那個號稱“秒殺驍龍810”的麒麟950是如何煉成的？

本文作者：鐵流

2015-11-05 15:27

導(dǎo)語：秒殺驍龍810的麒麟950是如何煉成的？

今天上午，華為海思麒麟950正式發(fā)布，具體的性能在文章后面有詳細(xì)介紹。本文也借此機(jī)會回顧下海思麒麟的發(fā)展過程，以及如何煉就今天的麒麟950？有興趣的朋友可以一起來探討一下。

海思半導(dǎo)體有限公司是華為的全資子公司，在營業(yè)收入方面位列國內(nèi)IC設(shè)計公司第一。該公司成立于2004年10月，前身是華為集成電路設(shè)計中心。

海思半導(dǎo)體業(yè)務(wù)廣泛，有固定與無線網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)接入終端和無線終端三大類產(chǎn)品，廣泛運(yùn)用于華為的光通訊產(chǎn)品和數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品中，有路由器芯片、機(jī)頂盒芯片、手機(jī)平版芯片、視頻監(jiān)控芯片、交換機(jī)芯片和光子芯片等產(chǎn)品。在視頻監(jiān)控芯片領(lǐng)域，海思在國內(nèi)近乎處于霸主地位。

因為本文的主角是海思麒麟。因此，其他芯片自動過濾，只談與最廣為人知的海思手機(jī)芯片——麒麟。

麒麟的發(fā)展路線選擇

在最近召開的2015中國計算機(jī)大會上，中國工程院院士李國杰的講話中將國產(chǎn)CPU發(fā)展逐步形成了3條路線：

一條是自主設(shè)計路線，自主構(gòu)建基礎(chǔ)軟硬件體系。以龍芯、申威為代表；

一條是ARM技術(shù)路線，購買ARM指令授權(quán)或硬核、軟核授權(quán)。以海思和展訊為代表；

還有一條是ODM路線，與國外合資或合作，委托國外設(shè)計，并獲得部分產(chǎn)品產(chǎn)權(quán)。以兆芯和宏芯為代表。

那么，華為海思為何選擇ARM路線呢？這就要從華為海思發(fā)展手機(jī)芯片的原因和目的說起。

華為發(fā)展手機(jī)芯片的原因和目的：

一方面是因為原本的合作伙伴德州儀器有可能會逐步淡出手機(jī)芯片市場——被高通用通信專利和買基帶送SOC的方式攆出去；

另一方面也是提升核心零件自給能力，仿制被供應(yīng)商漫天要價和卡脖子。

如果選擇自主路線，市場化難于上青天，將很難從市場中回血。因此，選擇購買ARM的IP核集成SOC的發(fā)展路線就理所當(dāng)然了——購買現(xiàn)成的IP核（ARM），購買GPU核（GC、Mali）以及各種接口IP核（Synopsys），通過一定的流程，集成出SOC。

雖然選擇ARM技術(shù)路線多了幾分唯利是圖的商業(yè)化氣息，少了幾分為解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展和信息安全受制于人的理想信念，并且還將受制于ARM和谷歌。但依附于AA體系后大幅降低了研發(fā)的資金成本、時間成本和技術(shù)門檻，非常有利于實現(xiàn)市場化運(yùn)營。

悲劇的K3

麒麟的成長也是在挫折中前行，在磕磕碰碰中成長的磨礪之旅。

2009—2010年，海思研發(fā)并推廣了第一款手機(jī)SOC——Hi3611（K3），該SOC集成了雙核ARM-11，曾被用于智能手機(jī)及其他智能設(shè)備。

那個號稱“秒殺驍龍810”的麒麟950是如何煉成的？

雖然華為對K3寄予厚望，但理想很豐滿，現(xiàn)實很骨感——K3最終連在山寨機(jī)市場都無法立足。

原因何在？一方面固然有K3自身的原因。但更多的是因為缺乏強(qiáng)有力的合作伙伴和市場定位和營銷的問題。

因為手機(jī)芯片市場基本被德州儀器、高通、美滿電子、聯(lián)發(fā)科等廠商占據(jù)，K3只能去搶最低端的山寨機(jī)市場，而山寨機(jī)廠商本身技術(shù)實力有限，品控?zé)o法和大廠商相提并論，很多問題其實是山寨機(jī)廠商自身的原因造成的，但最后往往被歸結(jié)于K3產(chǎn)品不行。

另外，任何事物發(fā)展都有一個螺旋式上升的過程，都要經(jīng)過發(fā)現(xiàn)問題——分析問題——解決問題的過程。比如2004年進(jìn)入手機(jī)芯片市場的聯(lián)發(fā)科，聯(lián)發(fā)科就曾經(jīng)借助TCL下屬的手機(jī)方案公司捷開通信解決BUG，完善芯片。

同理，K3也當(dāng)然不能例外。因為山寨機(jī)廠商技術(shù)實力差，不僅無法在使用中反饋存在的問題，進(jìn)而共同對芯片做改進(jìn)，反而因為龐大的出貨量敗壞了K3的名聲。

最后在營銷方面的做法也非常值得商榷，在產(chǎn)品不成熟的情況下，沒有選擇發(fā)展1到2家有實力的大客戶，而是選擇發(fā)展了十多家小客戶，并且大量鋪貨，造成在管理上的極大困難，并最終導(dǎo)致渠道商的大量積壓......

因此，K3的命運(yùn)必然是悲劇，但這遠(yuǎn)不是麒麟芯片悲劇的落幕。

坑爹的K3V2

2012年1月，海思發(fā)布了K3V2，該SOC集成了四核ARM A9，在GPU上選擇了圖芯的GC4000，因為搶不到臺積電最新的28nm制程工藝，只能退而求其次選擇了40nm制程，這些都為K3V2的坑爹埋下了伏筆。

在AP方面，2012年的海思的設(shè)計經(jīng)驗不要說和德州儀器、高通等國際大廠相比，就是和國內(nèi)全志、瑞芯微等“寨廠”相比都沒有優(yōu)勢，作為第一款發(fā)布的四核A9 SOC，海思顯然還無法將產(chǎn)品做到其宣傳的“高端”地位。

在GPU方面，選擇GC4000則是另一個敗筆。GC4000雖然有較好的理論性能/芯片面積比，芯片面積小，自然成本相對更低，至于GPU的性能全靠提頻率。

因為選擇了40nm制程，直接導(dǎo)致功耗偏大，搭載K3V2的多款華為中高端手機(jī)也被戲稱為“暖手寶”。而為了控制功耗，海思不得不將原本頻率應(yīng)該在600MHz的GC4000降低到480Mhz，在一些應(yīng)用中，GPU的頻率甚至被鎖定到最高240MHz。

而之前說過，為了控制功耗，海思將GPU的頻率壓的很低，這帶來一個后果，就是K3V2在游戲體驗方面差強(qiáng)人意——很多大游戲頻發(fā)兼容性問題，有些黑屏不能玩，有些存在貼圖錯誤；即使是小游戲也存在流暢度都不足的問題。

因此，發(fā)熱大、游戲體驗差、小毛病多成為K3V2的代名詞。華為為了扶持麒麟芯片，壓制了華為終端公司反對的聲音，在2年時間里堅持在自己的中高端機(jī)型上使用K3V2。具體來說，從2012年至2014年，P2、D2、Mate1、P6、榮耀2、榮耀3等手機(jī)相繼入坑。

那個號稱“秒殺驍龍810”的麒麟950是如何煉成的？

（華為對K3V2的自嘲）

實事求是地說，K3V2是個大坑，的確把華為這個親爹給坑了——因為在性能、功耗、兼容性、穩(wěn)定性等方面完敗給小米手機(jī)搭載的驍龍600等SOC，使華為中高端機(jī)型的銷量受到了很大影響。很多花粉被K3V2坑的粉轉(zhuǎn)黑，看到搭載海思芯片的華為手機(jī)自帶回避光環(huán)。

有人說，麒麟芯片是為了差異化競爭才不外賣，固然有這方面的原因，但是要外賣，還得有人原意買啊，就當(dāng)年的K3V2，在市場上是毫無競爭力的。

可以說，如果不是華為在各個子公司之間用飽含計劃經(jīng)濟(jì)特色的方式統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，不是采取垂直整合模式對海思從資金、搭載平臺和銷售渠道方面全方位的支持，完全按照市場經(jīng)濟(jì)運(yùn)作，麒麟在經(jīng)歷K3和K3V2兩次失敗后，早就死在市場競爭的激流之中了。

步入正軌的麒麟910、92X、93X

俗話說，吃一塹，長一智。海思在連續(xù)遭遇兩場敗績之后，積累了經(jīng)驗，吸取了教訓(xùn)。在2014年，海思對K3V2進(jìn)行了魔改——將40nm制程提升為28nm，將GC4000換成Mali450MP4，一舉解決了兼容性問題和功耗問題，打造成海思第一款能用的SOC——麒麟910。

在2014年5月，發(fā)布了一款好用的SOC——麒麟920，該SOC的AP部分由四核A7和四核A15以及Mali628MP4組成，在性能和功耗的平衡方面做的較好，兼容性方面也因使用Mali的GPU得到了改善，一舉更正了大家對海思芯片功耗大、兼容性差、小毛病多的印象。

麒麟92X系列芯片亮點不是CPU和GPU，因為這些本身就是購買國外的技術(shù)和產(chǎn)品。真正的亮點是華為自主研發(fā)的通信模塊(基帶)。華為在通信技術(shù)方面底蘊(yùn)深厚，920的霸龍720基帶支持TD-LTE/LTE FDD/TD-SCDMA/WCDMA/GSM 5種制式（就是支持移動、聯(lián)通的2G/3G/4G和電信4G），是全球首款商用的LTE Cat6的芯片方案。

那個號稱“秒殺驍龍810”的麒麟950是如何煉成的？

基帶有多重要呢？手機(jī)能打電話、發(fā)短信、上網(wǎng)很大程度上就是依賴基帶的作用。曾經(jīng)的霸主德州儀器就是因為基帶的原因不得不推出手機(jī)芯片市場，Intel、英偉達(dá)這樣的巨頭就是因為受困于基帶技術(shù)，加上軟件生態(tài)的因素在手機(jī)芯片市場步履維艱。

麒麟93X系列芯片的AP集成了8核A53和Mali628MP4，在性能提升方面比較有限，在性能和功耗方面比較平衡，據(jù)發(fā)燒友實測單核A53功耗大約500mW左右。93X系列芯片的亮點也是基帶，緩解了高速移動場景和處于地下室等場景的信號不穩(wěn)定或信號差等問題。

那個號稱“秒殺驍龍810”的麒麟950是如何煉成的？

飛躍性進(jìn)步的麒麟950

11月5日，華為海思發(fā)布麒麟950，該SOC集成了4核ARM cortex A53和4核ARM cortex A72，官方宣稱，“A72比A57性能提升11%的同時，功耗降低20%?！?/span>

在GPU方面使用了MaliT880MP4，官方宣稱“比上代GPU圖形生成能力提升100%，GFLOPS提升100%”。雖然沒有1VS1的直接對比，但根據(jù)ARM方面的資料，Mali T760MP8的性能很可能強(qiáng)于Mali T880MP4。麒麟950的GPU很有可能未必能強(qiáng)于三星去年發(fā)布的Exynos 7420——華為秉承夠用就好的觀念，在GPU上一如既往的“吝嗇”。

現(xiàn)場展示的跑分中，安兔兔v5.6.2版本下麒麟950跑分高達(dá)到了82220，作為對比三星的Exynos 7420跑分為7萬+，考慮到在GPU方面Exynos 7420和麒麟950的對比。因此，A72的性能較A57有一定程度的提升。（這個跑分是在裸露的開發(fā)板上進(jìn)行的，與在手機(jī)上的跑分會有所差異。）

在制程工藝方面率先采用業(yè)界領(lǐng)先的臺積電16nm FF+工藝，是首個商用16nm FF+工藝的SoC芯片，這里和蘋果的臺積電的A9使用的 16nm FF+工藝區(qū)分開來，因為A9采用的是外掛的高通基帶，嚴(yán)格意義上，只能算是AP不是SoC。

相比28nm HPM，官方宣稱“性能提升40%，同時節(jié)省了60%的功耗“。

雖然現(xiàn)在還無法用實物測試的辦法證明官方的宣傳，但參照Exynos 7420的A57采用14nm制成工藝后，功耗沒有像驍龍810那樣發(fā)燒，以及海思麒麟對功耗控制方面的良好表現(xiàn)——麒麟910、麒麟920、麒麟930對功耗和性能的平衡做得較好。采用16nm FF+工藝的麒麟950應(yīng)該不會成為一款”發(fā)燒“的SOC。

那個號稱“秒殺驍龍810”的麒麟950是如何煉成的？

在協(xié)處理器方面，麒麟950的I5協(xié)處理器可解放主處理器，對手機(jī)續(xù)航能力有所提升。

而拍照方面，麒麟950重設(shè)Camera系統(tǒng)，支持14bit雙ISP，吞吐率性能提升4倍，高達(dá)960MPixel/s；支持混合對焦技術(shù)，會根據(jù)拍照場景自適應(yīng)選擇最佳的對焦方式；另外，還有更多的濾鏡效果，可體驗下有趣的拍照。

那個號稱“秒殺驍龍810”的麒麟950是如何煉成的？

在射頻芯片方面，麒麟950采用全新自研射頻芯片，不僅集成度更高，而且功耗更低，支持更寬的頻段范圍（450MHz—3.5GHz），使手機(jī)能夠支持更廣泛的全球漫游。

另外，麒麟950還采用全新LPDDR4、新系統(tǒng)總線等，硬件性能更加強(qiáng)勁。麒麟950還對芯片Boost性能和芯片系統(tǒng)的持續(xù)性能進(jìn)行了專門優(yōu)化，確保用戶觸發(fā)操作時，做到100毫秒內(nèi)響應(yīng)；一般工作狀態(tài)下，確保每一幀繪圖在1/60秒內(nèi)完成。

結(jié)語

誠然，海思依附于AA體系的發(fā)展模式無法構(gòu)建屬于中國的自主技術(shù)體系，對實現(xiàn)基礎(chǔ)軟硬件的自主可控意義有限，也無法解決中國集成電路產(chǎn)業(yè)受制于人，國家信息安全受制于人的困局。但商業(yè)上的成功確實從高通等國際巨頭手中搶回了部分市場，在基帶技術(shù)方面的自主創(chuàng)新更是值得國人尊敬。

海思麒麟的成功，源自華為對海思不計成本的投入，源自ARM和谷歌開創(chuàng)的技術(shù)體系，源自華為的垂直整合模式以及華為員工的辛勤奮斗。

據(jù)了解，中國移動將在2015年底全網(wǎng)商用VoLTE，麒麟920/930/950全系列芯片支持VoLTE。業(yè)內(nèi)人士指出，這將會為用戶帶來了新一代高清語音體驗，通話接通時延大幅縮短，視頻通話質(zhì)量相比3G提升10倍，并能夠滿足用戶同時通話和上網(wǎng)的需求。

那個號稱“秒殺驍龍810”的麒麟950是如何煉成的？