華為5G世界領(lǐng)先！

這不是嘴上功夫：從5G基帶芯片巴龍、5G基站芯片天罡，到首款5G手機(jī) Mate 20 X，到全球50多個5G商用合同、發(fā)貨20多萬個5G基站……

今年9月6日，在德國IFA（柏林消費電子展）上，華為將發(fā)布新一代的手機(jī)芯片麒麟。按照華為命名習(xí)慣，新款麒麟芯片應(yīng)該被命名為麒麟990。

隨著華為5G技術(shù)的陸續(xù)商用，越來越多的中國消費者感受到了5G的帶來的便利，也正是由于華為率先在中國落地5G應(yīng)用，讓中國消費者先于世界體會到了5G時代的幸福感。

華為一直有在IFA上發(fā)布新款麒麟芯片的習(xí)慣，這次麒麟990可能將是一款集成SoC芯片，這使得華為在與高通和蘋果的5G芯片大戰(zhàn)中站在領(lǐng)先位置。

這也是華為一個月內(nèi)再次放出的一個大招。8月9日，華為在深圳發(fā)布自研的鴻蒙操作系統(tǒng)。

華為消費者業(yè)務(wù)CEO余承東當(dāng)時就曾表示，鴻蒙系統(tǒng)發(fā)布后，華為消費者業(yè)務(wù)補齊了“操作系統(tǒng)”和“生態(tài)”兩個洞。

這次華為率先發(fā)布麒麟990，使得在目前復(fù)雜的國際環(huán)境下為華為手機(jī)在全球競爭中爭取到主動權(quán)和先發(fā)優(yōu)勢。華為秋季的新款手機(jī)Mate 30會優(yōu)先搭載麒麟990。

麒麟990將擁有哪些“硬實力”，還沒發(fā)布就已經(jīng)吸引全球目光？

達(dá)芬奇架構(gòu)NPU

兩年前，華為就率先把“人工智能”帶入到麒麟芯片中，后來麒麟970被稱為全球首顆人工智能手機(jī)芯片。

今年早些時候，華為發(fā)布全新8系列手機(jī)SoC芯片麒麟810，首次采用華為自研達(dá)芬奇架構(gòu)NPU。那么麒麟990預(yù)計也將搭載達(dá)芬奇架構(gòu)NPU，以確保麒麟990保持行業(yè)領(lǐng)先的AI計算能力，同時賦能更多更具實時性的AI體驗。

有關(guān)華為在人工智能領(lǐng)域的投入，華為輪值董事長徐直軍在今年8月23日接受記者采訪時曾有論述。

他粗略估計，華為在人工智能領(lǐng)域的投入為15億美元，以人工智能工程師人力成本來換算的話，需要5000名。

外界只看到華為不斷發(fā)布新的芯片，但其內(nèi)部運作之前并未對外披露。徐直軍介紹：“先期芯片開發(fā)的內(nèi)部組織很簡單，決定做就組建一個團(tuán)隊，一顆芯片就是一個團(tuán)隊，這比5G研發(fā)要簡單。成立一個團(tuán)隊后，選一個頭帶一個團(tuán)隊，剩下都是他們的事情了，我們就不知道了。”

徐直軍稱，無論華為的人工智能架構(gòu)達(dá)芬奇還是昇騰芯片，都不是自上而下的，而是自下而上的。

此外，徐直軍還提到，華為芯片取名都征求過他意見，他也表示了同意，但他發(fā)現(xiàn)自己被騙了，“我覺得名字聽起來響亮就不錯，但他們說這些名字都來自《山海經(jīng)》，我沒有看過《山海經(jīng)》，真正取名的人現(xiàn)在還沒找到，他肯定有他的邏輯，只是我們?yōu)樗I單，我們還是要把他找出來。”

那么達(dá)芬奇架構(gòu)到底是什么，能給麒麟990帶來哪些卓越能力？我們今天就來深度解析一下。

達(dá)芬奇架構(gòu)的核心優(yōu)勢是什么？算力高且靈活，是萬物智能的基礎(chǔ)

達(dá)芬奇架構(gòu)，是華為自研的面向AI計算特征的全新計算架構(gòu)，具備高算力、高能效、靈活可裁剪的特性，是實現(xiàn)萬物智能的重要基礎(chǔ)。具體來說，達(dá)芬奇架構(gòu)采用3D Cube針對矩陣運算做加速，大幅提升單位功耗下的AI算力，每個AI Core可以在一個時鐘周期內(nèi)實現(xiàn)4096個MAC操作，相比傳統(tǒng)的CPU和GPU實現(xiàn)數(shù)量級的提升。

3D Cube

同時，為了提升AI計算的完備性和不同場景的計算效率，達(dá)芬奇架構(gòu)還集成了向量、標(biāo)量、硬件加速器等多種計算單元。支持多種精度計算，支撐訓(xùn)練和推理兩種場景的數(shù)據(jù)精度要求，實現(xiàn)AI的全場景需求覆蓋。

在如智能手機(jī)等實際端側(cè)AI應(yīng)場景中，AI算力與功耗的協(xié)調(diào)是至關(guān)重要的，一般來講更高的AI算力意味著更大的功耗，因此智能手機(jī)的續(xù)航常常使AI算力受限。而有了達(dá)芬奇架構(gòu)NPU，這一狀況將得到改善，如果麒麟990能夠搭載達(dá)芬奇架構(gòu)NPU，麒麟芯片或?qū)⒃俅斡瓉碚饎有袠I(yè)的算力升級。

DaVinci Core是如何實現(xiàn)高效AI計算的？

在2018年全聯(lián)接大會上，華為推出AI芯片昇騰310，這是達(dá)芬奇架構(gòu)的首次亮相，昇騰310相當(dāng)于AI芯片中的NPU。其中，DaVinci Core只是NPU的一個部分，DaVinci Core內(nèi)部還細(xì)分成很多單元，包括核心的3D Cube、Vector向量計算單元、Scalar標(biāo)量計算單元等，它們各自負(fù)責(zé)不同的運算任務(wù)實現(xiàn)并行化計算模型，共同保障AI計算的高效處理。

3D Cube矩陣乘法單元：算力擔(dān)當(dāng)

剛才已經(jīng)提到，矩陣乘是AI計算的核心，這部分運算由3D Cube完成，Buffer L0A，L0B，L0C則用于存儲輸入矩陣和輸出矩陣數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)向Cube計算單元輸送數(shù)據(jù)和存放計算結(jié)果。

Vector向量計算單元：靈活的多面手

雖然Cube的算力很強大，但只能完成矩陣乘運算，還有很多計算類型要依靠Vector向量計算單元來完成。Vector的指令相對來說非常豐富，可以覆蓋各種基本的計算類型和許多定制的計算類型。

Scalar標(biāo)量計算單元：流程控制的管家

Scalar標(biāo)量運算單元主要負(fù)責(zé)AI Core的標(biāo)量運算，功能上可以看作一個小CPU，完成整個程序的循環(huán)控制，分支判斷，Cube/Vector等指令的地址和參數(shù)計算以及基本的算術(shù)運算等。

3D Cube計算方式，有哪些獨特的優(yōu)勢？

不同于以往的標(biāo)量、矢量運算模式，華為達(dá)芬奇架構(gòu)以高性能3D Cube計算引擎為基礎(chǔ)，針對矩陣運算進(jìn)行加速，大幅提高單位面積下的AI算力，充分激發(fā)端側(cè)AI的運算潛能。以兩個N*N的矩陣A*B 乘法為例：如果是N個1D 的MAC，需要N^2（即N的2次方）的cycle數(shù)；如果是1個N^2的2D MAC陣列，需要N個Cycle；如果是1個N維3D的Cube，只需要1個Cycle。

圖中的計算單元的數(shù)量只是示意。實際可靈活設(shè)計

華為創(chuàng)新設(shè)計的達(dá)芬奇架構(gòu)將大幅提升算力，16*16*16的3D Cube能夠顯著提升數(shù)據(jù)利用率，縮短運算周期，實現(xiàn)更快更強的AI運算。這是什么意思呢？舉例來說，同樣是完成4096次運算，2D結(jié)構(gòu)需要64行*64列才能計算，3D Cube只需要16*16*16的結(jié)構(gòu)就能算出。其中，64*64結(jié)構(gòu)帶來的問題是：運算周期長、時延高、利用率低。

達(dá)芬奇架構(gòu)的這一特性也完美體現(xiàn)在麒麟810上。作為首款采用達(dá)芬奇架構(gòu)NPU的手機(jī)SoC芯片，麒麟810實現(xiàn)強勁的AI算力，在單位面積上實現(xiàn)最佳能效，F(xiàn)P16精度和INT8量化精度業(yè)界領(lǐng)先，搭載這款SoC芯片的華為Nova 5、Nova 5i Pro及榮耀9X手機(jī)已上市，為廣大消費者提供多種精彩的AI應(yīng)用體驗。

更強算力的麒麟990，開啟互聯(lián)互通的智慧新場景

一直以來，麒麟芯片的AI實力之所以受到人們的認(rèn)可，除了強勁的AI計算力領(lǐng)先行業(yè)，結(jié)合華為手機(jī)實現(xiàn)的眾多應(yīng)用場景也受到了高度贊揚。達(dá)芬奇架構(gòu)作為華為自研架構(gòu)，在應(yīng)用適應(yīng)性方面與華為的理念一脈相承，基于靈活可擴(kuò)展的特性，達(dá)芬奇架構(gòu)能夠滿足端側(cè)、邊緣側(cè)及云端的應(yīng)用場景，可用于小到幾十毫瓦，大到幾百瓦的訓(xùn)練場景，橫跨全場景提供最優(yōu)算力，麒麟990所使用到的只是端側(cè)AI最基本的一部分。

并且，想要真正實現(xiàn)萬物互聯(lián)的AI生態(tài)，離不開廣大的AI開發(fā)者，那么選擇開發(fā)統(tǒng)一架構(gòu)就是一個非常關(guān)鍵的決策了。對于廣大開發(fā)者來說，基于達(dá)芬奇架構(gòu)的統(tǒng)一性，在面對云端、邊緣側(cè)、端側(cè)等全場景應(yīng)用開發(fā)時，只需要進(jìn)行一次算子開發(fā)和調(diào)試，就可以應(yīng)用于包括麒麟芯片在內(nèi)的不同平臺，大幅降低了遷移成本。

如今，我們體驗最多的AI應(yīng)用大多來源于智能手機(jī)，但對于整個AI生態(tài)來說，智能手機(jī)只是一個開端，未來更多的AI應(yīng)用涌現(xiàn)、跨平臺遷移才能真正實現(xiàn)無處不在的智慧生活。因此，如果麒麟990真的搭載了達(dá)芬奇架構(gòu)NPU，不只是手機(jī)算力提升那么簡單，同時還以AI之力加速萬物互聯(lián)的智慧時代的到來。

最先進(jìn)的7納米制程

日前，華為消費者業(yè)務(wù)軟件總裁王成錄在專訪中向媒體透露，下一代麒麟芯片將采用最先進(jìn)的7nm EUV工藝。

據(jù)悉，麒麟990采用臺積電最新的7nm EUV工藝，這也是目前工藝最優(yōu)的芯片。

芯片的制程對芯片性能影響很大，尤其手機(jī)對芯片要求最高，既要性能佳還要考慮體積、散熱等一系列問題。如今芯片工藝的進(jìn)步一直是手機(jī)廠商的需求來驅(qū)動的。

一直以來，麒麟芯片在工藝方面始終處于業(yè)界第一，那么這次麒麟990用上最先進(jìn)的7nm EUV，那將再度引領(lǐng)半導(dǎo)體工藝的發(fā)展進(jìn)程。

有人說工藝到底有多重要？工藝確實很重要，歷史上很多芯片都是工藝有問題最終連累了終端產(chǎn)品的銷售。因為不好的工藝會帶來發(fā)燙、續(xù)航等一系列問題。

以當(dāng)年高通飽受吐槽的“火龍”驍龍810為例，當(dāng)時高通為了跟進(jìn)64位處理器規(guī)格，在驍龍810上采用20nm工藝和4*A57大核，結(jié)果20nm的工藝壓不住四個A57大核的發(fā)熱，一發(fā)熱就降頻，一降頻就卡頓，爆發(fā)了大面積的負(fù)面，當(dāng)時口碑不錯的HTC手機(jī)也因受到高通芯片影響流失了大批用戶，LG、三星等也沒能幸免。

麒麟芯片工藝歷程回顧：最先進(jìn)的工藝，意味著最難的技術(shù)挑戰(zhàn)

作為半導(dǎo)體設(shè)計行業(yè)的領(lǐng)軍者，麒麟自然也對先進(jìn)工藝不懈追求，而先進(jìn)工藝的背后也意味著最難的技術(shù)挑戰(zhàn)?？上攵L期在業(yè)內(nèi)處于工藝第一的位置，麒麟芯片需要付出巨大的技術(shù)投入。以其中最具代表性的16nm來說，麒麟芯片下足了苦功夫。

2015年面臨工藝選擇的時候，麒麟芯片大膽地選擇了最先進(jìn)的16nm FF+，成為全球首個16nm的手機(jī)SoC芯片。也正是在950這一代上，麒麟芯片第一次站在業(yè)界工藝選擇的最前沿，然而這一次的選擇之路卻并不是一帆風(fēng)順。

早在20世紀(jì)90年代，加州大學(xué)伯克利分校胡正明教授就開始研究FinFET晶體管技術(shù)，直到2015年FinFET技術(shù)才真正實現(xiàn)量產(chǎn)，這中間用了將近20年的時間。據(jù)了解，麒麟芯片很早就意識到了工藝的技術(shù)極限，在2012年開始研究FinFET技術(shù)在16nm工藝上的可實現(xiàn)性，這對芯片設(shè)計廠商的技術(shù)水平、技術(shù)積累、商用經(jīng)驗和商用規(guī)模都有著極高的要求，但憑借扎實的技術(shù)功底，麒麟950成功實現(xiàn)了先進(jìn)工藝的選擇，首發(fā)16nm FinFET讓麒麟芯片帶給業(yè)界很大的震撼，正式躋身手機(jī)芯片第一陣營。

在后來的每一代產(chǎn)品上，麒麟芯片對先進(jìn)工藝的追求一刻也沒有松懈。我們可以看到，麒麟960在16nm上持續(xù)改進(jìn)，麒麟970和麒麟980都實現(xiàn)了10nm和7nm的全球首商用。

就像華為Fellow艾偉所說的那樣，“每一代產(chǎn)品都會遇到工程技術(shù)上的挑戰(zhàn)，等我們最終走過來的時候，發(fā)現(xiàn)當(dāng)初還是把它想得太簡單了。從麒麟920、麒麟930、麒麟950、麒麟960、麒麟970，麒麟980，每一代走過來，有時候甚至有九死一生的感覺”。

工藝的領(lǐng)先，有效保障了麒麟SoC的最優(yōu)性能與能效，為更加復(fù)雜的芯片設(shè)計打好基礎(chǔ)。而這一切也是手機(jī)用戶體驗的重要前提，只有硬件基礎(chǔ)做好了，才能完整發(fā)揮出芯片的實力，對手機(jī)用戶來說，使用體驗也更加流暢、續(xù)航更加持久，溫控自然也更加出色。

5G手機(jī)哪家強？

智能手機(jī)走到今天，芯片對一款手機(jī)的影響再怎么強調(diào)都不過分。在加上今年5G商用，一款好的芯片將成為消費者選購手機(jī)的最重要參考。

今年下半年，除了華為秋季發(fā)布的Mate 30系列，蘋果的新款手機(jī)將在9月10日發(fā)布，其他各廠商也會陸續(xù)發(fā)布新機(jī)，下半年“好戲”開場。

的確，蘋果最早實現(xiàn)自研CPU和GPU架構(gòu)，在芯片技術(shù)領(lǐng)域擁有絕對的話語權(quán)。據(jù)悉，即將發(fā)布的新款iPhone 將搭載A13面世，不出意外的話，A13會繼續(xù)保持性能優(yōu)勢，為消費者帶來極致流暢體驗和高清屏幕觀感體驗。

不過，當(dāng)前華為和高通在芯片核心技術(shù)上不斷實現(xiàn)新突破，芯片性能能效直逼蘋果。而且令人遺憾的是，蘋果在5G缺乏自研能力，加之與高通侵權(quán)案的拉鋸戰(zhàn)，使其短時間內(nèi)無法推出5G手機(jī)，很多想體驗5G服務(wù)的消費者會放棄選購蘋果新款手機(jī)。

再來看安卓陣營，眾所周知，安卓機(jī)大多需要高通提供芯片支持。高通去年發(fā)布的驍龍855一直以來都是很多旗艦機(jī)的御用芯片，例如關(guān)注度較高的三星，日前發(fā)布的Note 10 5G版就是搭載的這款芯片，通過外掛5G基帶芯片X50，讓這款手機(jī)成功具備5G通信能力。不過，驍龍855僅支持NSA網(wǎng)絡(luò)，缺少對SA頻段的支持。根據(jù)國家最新的要求，2020年1月1日起，僅支持NSA的5G手機(jī)將不再允許入網(wǎng)。也就是說，明年生產(chǎn)的新手機(jī)，不能繼續(xù)使用X50基帶（但此前已入網(wǎng)的X50基帶手機(jī)可以繼續(xù)使用）。

根據(jù)往年慣例，高通驍龍865芯片將于年底發(fā)布，我們不妨再耐心等一等。

再來看看華為，盡管目前復(fù)雜的國際背景下，給華為手機(jī)海外業(yè)務(wù)拓展設(shè)置了很多障礙，但華為“硬核”突破能力克服了諸多障礙。而華為出色的5G能力，使得在這輪5G手機(jī)的競爭中占據(jù)了主動。

7月份，搭載麒麟980+巴龍5000的華為Mate 20X（5G）獲得中國首張5G終端電信設(shè)備進(jìn)網(wǎng)許可證，并且具備超強的性能和領(lǐng)先的5G速率。根據(jù)各項跑分?jǐn)?shù)據(jù)，Mate 20X（5G）在5G網(wǎng)絡(luò)下的上下行速率均登頂排行榜，且率先同步支持NSA/SA，支持2G /3G/4G/5G全網(wǎng)通， 5G實力一目了然。

按照華為往常的慣例，麒麟990芯片發(fā)布不久后華為Mate 30就會上市，由于麒麟990內(nèi)置5G SoC，那它就是全球首款商用 5G SoC，也就是說，一款支持2G/3G/4G/5G，NSA/SA組網(wǎng)模式的5G全網(wǎng)通手機(jī)將與消費者正式見面。

眼見智能手機(jī)發(fā)展方向直指5G，華為憑借多年技術(shù)積累，穩(wěn)扎穩(wěn)打地推進(jìn)5G商用，為用戶帶來極速通信體驗。雖然驍龍865值得期待、蘋果A13性能可能依然強悍，但是對于下半年就想換新機(jī)并想體驗5G速度的消費者來講，麒麟990無疑是更明智的選擇。不過，依然期待三方友好競爭，共同進(jìn)步，為消費者帶來更豐富的手機(jī)選擇。