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华为麒麟!国产“芯”进展华为海思、展讯SoC新品

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目前国内的智能手机市场风风火火,以国产品牌为一个整体来看不论是销量还是推出的机型都堪称全球第一.不过整个手机产业链利润的大头却不在国内厂商手中,究其原因,还是芯片、屏幕等核心技术并非被国内厂商掌握.不过这样的态势正在发生着变化,随着华为海思、展讯等一批拥有自主知识产权的芯片厂商的崛起,国内厂商在手机、平板等移动设备上处于技术劣势的情况正在逐渐扭转.今天,本文就为大家介绍两家国内厂商新发布的SoC芯片.

文/图 唐适文

一直以来,人们印象中芯片厂商多是国外企业,比如PC时代有英特尔、AMD、英伟达等厂商,在移动计算时代,高通、三星、苹果等国外厂商又占据了芯片设计、生产甚至制造的主要地位.不过,随着国内厂商自身技术的发展,这样的情况也在逐渐改变,出现了诸如华为海思、展讯等厂商,它们既有处理器核心设计能力,又拥有完整的通讯模块设计能力,还可以将整个SoC功能有机整合在一起.它们的出现代表着国内厂商正逐渐向产业上游和高端制造迈进,虽然仍与处于行业顶端的厂商存在差距,但发展趋势是让人高兴的.最近,华为海思和展讯分别发布了2015年第一季度的新品,下面我们就和大家一起了解一下相关的情况.

华为海思:麒麟930

2014年,华为海思的热门产品是麒麟920,这款产品使得华为海思成功树立了自家SoC的中高端产品形象.前不久,在华为海思2015年春季新品沟通会上,它公布了目前最新SoC麒麟930的大量消息.从参数角度来看,麒麟930采用的是八个Cortex- A53核心,GPU方面则是Mali-T628MP4,看起来似乎平平常常,没有什么特别.不过麒麟930可不是一颗普通的八核心Cortex-A53处理器,而是内中还有乾坤.

特别的Cortex-A53e核心

根据ARM提供的官方规格来看,Cor tex- A53的定位是接替之前32位的Cor tex- A7架构,想打造成为对功耗和成本极端敏感的入门级和中低端市场的首选产品.基于这样的定位,Co r tex- A5 3架构的规格设计和频率控制都比较保守.Cortex-A53架构采用双发射顺序执行设计,整体性能不会太高,但能很好地控制晶体管规模和功耗表现.频率方面,ARM官方推荐的Cortex-A53最高频率也只达到1.2GHz.Cortex-A53的另一个作用是和Cortex-A57通过big.LITTLE技术形成高低搭配的组合.因此在ARM看来,1.2GHz的Cortex-A53已完全够用了.

虽然Cortex-A53的定位不高,但是华为海思并没有单纯地按照ARM官方的推荐来设计和制造麒麟930,反而大幅度加强了自研部分.麒麟930的八个Cortex-A53核心分为两组,其中一组是被华为海思命名为“Cortex- A53e”的四个高频率核心,它的最高频率可达2.2GHz.剩下的四颗核心则是用于低性能要求场景下使用的低功耗核心,采用了四颗1.5GHz的Cortex- A53核心.在有关“4+4”核心的搭配上,华为海思还使用了ARM big.LITTLE的一整套总线和相关技术,只不过本来应该是“big”的诸如Cortex- A57等大核心被高频率的Cortex- A53e取代了,这样一来,麒麟930看起来更像是应用了华为海思独有的“little.LITTLE”技术.

那么华为海思为什么不采用目前业内主流的诸如b i g .L I T T L E大小核技术并使用高性能的C o r t e x - A 5 7来和Cortex-A53搭配呢?为了解答这个问题,华为海思给出了一组数据.从测试结果来看,虽然Cortex- A57架构的核心性能要高很多,相比Cortex-A53提升达到了56%,但是功耗却达到了后者的256%,性能功耗比反而大幅度下降.目前业内采用Cortex-A57搭配Cortex- A53组成big.LITTLE技术的处理器中,只有采用14nm的三星Exynos 7420借助全新工艺的威力达到了比较好的效果.其他的产品比如高通骁龙810,在20nm工艺下无论是功耗还是发热控制都不够出色.华为目前能接触到的最先进工艺只有台积电的20nm和16nm,考虑到台积电的16nm工艺尚在试产,因此如果以20nm工艺生产Cortex-A57的话,可能在功耗控制上存在一定问题.因此,华为决定放弃Cortex-A57,转而使用Cortex-A53.

Cor tex- A53是ARM面向中低端市场的核心,规模比较小.不过从架构角度来看,只要频率够高,也能够在很大程度上弥补核心规模小、性能较低等问题.不过频率提升并非易事,因为Cortex- A53标准库以及架构并非为高频率准备.于是,华为海思在麒麟930的设计过程中,没有直接使用ARM官方的Cortex-A53标准库,而是使用了自行研发的增强库,并在生产过程中做出了大量的改进,最终使得Cortex- A53的频率能够提升到2.2GHz—华为海思经过测试认为Cortex- A53只有频率达到2GHz以上,才能在诸如应用启动、3D游戏等较为依赖CPU性能的情况下保持手机拥有流畅的体验.相比之下,目前使用Cortex-A53架构的处理器,频率最高的是联发科的相关产品,最高频率仅为1.7GHz左右,离麒麟930还有不小的差距.华为海思认为在目前的情况下,高频率的Cortex-A53是唯一能在较高性能和较低功耗间取得平衡的设计,值得深入研究挖掘.

麒麟930的处理器核心架构设计颇为特殊,那么它在具体应用中的表现如何呢?华为海思也给出了一些数据.相比麒麟920(在32位下运行),麒麟930(在64位下运行)在诸如图像应用启动、联系人启动、电子邮件启动等CPU密集型应用中,启动速度要快15%~40%不等,速度提升还是比较明显的.

在GPU方面,麒麟930依旧使用了之前在麒麟920上就出现的Mali-T628MP4,只是在频率上进一步提升到了680MHz.这颗GPU核心的性能表现现在来看只能算是中等水平,不过考虑到华为的一众手机新品在屏幕分辨率上最高也只有1920×1080,因此搭配Mali-T628MP4也算合理,不会出现性能不够的问题.

独有技术增强体验

从技术综合能力来看,华为海思在移动SoC芯片上尤其在通讯技术上是颇具实力的.在去年的麒麟920上,华为海思就实现了全球首个整合CAT.6制式的产品,使得其无线网络速度最高可达300Mb/s.在麒麟930上,华为海思进一步加强了移动芯片的网络应用体验,更贴近用户的实际需求.

华为麒麟920:全球最快芯片背后的故事 视频时长:03:38 华为麒麟920:全球最快芯片背后的故事 播放:15272次 评论:6877人

根据华为海思的介绍,它在麒麟930上带来了七个方面的技术提升,包括弱信号环境下的4G网络跟随,4G网络智能快速搜网,高速移动场景的增强型频率跟踪,低延迟时切换控制算法,增强的小区识别和管理技术,手机运动状态精确估计和识别技术,抗信号干扰算法的性能提升.在这些技术的综合应用下,麒麟930在一些信号弱、延迟大、速度慢、高速运动等场景下的4G应用体验将会有非常明显的改善.

除此之外,麒麟930还在功耗控制方面颇有一套.它应用的IPA智能功率分配技术,可以实时监控系统的温度和负载,根据温度调整CPU和GPU的频率,能够确保处理器在高频率下工作尽可能长的时间,提供更多的性能输出.而自动电压增强控制技术则是通过紧密的电压检测,能够实时补偿电压波动,有效降低电压波动并平均带来10%的能耗节约.此外它还具备DDR内存智能刷新,能够降低30%的待机功耗.以上所有的技术综合在一起,使得麒麟930本来就不是很高的功耗进一步得到了有效控制,能够实现更出色的使用体验并在一定程度上延长移动设备电池的使用时间.

总的来看,华为海思麒麟930利用Cortex-A53架构,通过频率提升带来了性能增强,并且配合ARM的big.LITTLE技术实现了性能和功耗的平衡,也避免了Cortex-A57的高功耗问题,再加上其强悍的通讯技术以及出色的功耗控制,想必将成为2015年华为海思的杀手锏产品.虽然在绝对性能上,麒麟930可能不如高通骁龙805、骁龙810这样的产品,但是华为拥有从软件到硬件、从芯片到系统的一整套配置和优化方案,其呈现在手机终端上的使用体验还是值得期待的.除了麒麟930外,华为海思还会陆续发布麒麟940、麒麟950等产品,它们可能会使用Cortex-A72搭配Cortex- A53这样的“高低配”方案,并采用全新的工艺,实现性能提升的同时尽可能降低功耗,带给用户更优秀的使用体验.

展讯:引领4G时代大普及

展讯作为我国通讯技术方面的重要厂商,一直以来并没有大张旗鼓地宣传其面向移动市场的SoC产品.不过在2015年4月,展讯在北京召开了一次发布会,宣布旗下最新的4G时代产品面世,具体型号为SC9830A.

从架构上来看,SC9830A采用的是四核心Cortex-A7搭配Mali- 400MP2的方案,这个方案从产品角度来说是面向入门级市场的,性能只是够用就好.不过最值得一提的是,SC9830A直接集成了基带芯片,支持GSM、WCDMA、TD- SCMDA、TD- LTE、LTE- FDD等五种网络制式,还额外支持双卡双待.更令人惊讶的是,展讯也顺便将Wi- Fi、蓝牙、GPS、FM等功能芯片一起集成进去,免去了设备厂商额外搭配其他芯片的麻烦,进一步降低了成本.这样一来,展讯SC9830A可以被称作目前市场上最超值、功能最齐全、性价比最好的整合基带芯片的4G移动SoC产品.

当然,作为一款定位于入门级市场的产品来说,我们不能要求其在性能和规格上有多么亮眼,毕竟并非人人都需要顶级性能.展讯SC9830A最大的意义在于将4G无线通讯技术的成本进一步拉低至低端的入门级市场,这将极大地推动4G技术的普及.从这一点上来看,展讯SC9830A的市场意义是远大于技术意义的—当然这并不是说展讯SC9830A技术上并不出色,要将如此多的通讯功能集成在一颗小小的芯片上并且保证其稳定工作,展讯的技术实力可见一斑.重要的是,通过SC9830A这样的芯片,展讯可以迅速占领广大的入门级市场甚至海外市场,然后再投资研发高端产品,这样才能形成比较良性的研发和销售循环体系.

除了SC9830A 4G芯片外,在这次发布会上展讯还公布了一款型号为SC7731G的3G芯片,基本规格和SC9830A相当,只是没有4G通讯的TD- LTE和LTE- FDD支持,其他规格基本相同,定位也是入门级市场.目前展讯已经宣布了这两款芯片的大量合作机型,包括三星、联想、酷派等大厂都在推出基于展讯芯片的手机、平板等移动设备.粗略估算,展讯此次发布的SC7731G将使现有3G手机价格降到200元以下,比联发科的方案要低.而SC9830A也将使现有4G手机的价格拉低至400元以下.相信在不久的将来,用户就可以在市场上以非常低的价格购买到使用SC9830A的4G移动设备了.

写在最后

总的来看,目前国内厂商已经逐渐开始走向产业链的中上游,不再单纯满足于加工制造,这从华为海思、展讯等厂商在技术尤其是通讯技术上的突破就可以看出.其中华为海思更是成为全球首个发布CAT.6移动通讯模块的厂商,甚至超过了高通这样的全球巨无霸.随着国家政策的支持和国内研发力量的逐渐壮大,未来在芯片和通讯领域,相信还将会有更多的国内厂商推出自有技术和创新产品.

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华为麒麟950论文参考文献总结:

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