化的功能,通过NPU的能力,实时提取画面的轮廓,优化细节纹理,让一段视频卡通化。不过这个功能目前还有商用,却代表了麒麟9000所拥有的实力。

另一个例子是AI视频实时超分,利用算法提升低分辨率视频的画质,官方数据显示它能让标清接近超清画质,高清接近蓝光画质。目前这功能需要第三方视频App的适配,华为只是提供了这样的芯片能力。

此外,借助达芬奇微核架构2.0,Mate40 Pro还能实现一些有趣的功能,例如当用户眼睛对着手机时,手机会自动识别,开启息屏显示。这需要手机芯片随时待命,而达芬奇微核架构2.0的好处就在这体现出来,全天候待机耗电只有3mA。

三、ISP+NPU从照片转向实时视频

智能手机芯片能力的提升,对手机拍摄体验也有很大改善。应该说这是智能手机的特色,手机摄影不仅依靠的是摄像头、传感器这样的硬件,还依赖于算法,而芯片的计算能力也决定了算法优化的体验。

过去华为已经将NPU的AI算法和ISP结合,共同处理照片拍摄,如今这一能力带到了视频方面。即便是融入AI算法,再加上ISP对画面颜色、亮度还原,也能保证实时出片,同时提升暗光视频的细节。在逆光场景拍摄视频,这套组合拳也能做到实时HDR视频合成。

ISP+NPU融合架构

麒麟9000在影像能力上的提升主要体现在视频。其实前几代麒麟旗舰芯片已经开始向视频方向转变,如今麒麟9000则将视频优化进一步加强,至于能做出哪些应用还要看开发者们。

四、华为畅想的虚拟世界未来

在华为的构想中,芯片还有一个重要使命——“理解”这个世界。怎么理解呢?通过达芬奇为何架构2.0感知世界,比如上面提到的识别用户是否在盯着手机;再通过ISP和摄像头看到世界;再通过AI算法和ISP看清世界,最后通过AI+AR的方式看懂世界。

听上去有些玄学。华为构建了一个实时环境感知平台,简单说就是AR能力。目前这个平台借助ToF传感器,能够测量人的身高,物体的现状,即便是不规则物体也能估算出它的最小体积。相当于华为芯片提供了一个AR平台,并开放给开发者。

华为希望在未来智能手机成为实时环境感知的终端,再借助5G将获得数据交给云端,完成海量信息处理,把虚拟世界和真实世界结合在一起。这个过程也许需要两年甚至更久,而麒麟芯片将起到至关重要的作用。

写在最后:

在沟通会最后,华为播放了一段芯片历程的影片。从最初的K3V1到麒麟910,再到如今的麒麟9000,华为每一颗芯片都有自己的特点,并且逐渐从追赶做到了隐隐超越对手。在这个过程中,麒麟芯片慢慢成为了华为手机的特色。

尽管余承东说,今年可能是最后一代华为麒麟高端芯片,但从麒麟9000这颗芯片上,我们还是看到了华为对未来智能手机的规划和预演。如果未来再没有麒麟芯片,我想这对于智能手机芯片行业和广大消费者来说,都将是个很大的遗憾。

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