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[原创] Kirin970震撼世界,中国芯里程碑突破

半导体行业观察 ·2017-09-03 13:13·半导体行业观察
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从 智能手机爆的发开始,手机的硬件配置也在以迅雷不及掩耳的速度在快速迭代。伴随着智能手机的军备大战,高通骁龙、德州仪器 OMAP、三星 Exynos、英伟达 Tegra、苹果 A 系列、华为麒麟、联发科 Helio 等 SoC 品牌也逐渐为普通消费者所知晓。


大浪淘沙,在多年的智能手机 SoC 厮杀中,有的品牌已经退出了这个市场,而有的则以自己特有的姿势在这个市场站稳了起来。前者的代表是德州仪器,而说起后者的代表,华为麒麟可算一个。


9月2日消息, 华为在2017年德国柏林国际消费类电子产品展览会(IFA BERLIN 2017)发布华为首款人工智能(AI)移动计算平台——麒麟970 ,同时华为消费者业务CEO余承东在大会官方论坛发表主题演讲,全面阐释了华为消费者业务的人工智能战略。



8年造芯之路

事实上, 早在1991年,华为就成立了ASIC设计中心 ,据业内人士介绍,该设计中心可以看做是海思的前身,主要是为华为通信设备设计芯片。


之后,随着欧洲逐渐开始进入3G时代,2004年,华为成立了海思半导体,准备从3G芯片入手,并且将产品先后打入了沃达丰、德国电信、法国电信、NTT DoCoMo等全球顶级运营商,销量累计近1亿片,与当时的3G芯片老大高通大概各占据了一半的市场份额。


2009年,K3v1发布, 这是海思成立以来,发布的第一款智能手机芯片。但由于技术上的不成熟导致这款芯片最终没有走向市场化,但这颗芯片却开启了海思后面八年的“狂奔模式”。


2012年,华为正式发布K3v2芯片, 这款芯片采用了1.5GHz主频四核Cortex-A9架构,集成GC4000的GPU,并且使用了40nm的工艺制程制造。同时,K3v2用在了华为P6和Mate 1上,这是海思芯片第一次商用。


2014年,随着麒麟910发布, 海思才开始真正爆发。麒麟910采用了1.6GHz主频四核Cortex-A9架构和Mali-450MP4 的GPU,使用了28nm HPM制程,首次集成自研的Balong710基带,首次集成了华晶Altek的ISP。该款芯片不仅放在了P6的升级版P6s中,还陆续成为华为Mate 2、惠普Slate 7 VoiceTab Ultra等设备上。


同年,麒麟910的升级版910T发布。 搭载着这款升级心脏的华为P7获得了700万销量。而随着荣耀6的发布,麒麟920发布,这是全球首款LTE CAT.6的芯片,采用4×A15 1.7GHz+4×A7 1.3GHz和Mali-T628MP4 GPU,以及使用28nm HPM工艺。集成了音频芯片、视频芯片、ISP,集成自研全球第一款LTE Cat.6的Balong720基带。


而华为手机销量的引爆点“Mate 7”正是搭载着麒麟925, 成功站上了3000档位,开启了国产手机走向中高端市场的大门。而使用麒麟620的荣耀4X更是成为了整个华为系(华为+荣耀)第一款销量破千万的神机。随后,同样搭载这款芯片的荣耀4C和华为P8青春版销量也先后突破千万大关。


2015年,麒麟先后发布了930/935/950,散热、能耗比和时间差,是这一年海思的关键词。 930/935时代,凭着极其精准的选择,海思避开了发热/不成熟的A57构架,选择了高能耗比的A53构架。


950时代,海思又毫不犹豫地作为第一个吃螃蟹的人,采用了A72构架和Mail-T880芯片。 到了去年,麒麟955助力华为P9成为华为旗下第一款销量突破千万的旗舰手机 ,麒麟960不仅解决了CDMA基带问题,还极大地提升了GPU性能,用在了荣耀V9身上。


有华为内部人士介绍,海思芯片对华为内部产品的配套,不仅能帮助华为带来价格竞争力,还有助于提高其产品的上市时间,抢占市场先机。


比如,中国移动对4G定制机提出五模的新要求,而目前能够量产五模芯片的厂商只有高通、海思,这意味着华为可以借助海思芯片快速推出符合市场要求的4G手机,其他厂商则不得不采用更加昂贵的高通芯片。而到了人工智能时代,芯片上的优势则更为巨大。



新一代芯片麒麟 970

华为表示,麒麟970是业界首颗带有独立NPU(神经网络单元)的手机芯片,号称是智能手机AI计算平台。


和传闻的一样,麒麟 970 采用了四个 Cortex-A73 核心@2.4GHz 和四个 Cortex-A53 核心@1.8GHz 的架构,制程工艺为台积电 10nm,包含 55 亿晶体管,作为对比,骁龙 835 是 31 亿颗晶体管,苹果 A10 是 33 亿颗晶体管。不过,根据华为的说法,麒麟 970 的功耗下降 20%,芯片面积小 40%,但性能比前代麒麟 960 强了 20%。


此外,麒麟 970 也支持 LPDDR4X 内存和 UFS 2.1 存储。当然,这是理论情况。


麒麟 970 的 GPU 为 Mali-G72MP12。GPU 核心数达到了骇人听闻的 12 个。具体的频率暂不得而知。需要注意的是,这是 Mali-G72MP12 GPU 的首次商用。


麒麟 970 还采用了双 ISP,进步主要在于运动检测和低光拍摄。而余承东还在微博上表示,该双 ISP 还支持人工智能场景识别、人脸追焦、智能运动场景检测。


网络支持上,麒麟 970 采用 4.5G LTE 技术,支持目前全球最高的 LTE Cat.18 通信规格,实现了业界最高的 1.2Gbps 峰值下载速率,能在全球范围内实现各运营商的最高速率组合。同时该 SoC 内建 TEE 和 inSE 安全引擎,拥有更高的安全性。


视频方面,这款处理器支持 HDR10,支持 4K@60fps 视频解码,4K@30fps 视频编码。


麒麟 970 相比竞争对手最大的不同就是搭载了全新的 NPU(Neural Network Processing Unit,神经网络运算单元)专用硬件处理单元用于 AI 运算,设计了 HiAI 移动计算架构,其 AI 性能密度大幅优于 CPU 和 GPU。 华为官方表示与四个 Cortex-A73 核心相比,在处理同样的 AI 任务时,新的异构计算架构拥有大约 50 倍的能效和 25 倍的性能优势。


与此同时,华为还公布了旗下的AI战略,号称将致力于构建芯、端、云的协同发展,通过结合云端和终端能力,实现手机从智能终端到智慧终端的跨越。



Mobile AI=On-Device AI+Cloud AI

在人工智能时代,智慧终端将变成人的助手,其信息、服务直达和高效实用会让用户得到完全不一样的体验。


余承东在现场的演讲也透露了华为在人工智能领域的野心。他表示,在人工智能时代,智慧终端将变成人的助手,其信息、服务直达和高效实用会让用户得到完全不一样的体验,真正实现“知你”、“懂你”、“帮你”。而人工智能必将推动智能终端的智慧化进程,不仅是被动响应用户的需求,更能够主动感知用户状态和周边环境,并提供精准服务的全新交互方式。


余承东在演讲中提出 “Mobile AI=On-Device AI+Cloud AI” 的公式,人工智能在未来终端上的实现必须通过端云协同。云侧智能经过多年发展,已经广泛应用,但是云侧智能的体验并不是完整的。在用户体验方面,还存在着不够实时、随时、稳定性和隐私方面的问题,而端侧智能可以实现同云端智能的优势互补。


端侧智能在发展上面临着四大挑战——感知、认知、安全和动力。强大的感知能力是手机成为人的分身和助手的前提,也是智能的基础、人机交互的起点。 因此,手机的摄像头要求做到实时精准,并看得更全、更清、更快、更久;而手机的麦克风则要求多方向、远距离地解析出用户的语言,并能分辨情绪。在认知层面,端侧智能除了需要做到场景识别和分析用户的基本属性外,还需做到基于用户画像和过往行为习惯及结合当前的使用场景,推测出用户的行为意图。


在浏览完个人信息、录入私人密码后,如何做到更安全呢?手机强大的感知系统会产生大量的敏感数据、私人数据、隐私数据,端侧智能便需要构筑一个完备的安全隐私体系,确保数据安全。此外,未来的智慧终端将面临更复杂场景的任务处理,因此强劲持久的动力系统将必不可少,高性能、高效率是端侧智能的重要条件。


华为之所以要推出 AI 芯片,是因为这类芯片与传统芯片的巨大区别。首先,传统芯片在运算时只需要根据指令来调用相应系统进行工作,而 AI 指令之下则包含大量并行计算与建模。这无疑对处理器的计算能力提出了很高要求。


其次是移动端的数据收集能力,尤其是手机。 优秀的 AI 应用要收集大量的数据来对模型进行训练,而手机无疑是最好的数据收集工具。随着诸如麦克风、摄像头、重力感应器、定位装置等越来越多的传感器加入手机中,一种能实时收集、同步处理、连接协调不同传感器的“人工智能”芯片就显得尤为重要。


余承东表示:“ 未来的智慧终端想要不断的发展,相应的人工智能体系一定既要充分发挥终端自身的能力和价值,也要结合大数据和云技术带来的海量信息、服务和超强计算力,人工智能在未来终端上的实现必须通过端云协同,这也是我们当前战略布局的重点。



与寒武纪进行了深度合作

相对于英伟达公司并没有应用于嵌入式设备的人工智能产品(英伟达的GPGPU都是“大炮”,性能较高,功耗也高,更适合大机器,但无法应用于智能手机这样的设备),寒武纪对外公布的产品线可谓“步枪”、“大炮”俱全,既有针对高性能机器的产品,也有专门针对嵌入式设备的IP。


从公开报道看,寒武纪的商业模式有点类似于ARM——正如ARM把Cortex A53、Cortex A73、Mali G71的IP卖给了华为,寒武纪也可能把自己研发的人工智能IP卖给华为,使得手机芯片设计公司可以把人工智能处理器快速集成到手机的SoC里去。


华为和中科院计算所一直保持着非常密切的关系,成立了“中科院计算所-华为联合实验室” ,业内传言华为早已成为中科院计算所的“大金主”。更有知乎和百度贴吧上的业内网友直接透露,麒麟970已经使用了寒武纪的技术。


而在麒麟 970 芯片的设计过程中,华为与寒武纪进行了深度合作,双方团队在 AI 计算处理方面进行了联合开发与优化。


寒武纪被视为全球AI芯片界首个独角兽,不久前完成了1亿美元A轮融资。


公司最主要的产品为2016年发布的寒武纪1A处理器(Cambricon-1A),是一款可以深度学习的神经网络专用处理器,面向智能手机、无人机、安防监控、可穿戴设备以及智能驾驶等各类终端设备,在运行主流智能算法时性能功耗比全面超越传统处理器。目前已经研发出1A、1H等多种型号。


总结

华为作为国产厂商中少有的技术流,其麒麟处理器一直颇受关注。


在发现移动端设备计算芯片是目前 AI 技术的瓶颈之后,华为也率先投身其中,希望以此拉动一部分开发者基于新硬件为消费者们提供更好的体验。希望这些行动可以加速人工智能技术的发展,让 AI 逐渐形成基础技术平台,催生更多不同类型的应用。


“可以说, 我们一直强调坚持才有突破,选择了一条最难的路,坚定的走下去,结果怎样市场和用户会给出答案,用事实说话。 ”余承东表示。(文/刘燚)


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