夢(mèng)回2012 華為的海思麒麟成長(zhǎng)記

　　2016：選擇16nm好節(jié)點(diǎn) 獲先發(fā)優(yōu)勢(shì)

　　關(guān)鍵詞：全面 里程碑

　　選擇合適的制程，這不但對(duì)于產(chǎn)品產(chǎn)生積極推進(jìn)的因素，同時(shí)也是能順利保證量產(chǎn)的關(guān)鍵。你有更好的技術(shù)，但是市場(chǎng)不等人，沒有產(chǎn)品就沒有話語權(quán)。

　　華為芯片于2016年10月推出了麒麟960芯片，它被稱為華為芯片又一次里程碑。麒麟960首次配備ARM Cortex-A73 CPU核心，小核心為A53，組成四大四小的big.LITTLE組合，GPU為Mali G71 MP8。與上一代相比，CPU能效提升15%，同時(shí)，圖形處理性能提升180%，GPU能效提升20%，存儲(chǔ)方面支持LPDDR4和UFS2.1，號(hào)稱DDR性能提升90%，文件加密讀寫性能提升150%。

　　可以看到麒麟960相比麒麟950，在CPU部分并不能說有大的提升，配備的A73要比A72性能強(qiáng)上一點(diǎn)，可是在GPU部分的性能和能效的提升是非?？捎^的，同時(shí)諸如LPDDR4和UFS 2..1的存儲(chǔ)規(guī)格都支持上了。

　　最重要的一環(huán)便是麒麟960在IP選擇和制程選擇上并沒有過于激進(jìn)，依然采用ARM最新優(yōu)化的A73架構(gòu)，還有臺(tái)積電的16nm FinFET Plus制程，能夠保證處理器的性能和功耗，同時(shí)有不會(huì)擔(dān)心有量產(chǎn)的問題。

　　先于驍龍835推出，依然能獲得先發(fā)的優(yōu)勢(shì)，而驍龍835是在2017年年初發(fā)布，但是礙于三星10nm工藝的問題而導(dǎo)致量產(chǎn)延遲。

　　為什么說麒麟960是華為海思的里程碑產(chǎn)品?因?yàn)樗扔惺袌?chǎng)上頂尖的的各項(xiàng)配置，又是能獲得市場(chǎng)充分驗(yàn)證認(rèn)可的產(chǎn)品。麒麟960的升級(jí)是全面的，其彌補(bǔ)了麒麟950基帶上的遺憾，直接繼承Balong 750基帶，支持四載波聚合(4CC CA)，峰值下載速率高達(dá)600Mbps，達(dá)到了LTE Cat.12;同時(shí)支持2G/3G/4G多頻段雙卡漫游，無需更換手機(jī)便可在世界更多地方實(shí)現(xiàn)流暢通訊。

　　最重要的一點(diǎn)，華為首次將CDMA作為模塊集成麒麟芯片里，自此擁有了全網(wǎng)通能力。這也讓華為全網(wǎng)通手機(jī)從此擺脫了所謂的“電信魔咒”，因?yàn)槿A為實(shí)際并不是沒有CDMA的技術(shù)，只不過在以往CDMA上的專利和技術(shù)儲(chǔ)備尚不足。Balong增加CDMA不是難事，難就難在背后復(fù)雜的知識(shí)產(chǎn)權(quán)交叉協(xié)議，當(dāng)然這些華為在麒麟960身上已經(jīng)很好地解決了。

　　麒麟960獲得了不俗的成績(jī)，它被當(dāng)時(shí)美國(guó)科技媒體Android Authority評(píng)選為“2016最佳安卓手機(jī)處理器”。2017世界智能手機(jī)大會(huì)及移動(dòng)終端產(chǎn)業(yè)大會(huì)上，華為麒麟960榮獲產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)，同時(shí)搭載麒麟960處理器的華為旗艦P10也榮獲智能手機(jī)行業(yè)突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。而在2016年世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上，麒麟960被大會(huì)推薦為“世界互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)先科技成果”。

　　華為麒麟960把華為海思推進(jìn)到一個(gè)新高度，從產(chǎn)品體驗(yàn)來說，華為Mate 9，華為P10也獲得熱烈的市場(chǎng)反應(yīng)，而我記得便是從華為P9開始，真正去體驗(yàn)Mate系列和P系列，也把其作為自己的主力機(jī)器去使用。

　　你要知道，對(duì)于長(zhǎng)期從事媒體行業(yè)的人員來說，有時(shí)候能把廠商的一部手機(jī)終端作為日常主力機(jī)使用，這已經(jīng)是足現(xiàn)這部手機(jī)的實(shí)力，因?yàn)橥襟w人對(duì)于產(chǎn)品的體驗(yàn)是苛求的。

　　麒麟960很好地回應(yīng)了當(dāng)時(shí)外界的一些質(zhì)疑，其進(jìn)化和升級(jí)是全方位的，它無疑已經(jīng)處于行業(yè)的頭部位置了。

　　2017：人工智能橫空出世

　　關(guān)鍵詞：NPU AI 三攝

　　來到2017年，AI成為了全行業(yè)的熱話。近年來，人們逐漸認(rèn)識(shí)到計(jì)算芯片對(duì)于人工智能的重要性，圍繞 AI 任務(wù)進(jìn)行專有加速的芯片越來越多，但無論是 AlphaGo 背后的谷歌 TPU 還是加入了全新 Tensor Core 結(jié)構(gòu)的英偉達(dá) Tesla V100，這些芯片都是為服務(wù)器端進(jìn)行設(shè)計(jì)的。實(shí)際在移動(dòng)端，對(duì)于機(jī)器加速學(xué)習(xí)的SoC一直在探索階段，而華為海思麒麟970則是對(duì)于AI芯片在移動(dòng)端側(cè)的首次嘗試。

　　如果要用一句話來評(píng)價(jià)一下麒麟970，我們可能會(huì)說：“業(yè)界第一個(gè)真正意義上的手機(jī)AI處理器。”。沒錯(cuò)，麒麟970就是這樣一款具有前瞻性的芯片，它在2017年9月的IFA展會(huì)上正式發(fā)布。

　　麒麟前兩代產(chǎn)品和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，在各方面都互有勝負(fù)，而到了這一代，麒麟970不但繼承了前作的所有領(lǐng)先技術(shù)，同時(shí)開啟了屬于自己的一個(gè)AI時(shí)代。麒麟970采用了業(yè)界最先進(jìn)的工藝，內(nèi)置 4 個(gè)用于處理重負(fù)載任務(wù)的 Cortex A73 核心，4 個(gè) Cortex A53 核心，同樣是big.LITTLE架構(gòu)，采用了最新的臺(tái)積電10nm的制造工藝。GPU 則為全新一代具有 12 個(gè)核心的 Mali-G72 MP12，所有參數(shù)都達(dá)到了旗艦產(chǎn)品的級(jí)別。

　　通信方面，麒麟 970 集成了自家基帶支持全球最高的通信規(guī)格 LTE Cat.18/Cat.13，實(shí)現(xiàn)了業(yè)界最高的 1.2Gbps 峰值下載速率。

　　各項(xiàng)參數(shù)都有一定的提高，同時(shí)最重要的一部分是升級(jí)了制程，能在一定面積上容納更多的晶體管，這給予加入AI模塊NPU提供了可能。

　　當(dāng)然麒麟970最引人注目的還是那個(gè)全新設(shè)計(jì)的 HiAI 移動(dòng)計(jì)算架構(gòu)了，他是第一次在移動(dòng)設(shè)備層面上把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的硬件計(jì)算加速能力融合進(jìn)芯片中去。這也是業(yè)內(nèi)第一次在手機(jī)芯片中出現(xiàn)了專門用于進(jìn)行人工智能方面計(jì)算的處理單元。

　　華為方面表示，新的計(jì)算架構(gòu)以及計(jì)算單元對(duì)于機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)處理性能(相對(duì)于手機(jī) CPU)提升了數(shù)十倍，最高可達(dá)到傳統(tǒng)處理器 25 倍速度，50 倍能效。這種性能提升可以讓此前很多無法在移動(dòng)端使用的機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用走向工程化和實(shí)用化。

　　值得留意的是，華為在麒麟970加入AI運(yùn)算模塊NPU，并不是其自己一個(gè)開發(fā)的，而是與寒武紀(jì)聯(lián)合深度合作的。雙方團(tuán)隊(duì)在AI計(jì)算處理方面進(jìn)行了聯(lián)合開發(fā)與優(yōu)化，通過高效靈活的異構(gòu)計(jì)算來最大化發(fā)揮 CPU/GPU/ISP/DSP/NPU 的性能，同時(shí)首次集成專門用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)任務(wù)處理的 NPU(Neural Network Processing Unit)計(jì)算單元，其加速性能和能效比大幅優(yōu)于CPU和GPU。

　　實(shí)際要加入這個(gè)NPU，要克服的困難還不少。要在移動(dòng)端芯片加入AI處理的NPU單元，并不像在桌面和服務(wù)器芯片加入那么簡(jiǎn)單，它需要考量芯片SoC的面積還有移動(dòng)端的功耗。

　　通過臺(tái)積電10nm的工藝，其讓同樣面積(10×10 毫米)下晶體管數(shù)量提升到了 55 億個(gè)，為 AI 計(jì)算單元讓出了空間，同時(shí)在很小的面積下提升了芯片的計(jì)算性能。

　　當(dāng)然只有硬件模塊還不足夠，在應(yīng)用層面，為了讓NPU真正做到商用還需要做大量研究和測(cè)試，同時(shí)在結(jié)構(gòu)上也要協(xié)調(diào)好NPU與其他芯片內(nèi)的單元的協(xié)作，所以當(dāng)中的挑戰(zhàn)有多大是不言而喻。

　　幸好華為海思在AI應(yīng)用上已經(jīng)提早了布局，開放端口給開發(fā)者來匹配調(diào)用麒麟 970 的AI接口，目前麒麟 970 的AI慧眼拍照、AI語音、AI隨行翻譯已經(jīng)能夠在手機(jī)上體驗(yàn)到，而且還在進(jìn)一步增長(zhǎng)中。同時(shí)又有著自有手機(jī)品牌的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于AI性能的運(yùn)用也將更加靈活。華為在技術(shù)創(chuàng)新中和行業(yè)資源整合中走在了前面。

　　除了AI方面，麒麟970在ISP拍照方面也是值得一提。在麒麟970上，自研雙攝ISP技術(shù)已經(jīng)升級(jí)到第三代。集微網(wǎng)了解到，在麒麟970的研發(fā)過程中，包括拍照處理響應(yīng)時(shí)間、對(duì)焦、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、曝光策略等全流程進(jìn)行了深入優(yōu)化。新一代的ISP性能得到了顯著改善，吞吐量提升25%，使得整個(gè)拍照的綜合響應(yīng)時(shí)間縮短了30%，用戶從按下快門到最終成像的時(shí)間大大縮短。

　　我們?cè)谌A為Mate 10上已經(jīng)能看見其拍照能力的進(jìn)一步提升，而在年初發(fā)布的P20系列上，更是首次出現(xiàn)三攝像頭的配置，同時(shí)還有特別定制的CMOS。擁有了好的拍照硬件，在算法處理的芯片層面上，這就需要麒麟970團(tuán)隊(duì)去攻克難題和提升性能。

　　據(jù)記者了解，麒麟970團(tuán)隊(duì)在拍攝功能方面于三年前便開始著手進(jìn)行研發(fā)規(guī)劃，期間收集了大量用戶反饋，并進(jìn)行深入細(xì)致的研判，ISP、算法、Camera方案等。

　　有著良好的硬件，也有不俗的算法，此時(shí)候如果再有AI的賦能，那便是絕佳的組合。AI的引入，也使得麒麟970具備了“慧眼”功能，AI可以使得相機(jī)從識(shí)別場(chǎng)景，到理解場(chǎng)景。

　　有人說華為P20從你按下快門拍照的適合，它已經(jīng)完成了從前期的場(chǎng)景識(shí)別到后期圖像處理的所有過程。如果說場(chǎng)景拍攝方案是基于算法的集成，那么具備了更強(qiáng)大計(jì)算能力的NPU，將會(huì)使得在同樣的功耗下，可以集成的方案越來越多，同時(shí)NPU還具備自我學(xué)習(xí)能力，可以根據(jù)積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行最優(yōu)算法運(yùn)行。AI會(huì)遍布手機(jī)的各個(gè)體驗(yàn)，無處不是AI。

　　麒麟970毋庸置疑是向前了一大步，是這個(gè)手機(jī)AI芯片的領(lǐng)導(dǎo)者。雖然AI之路還有很長(zhǎng)，當(dāng)中需要披荊斬棘，但是麒麟970必然是這條路上開拓者和創(chuàng)新者。

　　2018：首發(fā)7nm?二代AI NPU駕臨

　　關(guān)鍵詞：7nm 自研GPU