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解密华为麒麟990:首次集成5G基带芯片,未采用最新ARM架构

2019年9月7日 文/ 周路平 编辑/ 赵艳秋

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9月6日,华为最新一代终端芯片麒麟990在德国柏林正式亮相,这款芯片也将在不久后的华为Mate30系列手机和荣耀V30上使用。而顶级玩家的每一次旗舰芯片发布,背后都经历着友商之间的暗战。

首次集成5G基带芯片,外挂或成历史

麒麟990系列包括麒麟990(不支持5G通信)和麒麟990 5G(支持5G通信)两款芯片。其中麒麟990 5G采用了目前业界最先进的7nm+ EUV(极紫外光刻)工艺制程,支持NSA/SA双架构和TDD/FDD全频段。最重要的是,麒麟990 5G首次把5G Modem集成到了SoC(系统级芯片)上,在此之前,业界普遍都是外挂的形式来实现5G通信。

所谓外挂指的是在4G芯片的基础上,加一个5G的基带芯片,这是5G早期的一种折中方案。包括高通和华为都采用过类似解决方案,分别外挂了骁龙X55和巴龙5000。而随着技术和产业的成熟,最终都会集成到一颗芯片上。

将5G基带芯片集成到SoC的做法,带来的好处是面积更小,功耗更低。麒麟990 5G在Sub-6GHz频段下实现领先的2.3Gbps峰值下载速率,上行峰值速率达1.25Gbps。余承东透露,这款芯片的板级面积相比业界其他方案最大降低36%,在一颗指甲大小的芯片上集成了103亿个晶体管。麒麟上一代980集成了63亿个晶体管,990也成为国内首个集成度超过百亿晶体管的芯片。

集成到一个SoC中,也意味着麒麟990的5G模块是真正融入到了麒麟990 5G芯片中,而不是简单地封装到一起,通信模块和CPU、GPU共享着麒麟990的内存。相比于外挂5G基带方案或者简单地封装方案,功耗更低,数据传输速率更快。

针对5G初期面临的弱信号场景下联接不稳定、功耗较高的挑战,麒麟990 5G进行了智能上行分流设计,在视频直播、短视频上传等应用场景同时使用到5G和4G网络,上传速率将提升5.8倍,优化5G上行体验。

据华为官方披露,华为率先支持5G双卡,一卡5G上网的同时,另一卡可接听VoLTE高清语音通话,实现业界最佳5G双卡体验。

为了解决5G带来的功耗问题,麒麟990 5G支持了BWP(Bandwidth Part)技术,在5G大带宽条件下实现带宽资源的灵活切换,与业界主流旗舰芯片相比,5G功耗表现优44%,带来更长效的5G体验;面向高速移动场景,麒麟990 5G支持基于机器学习的自适应接收机,实现更精准的信道测量,下行速率提升19%,实现稳定的5G联接。

但从当前的5G网络建设情况来看,今年下半年还是以4G手机为主,这也意味着麒麟990尽管有5G版本,但出货量或许还是以4G版为主。但华为fellow艾伟并不愿意透露,5G的麒麟990与4G的麒麟990之间的成本差异。

华为一直宣称麒麟990 5G是全球首款旗舰5G SoC芯片。不过有意思的是,在两天前,三星抢先发布其首款内置5G基带芯片的SoC处理器Exynos 980,采用8nm工艺制造。三星Exynos 980将在今年年底开始批量生产,明年可落地到5G终端。

不过,三星的5G遭到了华为手机产品线副总裁李小龙的质疑,他认为三星Exynos 980实现2.55Gbps 5G速率从技术层面说不通,“因为基于3GPP R-15协议标准,100MHz带宽能实现的理论速率最高为2.34Gbps”。

未采用ARM最新架构,华为要自研CPU?

“ARM A77在我们的开发节奏里是来不及的。”华为fellow艾伟被问及为何麒麟990没有采用ARM最新的A77架构时说。

今年5月底,ARM公司正式发布新一代移动CPU架构Cortex-A77以及新一代Mali-G77 GPU芯片方案。外界一度以为,华为将采用最新的A77架构。但美国对华为的实体清单一度让人对华为使用A77架构感到担忧。

不过,ARM中国发言人、市场部负责人梁泉在接受虎嗅采访时澄清,“在事件之后,华为持续在出货基于ARM技术的智能手机、服务器等产品,还更新了麒麟芯片产品。”梁泉说,“ARM的后续基础架构,目前也可以授权给中国客户,包括华为。”这意味着海思之所以没有在麒麟990上采用最新的A77架构,或许真的是开发流程来不及。

当然,华为没有使用A77也有一种说法是华为在自研CPU和GPU,毕竟在实体清单事件之后,备胎计划里也包涵了操作系统,能开发操作系统的华为,自研CPU和GPU也不是完全没有可能。不过这个消息并没有得到艾伟的肯定和否认,“抱歉,我不能回答这个问题。”艾伟说。

正如一位网友所言:“A77等明年的5nm,7nm工艺还是稳定为主,注重功耗,毕竟5G功耗还是蛮大的,强行A77很有可能翻车高温降频。”

这种说法也得到了艾伟侧面印证。“与提升性能相比,我们更多的把注意力放在提升能效上。”艾伟说,麒麟990没有过度追求性能上的表现,“我们每次开发新一代的芯片的时候都会想,这一代的芯片有什么技术是上一代竭尽全力都做不到的,然后我们会挑一些对开发者和消费者感受最大的技术。”

比如麒麟990 5G采用2个大核(基于Cortex-A76开发)+2个中核(基于Cortex-A76开发)+4个小核(Cortex-A55)的三档能效架构,最高主频可达2.86GHz,与业界主流旗舰芯片相比,单核性能高10%,多核性能高9%。能效方面针对不同大小的核精细调校,大核能效优12%,中核能效优35%,小核能效优15%,带来更快的手机应用打开速度,日常使用体验更加流畅。