【最完整麒麟950图文分析】华为麒麟950如何实现“跨越”并勾起你的换机欲望?

作者:张国斌
市场不缺产品,缺的是能打动用户人心的好产品,目前全球智能手机市场已经步入饱和后的缓增通道,在这样的趋势下是通过降价赢得用户还是通过真正的好产品打动用户的内心激发起用户的换机欲望?11月5日,华为在北京举办主题为“跨越”的小规模媒体沟通会,与20多位行业意见领袖和媒体代表就麒麟芯片一年多来的进展进行了深入的沟通交流。

华为Fellow艾伟先生详细介绍了麒麟950的设计策略和细节。让我们了解到了麒麟950如何实现跨越,于细节处打造好产品并激发用户的换机欲望。

1“悦音”---体验打动人心的好声音


艾伟指出贝尔发明电话已经一百多年了,但直到现在,我们接听到电话的声音并没有太大改变,仅停留在能听明白内容的水准,以往由于带宽的限制,传输语音的频率范围在300Hz到3400Hz之间,这样的语音没有低频和高频的细节细节信息,仅仅以复原语音为目标。现在,我们已经步入4G时代,在享受高清视频和图像的同时,这样的语音效果显然已经落伍了。

所以,从麒麟920开始,华为一直在致力于通过4G网络提升语音体验,现在,4G+网络的升级为高清语音的实现带来了机会,语音带宽和采样率提升一倍,使声音细节信息得以完整保留,让人听起来更真实、饱满、悦耳。

这样对语音近乎100%的还原效果让你听到的是打动人心的声音,你甚至能感觉到通话者就在你的面前,它跨越了空间,让人真正感受到科技之美。

据艾伟介绍麒麟9xx平台全系列支持VoLTE,在提供4G+语音的同时,通话接通时延大幅缩短,视频通话质量相比3G提升10倍,并且能够满足用户同时通话和上网的需求。现场真机测试表明,搭载麒麟系列的手机比其他平台手机呼叫时延明显缩短。

他也表示高清语音体验不是通过一款机型一家运营商来实现,是需要更多机型和运营商的参与才能给用户提供更好的语音体验,因此麒麟芯片与中国、欧洲、韩国等领先的4G+移动运营商一起完成了长达2年的VoLTE语音调测。

中国移动是国内VoLTE商用节奏最快的运营商,麒麟950是最早通过中国移动VoLTE认证的芯片平台。而中国移动宣布2015年底全网商用VoLTE,现在麒麟920/930/950等系列芯片已经全部支持VoLTE。在中国移动近期各省宣布商用的VoLTE终端中,基于麒麟920芯片的Mate7成为标杆机型。

2工艺技术和架构选择---如何兼得性能与功耗?

今年,苹果发布了采用FinFET工艺技术的iPhone6S手机,这让全球用户了解了这一先进工艺技术,但是如果我们回溯到两年前的2013年,当时最成熟先进的工艺是20nm平面硅技术,最热门的架构是四个A57+四个A53,在这样的情况,该如何选择工艺和架构?是保守一些选择最成熟还是激进一些选择更先进的?

现在从高通骁龙810的惨败来看,很多人说该选择16nm FinFET工艺技术,但是我们没有时间机器,不能从现在回到过去去帮助选择,那该如何抉择?

艾伟表示其实华为的团队也纠结过该如何选择。对于IC设计人员来说最头疼的就是遭遇暗硅陷阱----性能提升的同时功耗也提升,这会导致芯片在过热的情况下发生死机现象,这比芯片发热后主动降频工作更可怕因为这是一种被动的散热方式。

而克服暗硅陷阱主要措施就是降低芯片的总功耗,这个总功耗由开关功耗(对负载充放电引发的功耗)、短路功耗(晶体管翻转时,电源和地瞬时短路引发的功耗)和漏电功耗(由漏电流引发的功耗)组成,一般都是通过降低工作电压、减少翻转、采用更高级工艺来降低功耗,按照当时台积电给出的数据来看,采用20nm工艺技术,相同性能下功耗可以降低25%,晶体管密度可以提升1.9倍,这样一来单位面积功耗反而上升了42.5%!该如何选择?


他表示这时候机缘巧合,他们和FinFET工艺和FD-SOI工艺发明人胡正明教授结识了,胡教授指出,在20nm以下工艺,通过FinFET工艺技术可以将漏电流降低到很低的水平。他说依靠这个工艺技术,微电子业还可以发展百年,而未来微电子从业者的目标就是在更小的面积上集成更多的器件。

胡教授及其团队在20年前就开始探索这一技术,并于1999年发明FinFET,所以艾伟称胡正明教授的成果可以用“菩萨畏因凡夫畏果”来形容,对于微电子产业,胡正明教授的发明堪称普渡业者的发明,解决了产业的一个大难题,让微电子产业在纳米时代继续前行,而胡教授也称他“在攀登珠峰的过程中”每天都很快乐,看到一花一草、一只老鹰都很快乐,大家是不是可以悟到点什么?

基于与胡教授的交流,麒麟950确定了台积电16nm FinFET工艺,台积电也有相当好的性能功耗参数,其单位面积功耗可以降低60%!所以台积电的16nm FF+工艺堪称是性能功耗兼具的好技术

但是这个技术的设计难度也是非常大的,设计规则要从28nm的1万条增加到4万条!而且良率是一大挑战。不过艾伟表示,通过和台积电以及产业链合作伙伴的合作,到今年8月,麒麟950已经稳定量产,良率从最初的20%提高到80%!

麒麟950是台积电16nm FinFET plus的首个商用手机SoC,相比28HPM工艺性能提升65%,同时节省了70%的功耗。相比20SoC工艺,性能提升40%,功耗节省60%!

麒麟950采用了业界首个4*A72+4*A53 big.LITTLE大小核架构设计,采用了ARM最新的GPU MaliT800系列,这是ARM MaliT880 GPU首个商用芯片,比上一代图形生成能力提升100%,GFLOPS提升100%。此外,麒麟950新架构中还包括全新的LPDDR4、新的GIC500、新系统总线以及FBC技术应用,使得麒麟950具备更强大的硬件性能基础。

麒麟950也是ARM Cortex A72首个商用SoC芯片,核心相比A57性能提升11%的同时,功耗降低20%,能效比综合提升30%。

不过,艾伟认为,所有的参数对用户都是浮云,用户只关心他的体验是否完美,响应是否极速,如何让用户体验到这些高性能呢?

3极速响应---让安卓手机有媲美iphone的响应体验

艾伟表示,所有高性能要让用户感受到,如何提升用户的体验?

安卓手机被人诟病最多的就是响应速度低于苹果手机,由于手机厂商难以对安卓操作系统底层系统进行优化,所以很多厂商多通过提升内存来提升响应速度,但即便这样,配备3G甚至4G内存的安卓手仍难以匹敌仅有1G内存的苹果手机,针对这个瓶颈,麒麟950从底层硬件进行了优化。

据艾伟介绍,经过他们研究发现,手机应用场景中有时会出现卡顿等现象,主要有三个关键点:应用启动速度、操作响应、滑动帧率。为此麒麟芯片团队用每秒可拍摄1万帧的高速摄像机对手机响应进行甄别和优化。

快速响应的体验取决于芯片系统的Boost性能,而流畅不卡顿的体验则取决于芯片系统的持续性能。麒麟芯片团队针对Boost性能和持续性能进行了深入的优化,用户触发操作时,做到100毫秒内响应,给用户带来快速响应的体验;一般工作状态下,确保每一帧绘图在1/60秒内完成,实现流畅不卡顿的体验。



这等于是硬件底层针对安卓系统底层进行优化了。

除此之外,在强劲的硬件性能基础上,麒麟950通过启发式智能调度算法(HSA, Heuristic Scheduling Algorithm),对系统进行精细调校,解决安卓系统原生的问题,满足系统的两种性能需求——遇到需要Boost的地方,提前准确预判,完成后迅速收回;一般场景最精准性能预测,不积累额外的热量。麒麟950 Boost性能相比前代提升100%,持续性能相比前代提升56%。





经过这样的性能优化,基于麒麟950的手机达到了堪比苹果iPhone6S的响应体验这是对128种应用的体验对比。图中红色色块体是体验差的应用,以麒麟系列看来,麒麟950仅有两个应用体验稍差,而苹果iPhone6S也是两项指标体现稍差,在微信微博启动和响应方面,麒麟950手机都超过了iPhone6S!其中微博启动时间要比iPhone6S缩短100多毫秒!


经过这样的精细优化,麒麟950在用户体验提升的同时续航时间大大增加,普通用户续航时间较前代增加10个小时,达到2天。

4目前业界最强协处理器可以带来什么酷体验?

除了主CPU异常强大外,麒麟950还搭载了基于ARM最新Cortex-M7架构的协处理器i5,这是目前业界性能最强的协处理器!在嵌入式领域,也仅有ST、飞思卡尔、Atmel等公司开发出基于该架构的MCU,华为率先将其用在的手机SoC上,这本身就是一个突破!利用这个高性能的协处理器还可是实现更多主处理器要完成的任务!


i5本省就可以完成一些融合运算,据艾伟介绍,智核i5可以与大核A72、小核A53协同共享资源,由主系统进行智能调度,在需要主CPU工作的场景下,处于常感知状态下的i5能够迅速唤醒主CPU,大大缩短主CPU启动时间。i5能够以极低的功耗,使手机处于Always Sensing(“常感知”)的状态,即便手机处于睡眠模式,i5仍然可以持续收集来自各种传感器的数据信息,其所消耗的电量却远远低于主CPU。

这样实现了大小核+微核的运算模式,艾伟介绍i5有300DMIPS的运算能力可以实现超低功耗下的融合定位,而这样的大小核+微核的运算模式也与联发科将CPU任务分解为大中小来完成的Tri-Cluster三簇架构类似,这样对任务的处理会更合理,功耗分配更佳。

艾伟表示依靠i5协处理器,麒麟950可以实现领先的GPS、基站、WiFi、Sensor混合定位,在室内、高架桥、高楼林立等场景提供精准定位,大幅提升GPS体验。这实现了芯片级、全硬化的智能定位解决方案,是真正的超低功耗解决方案,能够使功耗从90mA降到6.5mA,功耗降低幅度达90%。


从下图可以看到,定位曲线更精准更完整,不会出现在楼层密集区,人的轨迹在楼上的现象。


5华为自主ISP大突破!挑战苹果iphone6S照相体验

以往麒麟系列被人诟病最多的就是ISP,这也是华为手机的一短板,这次,麒麟950集成了自主研发的 ISP技术,并且指标有大突破!(估计富士通等独立ISP供应商要哭晕在厕所了)据艾伟介绍,这将带来用户拍照体验的大提升。

这依然是从用户应用角度出发,首先是考虑用户在照相方面有 便捷、悦目和有趣的体验,例如启动快堆对焦快、适用多种场景,有更多滤镜效果等等。

据介绍,麒麟950支持14bit双ISP,吞吐率性能提升4倍,高达960MPixel/s。支持混合对焦技术,可以根据拍照的场景自适应选择最佳的对焦方式,实现快速准确的对焦。同时支持在线双13M Pixel Sensor,最大可以支持32MPixel Sensor,能够采集更丰富的图像信息。另外,ISP中专业独立的DSP图像后处理,提供最好的图像质量、色彩和特效。另外,基于芯片的FD(人脸检测)技术,人脸识别率高、速度快,人脸自动识别场景下,最高能实现35张脸的连续识别跟踪能力,确保在拍照时人脸肤色还原得更加真实、自然。

这样优化的照相效果如何?经过实地比对,很多场景下效果优于苹果iphone6S!例如室外逆光,室内有人逆光,夜间有人逆光,室外无人逆光等等,有兴趣的同学可以等搭载麒麟950的Mate8面市后现场体验!

另外,艾伟指出麒麟950还支持iLPDDR3和LPDDR4,在音频方面依然延续前一代的高品质HiFI 编解码芯片,安全方面也是采用硬件级的安全措施。

在Modem方面,麒麟950支持CAT6载波聚合,艾伟指出这是因为目前运营商支持CAT6的网络还不多,即使到2016年支持CAT6的网络全面部署,麒麟950也可以支持,而更高级的CAT9或者CAT12等还没有确定的部署时间,另外,在频段组合上还没有定论,如果增加只是增加了成本没有实际意义,所以麒麟950搭载的是最成熟的五模CAT modem。华为在通信方面一直是领先的,其巴龙750是业界首款支持Cat12/Cat13(UL)的通信芯片,现在已经在日本等市场商用。作为世界第一大通信设备供应商,华为最清楚什么样的网络规格最适合消费者。目前950的通信规格是最合适的。在连接方面,华为的Wi-Fi蓝牙等技术表现不俗,在麒麟620、930上已经有印证。

此外,他表示麒麟950集成了新一代自主研射频芯片,能够实现原来两颗射频芯片的功能,单芯片支持载波聚合功能,集成度更高,而功耗却更低。与上一代相比,可以支持更宽的频段范围(450MHz~3.5G),助力手机支持更广泛的全球漫游。

选了最难的路,只有坚持才有突破!

和以往的发布会不同,这次华为的合作伙伴台积电也来站台,足见华为和台积电已经结成了重要的合作伙伴关系。台积电业务开发处资深处长尉济时博士表示台积电和华为有深入的合作,他透露目前基于台积电16nm FF+工艺的typeout有40个,到明年会有100个!看来,16nm FinFET工艺技术已经大踏步走来。关于麒麟是否会由三星代工的传言,艾伟表示,华为跟台积电合作已经有十年的历史,“我们发现越是先进工艺,越需要双方非常紧密的合作。这种信任感不是简单商业上的事情,很难得,我们相信能继续走下去。”

发布会上,华为终端有限公司手机产品线副总裁李小龙表示搭载麒麟950的华为最新旗舰手机Mate8即将于11月26日上市。据李小龙透露Mate8有更多酷炫功能,期待Mate8能带来更多惊喜!重演Mate7的神话!

明天,高通将正式发布新一代旗舰处理器骁龙820,据剧透骁龙820处理器所有的IP模块均实现了提升和增强,同时确认将采用第二代14nm工艺技术,骁龙820和麒麟950两强相遇,谁将胜出?欢迎参与投票

一点感想

谈谈对跨越的理解

这次发布会的主题是跨越,我的理解一个方面是麒麟系列自身的跨越,从麒麟920到930到麒麟950,实现了架构和设计的跨越,敢用第一个采用最新的GPU、协处理器架构,敢用最新的工艺技术,表明华为芯片在复杂SoC设计方面更加娴熟和得心应手。另外,艾伟透露麒麟芯片已经出货5000万颗!这是一个里程碑的数字,本身就是一个跨越!

另个方面是对竞争对手的跨越,从以前的跟随高通联发科,这次变成了领跑,这次麒麟950不管是从跑分还是功耗设计方面都能领先,确实是一个大的跨越。

个别媒体拿麒麟950 的Modem支持CAT6来说事,其实华为的Balong 750已经在全球率先支持Cat 12/13了,所以Modem根本不是个事,按照艾伟的解释,目前运营商支持CAT6的网络还很少,把芯片集成一个CAT9或者更高级的modem是没有实际意义,反而让用户有不好的体验-----配个高级功能不能用,从实用角度来说CAT6已经足够,这也是自己的一种自信,不盲从新的技术,这也是一种跨越。

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