什么是SoC
随着设计与制造技术的发展,集成电路设计从晶体管的集成发展到逻辑门的集成,现在又发展到IP的集成,即SoC(System-on-a-Chip)设计技术。SoC可以有效地降低电子/信息系统产品的开发成本,缩短开发周期,提高产品的竞争力,是未来工业界将采用的最主要的产品开发方式。虽然SoC一词多年前就已出现,但到底什么是SoC则有各种不同的说法。在经过了多年的争论后,专家们就SoC的定义达成了一致意见。这个定义虽然不是非常严格,但明确地表明了SoC的特征:
实现复杂系统功能的VLSI; 采用超深亚微米工艺技术;
使用一个以上嵌入式CPU/数字信号处理器(DSP);
外部可以对芯片进行编程;
关于SoC芯片
SoC芯片是一种集成电路的芯片,可以有效地降低电子/信息系统产品的开发成本,缩短开发周期,提高产品的竞争力,是未来工业界将采用的最主要的产品开发方式。
华为SoC主流芯片及性能分析
2015年11月,发布麒麟950 SoC芯片,采用4&TImes;Cortex A72 2.3GHz + 4&TImes;Cortex A53 1.8GHz + Mali-T880MP4+ 微智核i5,采用16nm FinFET Plus工艺制造,集成自研Balong720基带,首次集成自研双核14-bit ISP,首次支持LPDDR4内存,集成i5协处理器,集成自研的音视频解码芯片,是一款集成度非常高的SoC手机芯片。麒麟950也是全球首款采用A72架构和采用Mali-T880 GPU的芯片,该芯片的综合性能再次飙至第一,凭借性能优势和工艺优势,赢了高通差不多半年的时间差,打了又一个翻身仗。该款芯片陆续用在华为旗下的Mate 8、荣耀8、荣耀V8运营商定制版和标配全网通版等手机上。
2016年4月,发布麒麟955 SoC芯片,把A72架构从2.3GHz提升到2.5GHz,集成自研的双核ISP,助力徕卡双摄加持的P9和P9Plus、荣耀V8顶配版和荣耀 NOTE 8手机上。徕卡双镜头,摄影新潮流,麒麟955将带领P9系列成为华为旗下第一款销量破千万的旗舰机。
2015年5月,发布中低端芯片麒麟650 SoC芯片,采用4&TImes;Cortex A53 2.0GHz + 4&TImes;Cortex A53 1.8GHz + Mali-T830MP2,全球第一款采用16nm FinFET Plus工艺制造的中低端芯片,海思旗下第一款集成了CDMA的全网通基带SoC芯片,集成自研的Prime ISP,集成自研的音视频解码芯片,是一款集成度非常高的SoC手机芯片。这款芯片搭载在荣耀5C、G9青春版的移动版和双4G版手机中,将带领两者继续破千万销量。
2015年8月20日,麒麟芯片出货量突破1亿颗,这距离6月12日公布破8000万仅仅刚过去69天,这69天里日均出货29万颗。
2016年,将会发布麒麟960,将是又一颗突破历史的芯片,因为它将大幅提升GPU性能,同时也是第一款解决了CDMA全网通基带的旗舰芯片,到那时这两个黑点将一个一个去除。华为最厉害的是肯砸钱研发、用实力将黑点一个一个去除,就像曾经的K3V2、P6、P7和Mate S被人嘲弄一样,而现在、将来这些黑点不复存在。
2017年9月2日,在2017年德国柏林国际消费类电子产品展览会上,华为发布人工智能芯片麒麟970。首款采用麒麟970的华为手机Mate 10,在2017年10月16日在德国慕尼黑正式发布。
十年磨一剑。华为从2004开始研发手机芯片,到2009年第一颗K3、2012年K3V2的失败,到2014年海思麒麟手机芯片开始跻身业界主流,这里是十年。而从2014年麒麟910开始到2016年麒麟955,海思麒麟芯片出货量突破一亿颗,不到三年出货就已经破亿,这里是三年。
海思麒麟芯片仅用在华为自己的产品上,麒麟芯片已经成为华为手机独有的特色之一,而随着麒麟芯片越来越强大,海思麒麟芯已经成为华为手机的优势竞争力之一。
华为海思麒麟手机SoC芯片简史
华为最新芯片麒麟970
麒麟970芯片是华为海思推出的一款采用了台积电10nm工艺的新一代芯片,是全球首款内置独立NPU(神经网络单元)的智能手机AI计算平台。
华为的新款芯片麒麟970,为推出的旗舰机型Mate 10和其他高端手机提供更快的处理速度和更低的功耗。
主要功能
专门的AI硬件处理单
元麒麟970芯片最大的特征,是设立了一个专门的AI硬件处理单元—NPU(Neural Network Processing Unit,神经元网络),用来处理海量的AI数据 。
人工智能战略
麒麟970发布后,华为终端营销应该会把“AI”作为突出卖点,并且围绕AI开始构建生态。在人工智能时代,理想的状况是智能终端将变成人的助手,真正实现“知你”、“懂你”、“帮你”。这就要求人工智能技术不断演进,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 。
规格参数
以往的手机芯片普遍是以CPU(中央处理器)/GPU(图形处理器)/DSP(数字信号处理)为核心的传统计算架构,但这种架构难以支持AI海量数据计算。为此,麒麟970中单设了一个专门的AI硬件处理单元,为CPU、GPU等架构减负,目的都是为提高应用效率和降低能耗。
这道理跟当初在CPU和GPU之外,增加DSP等架构设计的初衷一样,都是为了分担主系统的计算负担。
华为麒麟970首次集成NPU采用了HiAI移动计算架构,其AI性能密度大幅优于CPU和GPU。相较于四个Cortex-A73(移动处理器龙头ARM去年推出的旗舰机CPU)核心,在处理同样的AI应用任务时,麒麟970新的异构计算架构拥有大约50倍能效和25倍性能优势。这意味着,麒麟970芯片可以用更高的能效比完成AI计算任务。例如在图像识别速度上,可达到约2000张/分钟。
麒麟970创新设计了HiAI移动计算架构,利用最高能效的异构计算架构来最大发挥CPU/GPU/ISP/DSP/NPU的性能,同时首次集成NPU专用硬件处理单元,其加速性能和能效比大幅优于CPU和GPU。
一个系统级的手机芯片主要包括CPU/GPU/DSP/ISP,以及基带芯片等诸多部件。这次麒麟970依然内置了八核CPU,与上一代麒麟960相比没有任何变化。在GPU上,麒麟970则用上了ARM在2017年5月刚刚发布的Mali-G72架构,性能较Mali-G71有所提升,此外,在核心数上,麒麟970的GPU也从麒麟960的8核增加到了12核。
在基带芯片上,华为发挥了自己作为通信设备厂商的优势。麒麟970直接大跨步支持LTE(4G)Cat.18(网速等级),最高下载速度可达了1.2Gbps。
尽管在CPU和GPU没有特别大的惊喜,但由于麒麟970采用10纳米制程,也会提升整体性能。余承东表示,麒麟970的能耗比提升了20%。