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華為Kirin 985背后,藏著國產芯片的辛酸

人工智能架構師 2020-04-21 13:58



北京時間4月15日下午,華為發布榮耀30系列手機。同時登臺亮相的,還有麒麟985芯片。從各方面看,都找不到這款芯片面世的理由。

一般來說,在芯片的產品線規劃里,旗艦產品居于金字塔頂端,是唯一的存在,如果要推出系列,也往往是先發標準版,在市場樹立威名后,再發售加強版,比如高通的驍龍8系的標準版和8系Plus版。

麒麟985顯然沒按這個套路出牌,而這背后,細究之下,故事滿滿。


01、錯配的麒麟985

按榮耀總裁趙明的說法,麒麟985定位于820和990之間,換句話說,麒麟985是次旗艦產品,按照正常的市場推法,應該是先推麒麟985,再推麒麟990,但華為卻是反其道而行之,讓市場摸不著頭腦。

麒麟985不止在發布時間上給人錯配的感覺,硬件配置上更是讓人看不懂。旗艦產品的配置應高于次旗艦產品,這是常識,但麒麟985的配置卻高于麒麟990。

按華為公開資料,麒麟985在5G Modem、雙核心 AI單元和ISP 5.0圖像單元等內核上,和麒麟990保持一致,CPU大小核架構上,兩款芯片也完全相同,均為ARM Cortex-A76和Cortex-A55。

差異表現在GPU內核上。麒麟985采用ARM的Mali-G77 GPU,領先麒麟990的Mali-G76整整一代。

Mali-G77 由ARM在2019年5月發布,采用全新架構,架構名為Valhall。之所以說是全新,因為從Mali-G71到Mali-G76,ARM用的一直都是Bifrost架構。

ARM在GPU內核上擠了幾年牙膏,結果害苦一幫合作小伙伴,聯發科、華為海思和三星的手機SoC芯片,在圖像性能上,不僅遭蘋果A系列無情痛毆,而且還被高通驍龍的Adreno GPU猛揍。

最近,三星Exynos芯片遭到歐洲用戶聯合簽名抵制,同時傳出手機部門放棄自家Exynos芯片,改用驍龍芯片的消息。Exynos芯片在綜合性能方面落后驍龍,背后和Bifrost架構多年羸弱的性能有很大關系。

華為為補足Bifrost架構性能短腿問題,還曾推出過GPU Turbo技術,以軟件形式榨取其有限的性能,縮短與蘋果、高通在圖形性能上的差距。

Mali-G77面世后,ARM可以摘掉圖形性能貧弱的帽子了。根據官方資料,相對于Mali-G76,Mali-G77的效能提升30%、性能提升30%、機器學習性能提升60%,每平方毫米的性能較A76提升1.4倍。

有機構測試表明,Mali-G77性能接近蘋果A12芯片的GPU,超過高通現有的GPU內核Adreno 640,是一款不打折扣的旗艦級移動GPU內核。


02、公主的身子被安排丫鬟的命

麒麟985配上Mali-G77內核,僅從GPU的配置上來說,市面上認為它是麒麟820加強版的說法,既無根據,還站不住腳。

但是,具備旗艦地位的Mali-G77,卻被華為海思用在了比麒麟990低半格的麒麟985上,而高半格的麒麟990使用的還是老舊的Mali-G76。換句話說,麒麟985的硬件配置居然比麒麟990還強大一些,給人感覺是產品經理喝大了。

華為這是唱的哪出戲?為了平衡硬件錯配,讓麒麟990跑分不那么丟臉,華為在麒麟985上不惜使用諸多壓制手法:

麒麟985的CPU內核族群布局變了,沒有采用麒麟990的“4大核+4小核”的形式,而是“1大核+3中核+4小核”;降低麒麟985的CPU最高運行頻率,大核(2.58GHz)、小核(1.84GHz)分別比麒麟990的低280MHz和110MHz。不要小看這不足0.3GHz的差距,在高通那里,0.11GHz的差距就是驍龍855和驍龍855 Plus的差別;麒麟985的GPU內核是比麒麟990先進的Mali-G77,如果兩顆芯片的GPU核心數相同,麒麟990將被985捶得渣渣都不剩,于是,麒麟985的GPU內核數被定為8個,麒麟990的則是16個,16個“小矮人”以人海戰術保住了旗艦的面子。

麒麟系列芯片參數表。文中參數比較以麒麟990 5G版為基準。

可以看出,麒麟985在硬件(GPU)配置上領先麒麟990,擁有公主的身子,卻被設計師硬安排上丫鬟的命運,屈居麒麟990之下。


03、國產芯片設計的一絲辛酸

以華為海思十多年的芯片設計經驗,數萬人的設計隊伍,怎會犯如此明顯的低級錯誤?答案只有一個,麒麟990只是一款臨時過渡性產品,接班麒麟980的正宗產品其實是麒麟985。

在2019年8月23日華為的一場活動的PPT上出現了麒麟985,當時就有猜測傳出,華為會推出兩款芯片:麒麟985和麒麟990。時常關注華為芯片發展的人一眼可以看出,麒麟985明顯是一款小改款產品,麒麟990則是全新升級的產品。

但9月6日,華為最終揭開麒麟990的蓋頭時,大家卻發現,它不過是內置巴龍5G基帶的麒麟980+,全部缺席ARM新推出的Cortex-A77 CPU內核和Mali-G77 GPU內核。當時,華為已被美列入實體清單,ARM撤出派駐華為的工作人員,外界為此擔心麒麟芯片設計可能難產,麒麟990的換湯不換藥,無疑在坐實這一猜測。

華為消費者業務CEO余承東后來解釋,麒麟990沒有采用Cortex-A77 CPU內核,是因為發熱太大。但當年底高通推出采用Cortex-A77內核的驍龍865,采用的手機證明,全新的CPU內核發熱可控,性能提升明顯。

由此推測,麒麟990缺席ARM全新內核,可能是一種無奈的選擇。一款高端SoC芯片的完整設計周期短則兩年,長則3年,很少中途冒險替換內核,因此現有的麒麟985采用全新Mali-G77 GPU內核,至少在2018年就已開始設計,它其實才是麒麟990的真身。

但當時由于實體清單出臺的影響,搭載全新內核的麒麟990被摁下暫停鍵,隨著芯片發布時間節點的逼近,無奈之下,華為海思不得不推出內置巴龍基帶的麒麟980+救急。華為最初的想法可能是按照通常的命名規則,給這款小改款芯片取名麒麟985(8月23日流出的PPT),但出于市場策略考慮,又換成一個全新升級的名字“麒麟990”。

這種市場戰術的精巧迂回,反映出國產芯片設計的一絲辛酸,以及未來努力的方向。

不過,略可欣慰的是,ARM后來恢復和華為海思的全面合作,攜帶Mali-G77 GPU內核的麒麟985相當于做出了無聲的證明。同時,它也預示著,2020年的9月,華為將帶來一款全新升級的麒麟旗艦芯片。



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