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华为Kirin 985背后,藏着国产芯片的辛酸

2020-04-22
来源:人工智能架构师

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北京时间4月15日下午,华为发布荣耀30系列手机。同时登台亮相的,还有麒麟985芯片。从各方面看,都找不到这款芯片面世的理由。

一般来说,在芯片的产品线规划里,旗舰产品居于金字塔顶端,是唯一的存在,如果要推出系列,也往往是先发标准版,在市场树立威名后,再发售加强版,比如高通的骁龙8系的标准版和8系Plus版。

麒麟985显然没按这个套路出牌,而这背后,细究之下,故事满满。

01、错配的麒麟985

按荣耀总裁赵明的说法,麒麟985定位于820和990之间,换句话说,麒麟985是次旗舰产品,按照正常的市场推法,应该是先推麒麟985,再推麒麟990,但华为却是反其道而行之,让市场摸不着头脑。

麒麟985不止在发布时间上给人错配的感觉,硬件配置上更是让人看不懂。旗舰产品的配置应高于次旗舰产品,这是常识,但麒麟985的配置却高于麒麟990。

按华为公开资料,麒麟985在5G Modem、双核心 AI单元和ISP 5.0图像单元等内核上,和麒麟990保持一致,CPU大小核架构上,两款芯片也完全相同,均为ARM Cortex-A76和Cortex-A55。

差异表现在GPU内核上。麒麟985采用ARM的Mali-G77 GPU,领先麒麟990的Mali-G76整整一代。

Mali-G77 由ARM在2019年5月发布,采用全新架构,架构名为Valhall。之所以说是全新,因为从Mali-G71到Mali-G76,ARM用的一直都是Bifrost架构。

ARM在GPU内核上挤了几年牙膏,结果害苦一帮合作小伙伴,联发科、华为海思和三星的手机SoC芯片,在图像性能上,不仅遭苹果A系列无情痛殴,而且还被高通骁龙的Adreno GPU猛揍。

最近,三星Exynos芯片遭到欧洲用户联合签名抵制,同时传出手机部门放弃自家Exynos芯片,改用骁龙芯片的消息。Exynos芯片在综合性能方面落后骁龙,背后和Bifrost架构多年羸弱的性能有很大关系。

华为为补足Bifrost架构性能短腿问题,还曾推出过GPU Turbo技术,以软件形式榨取其有限的性能,缩短与苹果、高通在图形性能上的差距。

Mali-G77面世后,ARM可以摘掉图形性能贫弱的帽子了。根据官方资料,相对于Mali-G76,Mali-G77的效能提升30%、性能提升30%、机器学习性能提升60%,每平方毫米的性能较A76提升1.4倍。

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有机构测试表明,Mali-G77性能接近苹果A12芯片的GPU,超过高通现有的GPU内核Adreno 640,是一款不打折扣的旗舰级移动GPU内核。

02、公主的身子被安排丫鬟的命

麒麟985配上Mali-G77内核,仅从GPU的配置上来说,市面上认为它是麒麟820加强版的说法,既无根据,还站不住脚。

但是,具备旗舰地位的Mali-G77,却被华为海思用在了比麒麟990低半格的麒麟985上,而高半格的麒麟990使用的还是老旧的Mali-G76。换句话说,麒麟985的硬件配置居然比麒麟990还强大一些,给人感觉是产品经理喝大了。

华为这是唱的哪出戏?为了平衡硬件错配,让麒麟990跑分不那么丢脸,华为在麒麟985上不惜使用诸多压制手法:

麒麟985的CPU内核族群布局变了,没有采用麒麟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最高运行频率,大核(2.58GHz)、小核(1.84GHz)分别比麒麟990的低280MHz和110MHz。不要小看这不足0.3GHz的差距,在高通那里,0.11GHz的差距就是骁龙855和骁龙855 Plus的差别;麒麟985的GPU内核是比麒麟990先进的Mali-G77,如果两颗芯片的GPU核心数相同,麒麟990将被985捶得渣渣都不剩,于是,麒麟985的GPU内核数被定为8个,麒麟990的则是16个,16个“小矮人”以人海战术保住了旗舰的面子。

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麒麟系列芯片参数表。文中参数比较以麒麟990 5G版为基准。

可以看出,麒麟985在硬件(GPU)配置上领先麒麟990,拥有公主的身子,却被设计师硬安排上丫鬟的命运,屈居麒麟990之下。

03、国产芯片设计的一丝辛酸

以华为海思十多年的芯片设计经验,数万人的设计队伍,怎会犯如此明显的低级错误?答案只有一个,麒麟990只是一款临时过渡性产品,接班麒麟980的正宗产品其实是麒麟985。

在2019年8月23日华为的一场活动的PPT上出现了麒麟985,当时就有猜测传出,华为会推出两款芯片:麒麟985和麒麟990。时常关注华为芯片发展的人一眼可以看出,麒麟985明显是一款小改款产品,麒麟990则是全新升级的产品。

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但9月6日,华为最终揭开麒麟990的盖头时,大家却发现,它不过是内置巴龙5G基带的麒麟980+,全部缺席ARM新推出的Cortex-A77 CPU内核和Mali-G77 GPU内核。当时,华为已被美列入实体清单,ARM撤出派驻华为的工作人员,外界为此担心麒麟芯片设计可能难产,麒麟990的换汤不换药,无疑在坐实这一猜测。

华为消费者业务CEO余承东后来解释,麒麟990没有采用Cortex-A77 CPU内核,是因为发热太大。但当年底高通推出采用Cortex-A77内核的骁龙865,采用的手机证明,全新的CPU内核发热可控,性能提升明显。

由此推测,麒麟990缺席ARM全新内核,可能是一种无奈的选择。一款高端SoC芯片的完整设计周期短则两年,长则3年,很少中途冒险替换内核,因此现有的麒麟985采用全新Mali-G77 GPU内核,至少在2018年就已开始设计,它其实才是麒麟990的真身。

但当时由于实体清单出台的影响,搭载全新内核的麒麟990被摁下暂停键,随着芯片发布时间节点的逼近,无奈之下,华为海思不得不推出内置巴龙基带的麒麟980+救急。华为最初的想法可能是按照通常的命名规则,给这款小改款芯片取名麒麟985(8月23日流出的PPT),但出于市场策略考虑,又换成一个全新升级的名字“麒麟990”。

这种市场战术的精巧迂回,反映出国产芯片设计的一丝辛酸,以及未来努力的方向。

不过,略可欣慰的是,ARM后来恢复和华为海思的全面合作,携带Mali-G77 GPU内核的麒麟985相当于做出了无声的证明。同时,它也预示着,2020年的9月,华为将带来一款全新升级的麒麟旗舰芯片。


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