麒麟990发布:全球首款旗舰5G SoC,集成5G基带

2019年09月06日   业界资讯   0条评论   7人围观过  

  9 月 6 日下午,华为在德国柏林 IFA 2019 展会上举行发布会,消费者业务 CEO 余承东以“Rethink Evolution”为主题,面向全球推出麒麟 990 系列芯片,包括麒麟 990 和麒麟 990 5G 两款。其中麒麟 990 5G 被定义为全球首款旗舰级 5G SoC,也是首款把 5G 基带集成进 SoC 的移动芯片,采用 7nm+ EUV 工艺,晶体管数量达 103 亿个。

  看点集中在三处:把巴龙 5000 基带集成进 SoC,无需外挂 5G 芯片,同时支持 NSA/SA 双架构与 TDD/FDD 全频段;首次在旗舰 SoC 上使用自研达芬奇架构 NPU,最高主频 2.86GHz;7nm+ EUV 工艺走向商用。在 5G 商用部署初期,围绕组网路线与“真假 5G”的争论仍在继续,麒麟 990 5G 因此被赋予了路线表态的意味。

华为麒麟990 5G SoC芯片示意

IFA 柏林:把 5G 基带塞进 SoC 的发布会

  这一代麒麟被拆成两颗:麒麟 990 和麒麟 990 5G,两者大部分规格一致,除是否支持 5G 外只有微小区别。华为把 5G 版的输出概括为四大特性:集成的巴龙 5000 基带、业界最高 AI 算力的 NPU、2.86GHz 主频以及全新 Kirin ISP 5.0。

  按华为的说法,麒麟 990 5G 是业内最小的 5G 手机芯片方案,也是业界首个全网通 5G SoC,率先支持 NSA/SA 双架构。首发机型将是华为 Mate 30 系列,华为方面已宣布该系列将于本月晚些时候在慕尼黑发布。

7nm+ EUV:第二代 7nm 到底新在哪

  麒麟 980 是全球首款采用 7nm 制程的移动芯片,但那一代 7nm 用的仍是 DUV 深紫外光刻,被称作第一代 7nm。麒麟 990 5G 所用的 7nm+ 是第二代 7nm,关键变化就是改用 EUV 极紫外光刻。今年 5 月,7nm+ 工艺量产的消息已经公布,这是移动处理器第一次量产 EUV 光刻。

  光源波长越短,光刻能曝光的尺寸就越小:DUV 中最先进的是 ArF 准分子激光,波长 193nm,而 EUV 的波长可到 13.5nm。代价是难度——EUV 光刻机的光效率只有 2% 左右,有源功率仅 250W,还必须在真空环境下工作;为推进量产,华为称做了超过 5000 次验证。

  体现在晶体管上,麒麟 990 的芯片面积相比麒麟 980 基本没变,晶体管数量却增加 44 亿个,达到 103 亿个,成为首款超过 100 亿晶体管的移动终端芯片;华为给出的数据是晶体管密度提升 18%、能效提升 10%。这些百分比目前都是官方口径,实际续航与发热还要等首发机型上市后检验。

从外挂到集成:5G SoC 的意义与难度

  在麒麟 990 5G 之前,市面上已能买到 5G 手机,但它们无一例外采用外挂 5G 基带方案:5G 调制解调器与处理器分开封装,数据要先经基带再交给处理器,环节多、时延与功耗也随之增加。把 Modem 集成进 SoC 内部,需要解决兼容性、功耗以及基带对其他部件的干扰等问题,难度更大,但数据交换更直接,面积也更小。

  通信能力上,麒麟 990 5G 在 Sub-6GHz 频段下实现 2.3Gbps 峰值下载速率,上行峰值速率 1.25Gbps;叠加 LTE 后,下载峰值速率可达 3.3Gbps,上行峰值速率 1.32Gbps。华为给出的对比是,相比传统的 4G SoC 加 5G Modem 方案,功耗表现优 20%。

  针对使用难点,华为还给出几组数据:高速移动场景下下行速率提升 19%,靠的是基于机器学习的信道模型匹配;5G 弱信号场景下用智能上行分流技术借助 LTE 补充上行,上传速率可提升 5.8 倍;同时率先支持 BWP 技术,与业界主流旗舰芯片相比 5G 功耗表现优 44%。此外,5G 版支持双卡 5G 体验,可实现 5G 数据加 4G 通话。

2.86GHz 主频与达芬奇 NPU:性能数字怎么看

  CPU 方面,华为给出的规格是 2 大核加 2 中核加 4 小核的三档能效架构,最高主频 2.86GHz;而发布会后的部分报道则描述为 4 个 A76 大核加 4 个 A55 小核,两种口径并不一致。GPU 采用 16 核 Mali-G76,是业界首款 16 核 GPU,官方称相比业界主流旗舰芯片性能提升 6%、能效提升 20%,游戏侧升级到 Kirin Gaming+ 2.0。

  NPU 是这一代改动最大的部分:麒麟 990 5G 是首款采用达芬奇架构 NPU 的旗舰级 SoC,采用大核加微核架构,由 Ascend D110 Lite 和 Ascend D100 Tiny 组成,分别面向大算力场景与超低功耗应用。华为公布的数据包括:AIBenchMark 跑分达到麒麟 980 的 476%,支持超过 300 个 AI 算子;双大核相较业界其他旗舰 AI 芯片性能优势达 6 倍、能效优势达 8 倍,而只用微核工作时手机一天的耗电量不到 5%。

  达芬奇架构此前已在麒麟 810 上首发,麒麟 990 的 3D Cube 立体阵列达到 16×16×16、共 4096 个计算单元。影像侧升级到 Kirin ISP 5.0,首次在手机芯片上实现 BM3D 单反级硬件降噪,并首发双域联合视频降噪与基于 AI 分割的实时视频后处理渲染;华为给出的 ISP 5.0 能效提升为 15%,照片降噪 30%,视频降噪 20%。

NSA 与 SA:双模支持背后的路线主张

  麒麟 990 5G 率先支持 NSA/SA 双架构,也是业界首个全网通 5G SoC,同时向下兼容 4G/3G/2G 等多种网络制式。在 5G 商用部署初期,围绕两种组网方式的讨论一直在继续,终端能否同时支持双模也成为选购关注点,华为由此把“双模加集成”作为 5G 版的核心卖点。

  这种表态背后是华为的端到端位置:其在 5G 上的研发时间超过 10 年,向 3GPP 提交的 5G 标准提案已超过 18000 个,5G 核心专利占比超过 20%。从网络、芯片到终端的完整链条,让它在“外挂还是集成”的争论中更愿意押注集成;不过路线之争最终仍要由网络建设与用户的速率体验来回答。

麒麟 990 与麒麟 990 5G:差别与待验证之处

  麒麟 990 和麒麟 990 5G 是同一场发布会上推出的两颗独立产品:4G 版本面向尚未大规模铺设 5G 网络的市场,5G 版本则是主角,这种“一个系列两条腿”的做法,让终端厂商在不同市场上不必强行绑定 5G。

  需要冷静看待的地方同样存在。其一,103 亿晶体管、7nm+ EUV 与集成基带带来的复杂度,意味着成本和良率压力不会小;其二,当前 5G 商用网络部署尚不健全,芯片的速率优势能被感知多少,取决于网络覆盖与资费;其三,官方公布的性能与功耗提升大多以百分比呈现,尚缺第三方实测。麒麟 990 系列将在 Mate 30 系列上首发,真实表现要等终端上市后才有答案。

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