北京时间10月22日晚8点,华为发布了2020年度旗舰智能手机Mate 40系列,包括基础版Mate 40、大杯Mate 40 Pro、超大杯Mate 40 Pro+,以及最高端的保时捷版Mate 40 RS四款产品。
不过,今年不同寻常之处在于,面对美国禁令的持续打压,华为的智能手机面临无芯可用,麒麟芯片面临无厂可造的困局,因此这次发布会公布的随Mate 40系列搭载的麒麟9000芯片,可能是“绝唱”。
在此背景下,麒麟9000会不会是华为凝聚多年设计功力的集大成之作?
.拿到ARM最新的GPU内核.
麒麟9000有两处比较引人注目的亮点。首先是采用台积电刚刚量产的5nm工艺制程,这是行业内最先进的芯片生产工艺,目前被采用的,除了麒麟9000,就是苹果的A14芯片。因为采用先进工艺制程,麒麟9000可以在有限的面积内,塞进更多的晶体管。根据华为的说法,麒麟9000的晶体管数量达到153亿个,比A14芯片多30%
多出的30%,有相当一部分用在了内置的巴龙基带上,而A14芯片由于是外挂高通X55基带,所以晶体管数量要少的多。基带集成的好处是可以减少布板面积,多塞电池和其它配件。iPhone 12的电池容量缩水,外挂基带算一个重要原因。
麒麟9000的另一个亮点是搭载了ARM最新的Mali-G78 GPU内核,这是一款有内涵的IP
在移动显示芯片领域,玩家主要有三个,高通、苹果和ARM。ARM由于有IP授权的优势,对亲儿子Mali-G系列显示芯片的推广一直不遗余力,加上联发科和华为是Mali-G系列图形芯片的铁杆客户,因此近年来随着两家公司在移动市场的扩张(联发科在3G时代跌到后,又慢慢爬起来),帮助ARM逐渐追上了苹果、高通,终结了Mali-G71的火炉称号,从Mali-G72开始走向成熟。
正因为如此,近年来,ARM在移动显示芯片上的迭代动作更为频密,IP的可用性越来越高,而Mali-G78就是ARM一款全新的移动显示芯片内核,发布于2020526日。
考虑到SoC芯片设计的时间紧迫性,华为海思应该在去年底就拿到了ARM的最新GPU IP授权,这说明双方的合作还在正常进行。
Mali-G78采用和Mali-G77相同的Valhall架构,最大的改进是特别针对5nm工艺制程优化,并将计算单元(核)从16个增加到最多24个,这也是发布会上,Mate 40能大步超越竞争对手的原因,毕竟采用了最新的GPU内核。
.为何没用最新的A78 CPU内核.
在2020年526日,ARM不止发布了Mali-G78,还有最新的CPU IPCortex-X1Cortex-A78。其中,Cortex-A78Cortex-A77的迭代产品,后者被骁龙865采用。麒麟9000既然采用了Mali-G78,按理也应采用同时发布的Cortex-A78,以超越骁龙865
但麒麟9000并没有搭载最新的Cortex-A78 CPU内核,而是采用和骁龙865相同的Cortex-A77内核,这是为什么?
最大的可能与Cortex-A78的升级幅度不算大有关。按ARM的说法,在单个大核保持满载1W的功耗时,5nm工艺生产的Cortex-A78可达到3GHz,而7nm工艺生产的Cortex-A77能跑到2.6GHz,两者频率差距大约为15.4%,性能差距大约是20%。也就是说,Cortex-A78的性能主要靠频率提升,频率提升又主要靠5nm的工艺制程支撑。
ARM宣称的相同性能下,5nmCortex-A787nmCortex-A77功耗降低了50%,但前提条件是,Cortex-A78的频率降到了2.1GHz,这个频率用到中核上都嫌低了,因为骁龙865的中核频率就达到了2.84GHz。也就是说,Cortex-A78要大幅省电,性能也几乎打骨折。所以,Cortex-A78相比成熟的Cortex-A77,显得比较鸡肋。
另外,在ARM的布局里,未来大力推的将是全新的IP Cortex-X1,一种更加定制化的CPU内核,现有的CPU内核仅能在缓存大小上定制,芯片集成设计公司的发挥空间太小了,难以应对苹果A系列芯片的压力。从这个角度看,Cortex-A78的地位确实没那么重要,也是华为海思没有采纳的原因。
现在智能手机肉眼可见的趋势是,游戏娱乐、拍照和AI化,与之相关的GPUNPU(人工智能芯片)才是角逐的焦点。麒麟9000将设计的重心放到了加强图形显示和AI上面,采用最新的GPU内核Mali-G78,并将计算单元(核)的数量飙到公版上限的24个,神经引擎(NPU)的核数也增加了,采用“1大两小”的3核布局,ISP也增加到4核。如此一来,华为手机才有了叫板骁龙系手机的资本。
简单说,麒麟9000现有的CPUGPUNPU内核布局,是追求从核心需求(卖点)出发的结果,所以才放弃Cortex-A78内核,采用更成熟的Cortex-A77
类似的策略还体现在苹果A14芯片的设计上。根据苹果公司公布的信息换算,A14芯片CPU部分的性能比上一代提升16.6%GPU部分性能提升8.3%,相比A13提升幅度并不大。提升最大的是NPU部分,也就是神经网络引擎,从A138核提高到16核,机器学习性能提升到A132倍。
要知道,搭载A14的iPhone 12主要卖点是Face ID和拍照,都离不开机器学习,尤其拍照需要的深度融合、智能HDR等技术,更需要人工智能深度参与,因此A14将升级重点放在神经网络引擎上也就可以理解了。
.自主SoC芯片设计的遗憾.
从上面的内容可以看出,能自主设计SoC芯片是多么重要,需要什么就设计什么,可以保证核心卖点精确命中市场需求,而购买第三方芯片则只能是有什么买什么,还无法保证产品差异化。
目前有一种比较普遍的看法,认为企业购买IP搞芯片集成设计,算不上真正的自研,真正的自研是从IP到集成全部自己搞。这种观点违背了行业发展规律,因为在移动芯片领域,目前还没有一家公司可以做到,而IP设计和集成设计分离,正是行业发展的结果。
其实,在智能手机存量竞争的当下,争论SoC芯片集成设计和IP设计孰优孰劣已无意义,重要的是能打造出差异化产品,强化核心竞争力。现在智能手机一线品牌中,冲到最前面的苹果、三星和华为,都是能自主设计SoC芯片的品牌,这不就证明了自主设计SoC芯片的价值吗?
智能手机的竞争趋势已经愈来愈明朗,谁能自主设计SoC芯片,谁才会真正站上高端。苹果自主设计的芯片正从手机、智能穿戴设备,扩充到PC,种类从SoC芯片发展到安全、近场通讯芯片,再叠加操作系统,导致软硬件结合的优势至今未被撼动。
华为通过芯片自主设计,逐渐站到了国际赛道上,对国产手机是一种正面导向,目前小米、OPPO和vivo都有自主设计芯片的打算,但如果因为打压使麒麟芯片成为绝唱,对发展中的国产手机SoC芯片业来说,难免是一个挥之不去的遗憾。
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