拿下六個全球第一！華為麒麟990 5G詳解：AI性能提升近7倍

北京時間9月6日下午，華為在中國和德國IFA展會上同步發布了最新一代的處理器——集成5G基帶的麒麟990 5G處理器。

而這款晶片也與去年發布的麒麟980一樣，拿到了6項全球第一。

1、全球首款7nm+ EUV工藝處理器

據介紹，麒麟990 5G是全球首款基於台積電7nm Plus EUV工藝的5G SoC晶片。

而根據之前台積電公布的數據顯示，與之前的7nm工藝相比，7nm+ EUV工藝，電晶體的密度可提升20%，性能能提升10%，能效也能提升15%。

得益於台積電7nm+ EUV工藝的加持，麒麟990 5G成為了世界上第一款電晶體數量超過100億的移動終端晶片，達到103億個電晶體，與此前的麒麟980相比電晶體增加44億個。

與此同時，麒麟990 5G的面積也得以能夠很好的控制。

2、全球首款集成5G基帶支持SA/NSA的5G SoC

目前，已經上市的5G智慧型手機全部都是採用的外掛5G基帶的方式來實現，不論是高通的驍龍X55，還是華為的巴龍5000，以及聯發科Helio M70目前都只是5G基帶晶片，並沒有與處理器集成在一起。

也就是說選擇採用這些5G基帶晶片，都需要外掛在手機主處理器之外，而這樣也造成了需要占據更多的主板空間，同時還需要額外的內存和電源管理等器件來配套，這也使得整體的功耗很大。

相比之下，將5G基帶晶片集成到手機SoC當中的方案才是更具優勢的，不僅能夠減少手機內部的空間占用，同時功耗、成本都可以大幅降低。

▲此前華為發布的Mate 20 X 5G手機採用的是麒麟980處理器外掛巴龍5000 5G基帶晶片的方案，而該方案不僅需要在主板上單獨為5G基帶晶片騰出一塊區域，同時還需要單獨配備一個獨立的3G內存。

而此次華為發布的麒麟990 5G則首次集成5G基帶晶片巴龍5000，這也意味著麒麟990 5G無需外掛5G晶片就能實現5G網絡，並支持SA/NSA兩種5G組網模式。

同時，5G SoC單晶片解決方案，也使得其板級面積大幅減少。

華為表示，麒麟990 5G的板級面積相比三星Exynos9825處理器+Exynos 5100 5G基帶降低了36%，比高通驍龍855處理器+驍龍X50 5G基帶的組合降低了26%。

華為消費者業務CEO余承東表示，麒麟990 5G是華為推出的全球首款旗艦5G晶片，是業內最小的5G手機晶片方案，面積更小，功耗更低。

在5G網絡速率方面，麒麟990 5G在Sub-6GHz頻段下可實現領先的2.3Gbps峰值下載速率，上行峰值速率達1.25Gbps。

疊加LTE後，更可達到下載峰值速率3.3Gbps，上行峰值速率1.32Gbps。

在5G商用初期，由於網絡覆蓋不完善，5G還面臨著弱信號場景聯接不穩定、功耗較高、高速移動場景聯接體驗不佳等挑戰。

基於在5G領域的技術積累，麒麟990 5G全面升級5G通信實力。

在5G信號較弱的場景下，麒麟990 5G推出智能上行分流設計，在視頻直播、短視頻上傳等應用場景同時使用5G和4G網絡，上傳速率提升5.8倍，優化5G上行體驗。

而為了解決5G帶來的功耗問題，麒麟990 5G率先支持BWP（Bandwidth Part）技術，在5G大帶寬條件下實現帶寬資源的靈活切換，與業界主流旗艦晶片相比，5G功耗表現優44%。

面向高速移動場景，麒麟990 5G支持基於機器學習的自適應接收機，可以實現更精準的信道測量，在時速120公里的情況下，下行速率可提升19%，實現穩定的5G聯接。

3、CPU架構不變，主頻提升

在CPU方面，或許是受到了與ARM中斷合作的影響，華為麒麟990 5G並未採用ARM最新的Cortex-A77內核，依然採用的是此前麒麟980上所採用的兩個Cortex-A76大核＋兩個Cortex-A76中核+四個Cortex-A55的架構，不過在主頻上都有所提升。

▲麒麟980的CPU內核架構

▲麒麟990 5G的CPU內核架構

根據華為公布的資料顯示，華為麒麟990 5G的兩個Cortex-A76大核主頻提升到了2.86GHz，兩個Cortex-A76中核的主頻也提升到了2.36GHz，四個Cortex-A55小核也提高到了1.95GHz。

4、全球首款集成16核Mali G76 GPU的SoC

Mali-G76是Arm在2018年6月初公布的基於Bifrost架構的GPU內核，相對於上一代的Mali-G72，Mali G76的性能密度提高了30％，這意味著GPU面積不變，性能可提高30％，或者在性能相同時，可縮小約24%的GPU面積。

其次，Mali G76的微架構效率提升了30%，這要歸功於架構內功能塊的整合。

最後，Arm為Mali G76添加了新的專用8位點積指令，使其機器學習推理能力提高了2.7倍。

雖然數月前Arm推出了最新的Mali G77 GPU，但是或許同樣是因為華為與Arm合作中斷的影響，麒麟990依然採用的是與麒麟980一樣的ARM Mali G76，不過核心數量由之前的10個提高到了16個核心。

這也使得其性能得以大幅提升。

華為表示，麒麟990 5G搭載16核Mali-G76 GPU，與業界主流旗艦晶片相比，圖形處理性能高6%，能效優20%。

全新系統級Smart Cache分流，支持智能分配DDR數據，在重載遊戲等大帶寬場景下帶寬較上一代最高可節省15%，功耗可降低12%，進一步提升GPU能效。

在遊戲方面，麒麟990 5G還升級了Kirin Gaming+ 2.0，實現硬體基礎與解決方案的高效協作。

5、全球首款大-微核NPU，AI性能提升近7倍

我們都知道，上一代的麒麟980集成的是基於寒武紀1H的IP的雙核NPU，是完全一樣的兩個NPU核心。

而此次麒麟990 5G則搭載了華為自研的達文西架構的NPU。

不過，此次麒麟990 5G所集成的NPU內核與此前麒麟810所集成達文西架構NPU內核不同，由兩個Ascend D110 Lite 和一個Ascend D100 Tiny核心組成，類似CPU大小核架構。

這樣做的好處在於，根據不同的AI模型的需要，調配相應的NPU來處理，能效更高。

華為表示，麒麟990 5G的AI性能相比此前的麒麟970提升了12倍，相比麒麟980大約提升了6.7倍，ETH 3.0跑分高達76206分，達到了高通驍龍855的2.78倍。

堪稱最強移動AI處理器。

華為表示，HiAI開放架構2.0再度升級，框架和算子兼容性達到業界最高水平，算子數高達300+，支持業界Tensorflow、Android NN等所有主流框架模型對接，為開發者提供更強大完備的工具鏈，賦能AI應用開發。

6、全球首發手機端單反級硬體降噪技術

早在麒麟970發布之時，就採用了華為自研的雙核ISP。

雙核ISP架構相比單核ISP也有明顯的優勢。

兩個ISP核心可分工合作，一個用來負責實時預覽，也就是我們看到螢幕的取景畫面，另一個負責拍照。

如果單ISP就需要同時負責預覽和拍照，則反應速度會下降，功耗也會提升。

去年發布的麒麟980則採用了新一代的自研雙核ISP，相比麒麟970在拍照處理器速度上提升了46%，能效提升了23%，延遲降低了33%。

此次，麒麟990 5G則內置最新的自研的Kirin ISP 5.0，並首次在手機晶片上實現了BM3D（Block-Matching and 3D filtering）單反級硬體降噪技術，暗光場景拍照更加明亮清晰。

相比麒麟980能效提升了15%，照片降噪能力提升30%，視頻降噪能力提升20%。

此外，麒麟990 5G還全球首發了雙域聯合視頻降噪技術，針對視頻中的噪聲混合的場景，可對噪聲進行精準分離處理，視頻拍攝無懼暗光場景。

而基於AI分割的實時視頻後處理渲染技術，視頻畫面逐幀調節色彩，讓手機視頻呈現電影質感。

小結：

總結來說，麒麟990 5G確實是目前最強的旗艦級5G SoC晶片，不僅首次集成了5G基帶晶片，成為了全球首款5G SoC（雖然三星在昨天搶先公布了Exynos 980，但是仍是紙面公布），同時還在AI、GPU和拍照/錄影性能上大幅提升。

不過，需要指出的是，可能是受美國禁令導致的華為與Arm合作中斷影響，麒麟990 5G並未採用Arm最新的Cortex-A77和Mali G77內核，只能是通過提升CPU主頻和GPU核心數量來提升CPU/GPU性能。

這也預示著，如果禁令長期持續，華為麒麟處理器後續的CPU和GPU性能的提升將會受到限制。

不過，華為仍然能夠通過ARMv8指令集來繼續改進CPU，另外在GPU方面可以考慮Imagination的最新的GPU，不過一些都還需要時間。

另外，雖然麒麟990 5G已經正式發布，但是商用可能並沒有那麼快。

雖然余承東已確認，華為旗艦新機Mate 30將在9月19日慕尼黑與消費者見面，Mate 30或將成為首款搭載麒麟990 5G的機型。

從目前其他5G手機晶片廠商，比如高通、三星、聯發科等廠商的5G SoC商用進度來看，最快也要年底才會商用，沒想到華為這次竟然如此之神速，大幅競爭對手。

不過，需要指出的是，華為也可能先紙面發布基於麒麟990 5G的Mate 30版本，實際出貨推後到年底，以此來打時間差。

當然這只是猜測，具體如何，9月19日見分曉。

編輯：芯智訊-浪客劍