Huawei 華為 海思麒麟 Kirin 955處理器綜述和性能體驗 [農步祥]

Huawei 華為 海思麒麟950處理器

高通新高端處理器均由三星代工，而AMD的新一代處理器和GPU也早已確定採用三星/GF的14nm FinFET工藝，台積電的16nm產能出現了相對的空餘，國產處理器廠商也適時與台積電合作，直接一步到位，從相對較老的28nm HKMG/LP工藝大幅升級解決處理器和基帶的性能功耗等瓶頸。

目前台積電針對移動平台的16nm工藝主要有FinFET+以及FinFET PFC，前者主要是華為海思麒麟950/955系列處理器，而後者則是近期公布的聯發科曦力P20以及展訊SC9860。

FinFET MOSFET結構

FinFET是FinField-EffectTransistor[鰭式場效電晶體]的縮寫，屬於多閘級電晶體工藝的一種，其主要特點是微觀電路中導電通道被包在矽「鰭」中。

在2002年台積電的實驗性測試電路中，FinFET電晶體電路的閘長就已經可以控制至25nm，英特爾從22nm開始也採用了FinFET工藝。

而麒麟950、955使用的16nm FinFET+是相對台積電為蘋果代工A9處理器的16nm FinFET工藝改進版本。

整體來說其實和三星、英特爾的14nm FinFET並沒有什麼差距，基本可以看作是同一級別的水準。

ARM Cortex-A72架構圖 —— 來自ARM官方網站

ARM Cortex-A53處理器架構[來自ARM官網]

目前來看，最能體現台積電16nm工藝先進性和高性能的產品代表，自然還是nVIDIA最新上市的Geforce 1080。

但手機顯然不需要額定功率500瓦的PC電源，低功耗是移動產品最優先追求的目標。

麒麟955是台積電16nm FinFET+工藝的首個正式商用產品，採用8核心ARM Cortex-A72+A53架構，其中4個A72大核心主頻高達2.5GHz，4個A53核心主頻最高1.8GHz，相比高通的驍龍820，海思麒麟955的核心數量更多，運行頻率也更高。

此外麒麟955還有一顆被稱為「微智核i5」的低功耗核心，作用類似於蘋果的M9協處理器，用於處理手機的各種感應器數據。

ARM Mali-T880介紹 —— 來自網際網路

麒麟955的圖形單元[GPU]同樣來自ARM的技術，Mali-T880，運行頻率900MHz，支持OpenGL ES3.2、Vulkan 1.0和DirectX 11，為了滿足P9的雙攝像頭設計帶來更高的圖像處理負擔，麒麟955的ISP性能相對950得到了增強。

ARM的圖形單元技術水平相對高通、PowerVR都要稍弱一些，當然對於手機應用來說已經綽綽有餘。

至於移動VR，顯然目前的移動圖形技術水平實在難以滿足性能需求，也只能看看全景視頻和圖像了。

而且驍龍820、Tegra X1等處理器，占據了整個處理器SoC面積核心的大部分[其實英特爾的高端桌面處理器也是如此]，也是主要的發熱大戶。

視頻解碼是海思處理器的傳統強項，麒麟955支持主流的HEVC[H.265]、H.264以及其它過去常用的視頻編碼格式，最高解析度4K，對於手機而言完全足夠。

Huawei 華為 P9 智慧型手機 - 播放720p MPEG4視頻

Huawei 華為 P9 智慧型手機 - 播放4K MPEG4視頻

Huawei 華為 P9 智慧型手機 - 播放HEVC[H.265]視頻

Huawei 華為 P9 智慧型手機 - 播放HEVC[H.265]視頻

基帶可以說是華為海思處理器的最大優勢之一，這種優勢不單體現在連接性能和網絡兼容性上，得益於TDD-LTE標準的主流化，華為的網絡產品也隨著TDD-LTE的網絡推廣遍布四海。

手持4G通信專利的華為，其移動處理器和基帶產品進入歐美的門檻相對聯發科要低得多，在英國的市場尤為成功，這也是華為把P9的發布會放在倫敦的重要原因。

P9支持三網全通和雙卡雙待，LTE數據上/下行分別為Cat4和Cat6標準，無線部分支持802.11ac高速網絡、藍牙4.2以及短距離超低功耗藍牙傳輸規範BLE，定位系統支持GPS、格洛納斯和北斗。

麒麟950/955的配套音頻CODEC為HI6402，支持24bit96kHz高音音頻規範[但作業系統並不支持]。

儘管海思的晶片業務很多，移動處理器也不是其優勢產品項目，處理器架構除基帶部分，基本來自成熟的開放設計方案，但隨著近年來華為手機市場表現的進步，其移動設備市場的份額也在逐步提升，而且華為海思一直視為國產商用處理器的代表性品牌，大家對麒麟的性能還是有著相當高的期望，而且麒麟955的架構和工藝水準，已經和三星Exynos8890、驍龍820完全處在同一起跑線上。

理論性能測試

Huawei 華為 P9 智慧型手機 - 《Geekbench 3》測試成績

Huawei 華為 P9 智慧型手機 - 《PCMark》測試成績

Huawei 華為 P9 智慧型手機 - 《3DMark》Ice Storm Unlimited測試成績

Huawei 華為 P9 智慧型手機 - 《3DMark》測試成績

Huawei 華為 P9 智慧型手機 - Geekbench3理論性能測試排名

Huawei 華為 P9 智慧型手機 - 3DMark理論性能測試排名

麒麟955的CPU性能表現優秀，較高的主頻和核心數量的優勢相比高通驍龍820領先幅度不小，而且從PCMark測試中可以看到，P9可將CPU的運行至最高值2.5GHz。

綜合性能表現也不錯，PCMark得分明顯高於驍龍820和652平台。

而圖形性能相對高通和三星較弱，理論GPU性能相比驍龍810落後20%。

與Tegra4相當的圖形性能在目前的手機主流應用環境也完全可以滿足，並不會出現像過去K3v2那樣性能和兼容性都較差的尷尬。

有觀點認為P9的性能難以滿足未來熱潮移動VR的需求，但實際上能真正滿足移動VR需求的移動處理器還遠未出現，受限於渲染效率和圖形處理性能，即使是驍龍820在VR遊戲和PC無線顯示應用中都很難達到令人滿意的流暢度和清晰度。

如果只是滿足於全境視頻和靜態圖像，那麼目前2000元級別主流手機產品的瓶頸就只有VR視頻和圖片所需要的海量存儲空間和螢幕了。

而且P9的IPS NEO面板螢幕色彩、解析度、刷新率和餘暉等關鍵技術指標和實際表現相比AMOLED有明顯差距，並不適合VR應用。

總結和展望

由於海思麒麟處理器僅用在華為手機上，並沒有普遍性，公開的技術資料也非常少。

得益於台積電16nm FinFET+工藝的實力，麒麟955的綜合性能表現是當前移動處理器的高端水準，基本符合P9的價格定位。

除了955外，海思還有一款面向千元級手機市場的麒麟650，同樣也採用了16nm FinFET+工藝，8核心Cortex-A53核心。

藉助華為品牌的影響力，麒麟950/955獲得了不錯的市場表現，海思處理器性能已經不再是華為手機的主要瓶頸，綜合性能相比聯發科已經領先，面對三星、高通的高端產品也是互有勝負。

但智慧型手機是一個綜合應用設備，華為若想要在高端消費市場獲得更好的口碑，除了性能和外觀設計，螢幕、拍照、音質等應用表現也是非常重要的因素，以華為手機目前的市場地位和供應商話語權，完全可以做得更好，為Google代工的Nexus 6P就是很好的技術參考對象。