财讯：华为麒麟990来了，新工艺小体积集成了103亿个晶体管

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原创:轩窗智物

所见:麒麟990的各项性能指标重构了领域基准，定义了今后一年旗舰手机的性能风向。

智东西方面，9月6日，华为客户业务ceo余承东在德国柏林ifa 2019国际电子支出品展览会上正式发布了第一个综合5g通信模块，支持新的达芬奇架构npu手机芯片麒麟990 5g和4g版

今天的发布会备受瞩目。 麒麟9系列芯片是华为手机旗舰芯片，华为也是每年手机芯片的关键，而今年的麒麟990因集成了5g模块而备受瞩目。

华为麒麟990芯片的发表时间也非常微妙，主会场在德国ifa 2019上发表，但国内华为设置了第二现场同步发表。

在麒麟990发布的两天前，也就是9月4日，三星发布了第一个内置5g基带芯片的一体化解决方案exynos 980，用8nm工艺制造。 值得注意的是三星的exynos 980今年年底开始量产，每年可以落地5g终端。 三星这个行动被认为是胡华为麒麟990。 两周后，苹果新一代旗舰智能手机芯片也将发布。

麒麟990举起了四面第一面旗帜:

1 .业界第一个7nm euv (极紫外光刻)技术，集成了103亿个晶体管。

2、业界第一艘旗舰5g nsa &； sa手机soc

3 .业界第一个16核mali-g76 gpu。

4 .业绩第一大-微体系结构npu。

另外，麒麟990在cpu、gpu、npu、过程、通信基带、性能、功耗、ai模块上实现了大幅度的性能升级。

余承东在现场确定麒麟990芯片将搭载于13天后在德国发表的华为mate 30系列。

接下来，让我详细介绍麒麟990芯片的四个重要升级。

7nm euv工艺，集成103亿晶体管！ 摩尔定律到底没死？

去年，麒麟980发表了7nm的工艺流程，但这次麒麟990的4g版依然使用了7nm的工艺。 但是麒麟990 5g版的工艺流程升级为7nm euv，这也是目前最先进的制造工艺。

长颈鹿990芯片内集成的晶体管数量从长颈鹿980的69亿上升到103亿，比上一代增加了49%。 但是，由于使用了新的工艺流程，板级面积最多下降了36%，其尺寸依然保持与上一代相同的14mm*14mm，馀承东说比指甲盖小一点。

晶体管的数量越多意味着芯片的运算速度越快。 越小的过程，性能越高，功耗和散热越少，芯片尺寸越小。 因此，进程之间的差异也直接影响两个芯片之间的性能、功耗等参数。

法威在长颈鹿980上集成了69亿个晶体管，在长颈鹿970上集成了55亿个。 苹果去年发售的a12上集成了69亿个晶体管，a11上集成了43亿个晶体管。 高通的骄龙855没有透露晶体管的数量。

苹果去年年末发售的a12x芯片也同样通过7nm工艺集成了100亿个晶体管，但搭载在ipad pro上，不用于手机产品。

麒麟990新用的7nm euv工艺与7nm相比有那些特征吗？

euv ( extremeultravioletlithography )也称为极紫外光截止，是将13.5nm长度的极紫外光用作光源的光刻技术。 与现在主流的光刻机用的193nm光源( duv技术)相比，新的EV光源可以在硅片上刻更小的沟道，在芯片上集成越来越多的晶体管，提高芯片的性能，继续摩尔定律

随着半导体工艺的迅速发展，芯片晶体管的面积和密度越来越接近物理极限，duv技术在制造芯片时产生严重的衍射现象，难以推动工艺工艺工艺的进步，该euv技术是突破这个瓶颈的关键和

第一个集成5g基带的量产手机soc

这次发布会的最大亮点之一是麒麟990集成了5g基带，成为业界第一个发布和量产的手机5g soc芯片。

馀承东表示，麒麟990的5g模块并不简单封装，而是正式嵌入麒麟990 5g芯片，通信模块和cpu、gpu共享麒麟990的存储器。 与插件5g基带方式和单纯封装方式相比，功耗低，数据传输速度快。

在5g通信中，麒麟990 5g的下行峰值速度达到了2.3gbps，上行峰值速度达到了1.25gbps。 对客户来说，几秒钟就可以下载2g拷贝，瞬间下载高清音乐和视频。

今年1月24日，farway正式发布了5g基带芯片男爵5000，在sub-6ghz (低频带、5g的主要频带)频带实现了4.6gbps，在毫米波(高频带、5g的扩展频带)频带达到了6.5gbps。

与外野通信环境的挑战相比，麒麟990 5g使用频带分配技术( bwp技术)，可将轻负载数据下的功耗降低44%，比其他方案的功耗优化高20%。 另外，比较了两个点场景的高速移动和5g信号弱的区域，利用ai技术进行了深度优化。

1 )与高速移动场景相比，麒麟990 5g基于机器学习技术使用自适应的信号接收机制，加强波形束缚，利用机器学习技术进行信道匹配，使手机在移动中自动选择最佳的5g信道。

余承东表示，这项技术在实际测试中，以每小时120公里的运动速度，5g的下行速度提高19%。

2 )与5g信号弱的区域相比，上行要求比高，麒麟990 5g使用智能上行分流设计。 即使在接入网nr上行资源受到限制的情况下，上行速率也提高到5.8倍。

达芬奇的体系结构保持了npu的新升级，ai的性能提高了一倍。

在ai性能方面，麒麟990与上一代相比进行了较大的升级。 华为将这次发布会定义为“重建”，其中重要的是npu上。

馀承东说，麒麟970的ai能力定义为1后，麒麟980的ai能力提高了88%，麒麟990的ai能力提高了47%。 进行这个处理的数据源不是华为自己提供的，而是来自第三方测试机构ai benchmark。

首先是在体系结构上的升级。

麒麟990的npu架构使用了华为自研的达芬奇架构。 去年，farway推出了达芬奇体系结构的云ai芯片上模ascend 910和上模ascend 310。 今年6月21日，华为首次将达芬奇架构落地到终端芯片上，发布了7nm工艺的长颈鹿810。

这次达芬奇结构落地于麒麟990，华为正式宣布手机旗舰芯片采用自研达芬奇结构。 在迄今为止的第二代产品中，麒麟980和麒麟970的npu使用了寒武纪的ip核。

麒麟990增加了微核npu设计。 麒麟990 5g使用了两个大核npu +一个微核NPU设计。 麒麟990计划减少一个大核npu，使用一个大核+一个微核。

余承东说，之所以使用这个微核的设计，是因为ai对计算能力的要求不是很大，微核的功耗更低。 与用大车和小型车拉行李相比，他的现场用大车拉行李是浪费资源。

那么微核的功耗有多低呢？ 大核和微核的功耗相差24倍。 如果只用微核工作，同样的手机，一天的耗电量还不到手机的5%。

其次，麒麟990支持华为hiai开放结构2.0、Googletenorflow、android nn。

在新的体系结构模型中，麒麟990支持300多个操作员，比上一代麒麟980多了近100个。 另外，麒麟990支持90%的可视计算神经网络，涵盖了现在的开源互联网模式，如vgg、resnet、vdsr、deeplab等。

随着ai计算能力的大幅提高，麒麟990在应用上也具有更强的能力。 例如，实时视频的多实例分割。 也就是说，在打开视频的情况下，可以实时比较视频中的人和不同的物体，进行识别和分割。 在现场，馀承东举行了示威。

在视频中，客户可以实时改变视频的背景。 可以将多个人中的一个放在画面的另一边，也可以自由缩小和放大。 所有这些都是以实时状态实现的。

8核cpu，16核gpu，性能倍增

除了5g、ai和芯片过程升级外，麒麟990还在cpu、gpu、isp和闪存规格方面有重要的升级。 这样，配备麒麟990的设备就可以拥有更好的应用体验。

1，8核心cpu体系结构，时钟升级

在基础性能方面，cpu对soc性能的影响很重要。 手机的大部分计算操作都必须依靠强大的解决方案来支持完成.。 在跑分测试中，解决方案性能也占相当大的比例。 影响解决方案性能的一个是核心数量，两个是核心体系结构的区别。

去年，麒麟980的cpu体系结构进行了重大升级，推出了世界上第一个基于arm cortex-a76构建的cpu，使用2超大核+2大核+4小核共计8核的配置。

这次长颈鹿990 5g的cpu这次也保存了2超大核+2大核+4小核配置，是基于arm cortex-a76和cortex-a55两种ip核构建的，但频率在上升。 具体配置如下: 2大核( cortex-a76 based@2.86ghz)+2核心( cortex-a76 based@2.36ghz)+4小核( cortex-a55 )

2.GPU升级到16核，图像解决能力强

在图形解决方案中，gpu比解决方案更重要，是直接决定手机能否顺利运行大型游戏的重要因素。 决定gpu表现的参数与解决方案类似，由架构和运算单元的数量决定性能。

麒麟990的gpu架构仍使用与麒麟980相同的arm mali-g76架构，但核心数量从10升级到16核心。 由于核心数量的大幅增加，麒麟990的图像解决能力也大幅提高，性能提高了6%，能效提高了20%。

在应用体验中，麒麟990为重载游戏设计了智能缓存技术，为cpu、gpu和存储器之间的通信进一步降低了功耗，节约了15%的带宽。 结合华为软件层面的gaming+技术，gpu在游戏时图像解决更好。

3、自研isp 5.0，两大降噪杀意

现在的手机芯片高度集成，除了传统的cpu、gpu外，还集成了isp (图像传感器解决方案)和dsp (图像解决方案芯片)两种。 这两部分和照相机、传感器、制造商的调教等一起影响手机的摄像水平。

在isp上，华为也已经拥有自研能力，在长颈鹿990上是华为自研的5.0版。

麒麟990的isp性能也非常强大，吞吐率15%，能效15%，照片降噪能力30%，视频降噪20%。 另外，麒麟990还支持4k 60帧的视频拍摄。

有趣的是，在麒麟990，华为发表了两项降噪技术。 一个面向图像降噪，另一个面向视频降噪。

降噪是图像/视频解决行业的基础，是受欢迎但不太容易的问题，在实际产品中降噪技术的应用很少。

(1)手机方面是世界上第一个bm3d维度块匹配)专业图像降噪技术

bm3d算法是单反相机中非常有名的降噪算法。

其工作原理是，首先将图像分割为一定大小的块，根据图像块间的相似性，组合具有相似结构的二维图像块形成三维排列，通过综合滤波解决这些三维排列。 最后，通过逆变换，将解决的结果还原为原图像，得到去噪后的图像。

这种方法确实有效，具有高信噪比，视觉效果也很好。 业界很多研究者提出了很多基于bm3d的去噪方法，如基于小波变换的bm3d去噪、anscombe变换域bm3d滤波等。

(2)双域合作视频降噪技术

视频屏幕上的噪声主要来自两个维度:空之间的域和时域。

空空间区域噪声是指1帧图像内的噪声，即在同一帧内分布在不同位置的噪声。 视频中的噪声在空间区域的表现是同时出现在不同位置的噪声。

时域噪声是帧和帧之间的噪声，即分布在不同帧之间的同一位置的噪声。 影像中的噪声在时域中的表现是同一位置的噪声不断闪烁。

在麒麟990，farway公布了2域联合视频降噪技术，在空之间的域中重叠频域(信号由那些单一频率的信号合成，频域实际上是时域信号傅立叶变换后的数学结果)，在时域

视频降噪不仅是视频解决，而且是非常基本实用的问题，不仅是图像/视频解决的基本基础，算法的优化能力和工程的实现能力也非常考验，只有深入理解算法才能优化算法的方法

在这一技术的支持下，在应用方面搭载麒麟990的手机可以探索新的isp+ai应用。

在4，4g通信网络中，存储标准升级到ufs 3.0/ufs 2.1。

5g来了之后，除了对核心cpu解决方案的要求提高以外，对手机的存储速度也有很高的要求。 比如，在消防员的高压水枪前安装奶茶吸管的粗出水口，一定是出水量不够。 4g通信网络下的高速互联网上传和下载能力像剧烈的高压水枪，手机的记忆速度像前面的出水口。

因此，为了适应4g通信网络的速度，5g手机需要标准装备ufs 3.0。 ufs 3.0双通道设计可提供高达23.2 gbps的传输带宽。 手机从存储器读取副本和写入副本的速度会影响游戏和应用程序的加载速度和将视频文件复制到存储器所需的时间。

麒麟990支持ufs 3.0和ufs 2.1存储标准，ufs 3.0是迄今为止最新的存储标准，于年1月30日发布。

ufs的全名是universal flash storage，是为数码相机和智能手机等电子产品而设计的通用闪存规格，由固态技术协会jedec的权威发布。 ufs闪存的不同标准代表了存储技术的不同级别。

根据公开的测试数据，按照ufs 3.0闪存( 512gb容量)的顺序，读取速度高达2100 mb/s，写入速度高达410 mb/s，随机读取速度为63k iops，写入速度为68k iops，UFS 2 不仅可以更快地读写新闻和资料，而且ufs 3.0的功耗也更低。

手机soc进入了5g集成的新时代

麒麟990 5g是目前集成了业界实现批量生产的第一个5g模块的手机soc。

根据今天麒麟990的发表，麒麟990的各性能指标重构了领域指标，并定义了今后一年旗舰手机的性能风向。

麒麟990的发表也预示着手机soc进入了5g集成的新时代。 其次，手机芯片领域会变得激烈你会赶上的状态。

预计两周后发布的苹果a13将搭载在下一代iphone上，根据现在发布的信息，a13可能不会集成5g模块，但性能依然有望提高。

今年年底高通的下一代手机旗舰芯片将推出新产品。 5g芯片有两种产品，高通有配偶x50和x55，x50今年使用插件格式，用于中兴、OPO、vivo、小米等制造商的5g智能手机。 年末的配偶旗舰芯片是集成5g模块还是x50？

三星方面宣布，此次先发华为发布了内置5g基带芯片的第一个一体化解决方案，今年年底开始批量生产，并切实宣布可在每年5g终端落地。 因此，三星EXYNOS 980的生产发货也将成为领域的焦点。

另外，5g基带芯片的联发科和紫外光展锐的动作被发表，成为产业的焦点。

结语:狂暴冲进的麒麟小费

2年前，华为的麒麟970可以说打出了业界内“手机ai芯片”的第一支枪，引起了ai芯片领域的整体讨论。 去年麒麟980的发布，在结构和性能上再次使人们震惊。

这次，麒麟990带来了越来越多的惊喜，提高了性能，另外，ai的计算能力提高了，让我们实地看到了越来越多强大的应用程序在终端上实现。

众所周知，今年华为遭遇了前所未有的坎坷，在芯片开发方面遇到了更大的障碍。 但是，在今天麒麟990的发布中，我们将看到华为依然在世界先进的手机soc课程中奔走和狂野。

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