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从麒麟910到麒麟980,细数海思芯片的自研苦旅

导读: 麒麟的成功离不开背靠华为一定的幸运成分,但更重要的是,在切实困难面前不断开拓思路、创新进取,才完成了在残酷的市场竞争和惨烈的国际事件下“逆天改命”的壮举。

麒麟的成功离不开背靠华为一定的幸运成分,但更重要的是,在切实困难面前不断开拓思路、创新进取,才完成了在残酷的市场竞争和惨烈的国际事件下“逆天改命”的壮举。

想必您已经被这只惊天神兽刷屏了。几场发布会下来,麒麟980的卓越性能逐渐向外界揭晓披露:无论从性能表现还是创新之处,都得到了业内的超高评价。那么,如此常言说,本文从麒麟980逆向追溯,看看其成功背后都经历了哪些困阻,麒麟团队又是如何克服重重困难,实现从优秀到卓越的跨越的。

先来总结下麒麟980的超高性能和创新:它是华为海思首个7nm制程手机芯片、首款Cortex-A76 Based CPU、首款双核NPU、首款Mali-G76 GPU、首款1.4Gbps Cat.21Modem、首款支持2133MHz LPDDR4X的芯片。根据DeepTech对“麒麟大匠华为Fellow(公司院士)艾伟”的采访和分析资料显示:

麒麟980性能最大的变革在于 AI 部分,使用了双核心 NPU 配置,达成更高效的 AI 处理能力。

在 GPU 方面,麒麟 980 也使用了等效于 20 个Mali-G72 的 10 核心 Mali-G76 来达到远超过前代平台的性能水平。

另外,Wi-Fi 连接能力的强化也是这次麒麟 980 芯片的重点,这部分不只用上了华为自有芯片,艾伟表示,华为的芯片更是业界首次在手机上支持 160MHz 超宽带谱,旨在通过麒麟 980 的推出与终端的渗透,带动产业共同探索160MHz 在手机 Wi-Fi 连接上的潜力。

另外,5G 的布局也是华为关心的重点所在,但由于最终标准今年 6 月才刚决定,所以在许多基础建设方面还有很多工作需要完备。目前以支持 Cat.21 的 4.5G 连接能力凸显麒麟 980 的超高速传输通讯实力。

同时艾伟强调,硬件的改进只是过程,把这些额外增加的效能转化成对市场的影响力,就必须和开发者进行紧密的合作。因此,华为同时向终端客户以及相关应用开发者提供开放的麒麟980开发架构平台。

众多创新、众多第一,麒麟980的成功并否偶然,而是海思在自研芯片这条道路上经历“9*9=81难”之后的取得的成果。我们不妨来回顾下海思芯片→海思麒麟系列芯片的演进过程。

麒麟之前都经历了什么?

麒麟系列芯片诞生于华为海思,关于当初为何要走上自研这条苦旅之路,华为教父任正非曾在多年之前有着清楚的研判:

(华为芯片)暂时没有用,也还是要继续做下去。一旦公司出现战略性的漏洞,我们不是几百亿美金的损失,而是几千亿美金的损失。我们公司积累了这么多的财富,这些财富可能就是因为那一个点,让别人卡住,最后死掉。

——任正非

那么,华为海思最开始的路走的顺利么?答案是显而易见的,万事开头难:

比如,最具挑战性的“产品定义”问题。即海思要打造一款什么定位的芯片,用于哪些场景,主打什么功能。

再如,在芯片设计和制造经验匮乏的最初,如何构建一只完整的团队,才能与华为整体硬件能力、ICT能力相配合。

同时,具有狼性精神的华为,要是如何推动初期芯片的落地使用、迭代路径?

针对这一系列问题,华为根据自身与芯片相关业务(ICT通信领域的深厚经验、智能终端和硬件业务),大胆决定,麒麟系列初期芯片先以满足自家手机终端使用为主,而且,上来就直接对接两大旗舰系列机型:主打时尚和性能的P系列和主打商务性能的Mate系列。

这个决定一来是为了先做“首批用户验证”;二来则是用“狼性”对麒麟芯片团队倒逼,化压力为动力。事实证明,海思团队做到了,只是演进之路崎岖坎坷。

制定了基本方向以后,接下来便是实行问题。这一阶段遇到的问题便是与其他芯片公司趋同的问题了:如何实现性能突破,跟得上手机用户不断上涨和丰富的需求(如在功耗和性能之间做平衡精进)?如何在制程工艺上不断革新?如何实现越来越严苛的量产目标?

关于量产,关于规划,华为艾伟表示,带着一个清晰的愿景和不清晰的路线,它们开始了长达三年的规划(这也是芯片设计到量产所需的必要周期)。

艾伟曾这样表达这个规划的重要性:“最大的挑战不是某个技术的问题,而是三年前我们定义的计划,今天是否能量产?哪怕只有一个技术不成熟,要等到年底量产都是大问题。”

根据EETOP汇总的华为海思史上主要芯片信号及其性能特点(上图,可放大),不难看出,其迭代速度非常快,而滚动式研发也早已成为麒麟团队常态。(为了不输给老对手高通骁龙,他们所投入的精力、人力、财力早已不能用密集来形容)

三年的周期设计一款芯片,就代表了超密度的工作节奏。以麒麟980为例,2015年立项,历经了超过36个月的研发,2016年完成定制特殊基础单元构建高可靠性IP论证,进入SoC工程化验证已是2017年,早期芯片验证、所剩无多的量产周期、非常严苛的是错机会。

在经过2个大版本的迭代,5000多个工程验证开发板,最终麒麟980实现了量产。麒麟980在指甲盖大小的尺寸上塞进69亿个晶体管,实现了性能与能效的提升,相较上一代处理器在表现上提升75%,在能效上提升58%。为了7nm制程的研发,华为投资远远超过了3亿美元!

从独善其身到兼济生态

回过头来看,麒麟的成功离不开背靠华为一定的幸运成分,但更重要的是,在切实困难面前不断开拓思路、创新进取,才促使麒麟完成从开始被唱衰(那会儿还不叫麒麟),到后来与高通骁龙系列对标,再到引领国产芯片突破高端芯片难题。

幸运的是,华为在战略上坚决支持走自言芯片这条漫漫苦旅。无论从人才、资金等配套资源的支持,都十分坚决。而个正确的决定在后来的日子里不止一次帮助华为在供应链整合、能力拓展等全球ICT巨头的综合竞争中脱颖而出,也在某些国际“黑天鹅”事件中免受或少受不必要的伤害。

此外,华为有强大的生态圈,可帮助麒麟芯片(端侧能力)完成从产品价值到市场价值的提升。华为自身就是通信巨头,北向还与各种应用厂商广结盟、开放打通,方能构建完整的用户方案。(顺便提一句,生态的价值在物联网应用上有更明显的体现,华为NB-IoT系列芯片已经成为华为竞逐物联网市场的一支重磅力量。)

生态之于芯片(尤其高端手机芯片)的意义,就是价值裂变的关键点。还是以最新的麒麟980芯片举例来说:

硬件设计是一部分,而未来,开发环境的完备,甚至建立生态,就是麒麟芯片的下一个目标。

——艾伟

艾伟表示,即便麒麟 980 在硬件设计和性能改良上已经达到前所未有的高度,但总归来讲,芯片本身其实是一种常规的升级,目的就是要带给市场新鲜感(包括为华为旗舰系列手机带来差异化的竞争优势)。但是面对未来整体性的挑战,华为希望把麒麟芯片打造成业界一流平台,让各类型应用可以在这个平台上拥有最好的应用体验和性能表现。

例如,面对来自不同厂家、不同操作系统、不同芯片架构的兼容性问题,建立开放的开发者生态十分必要。目前华为开发者社区所提供的配套环境条件来看,开发者想要在现有框架上提升华为平台硬件功能的优化程度,十分便捷。华为通过不断优化开发环境和开发流程,真正将麒麟平台的强大计算能量开放给有着高性能应用需求的开发者,赋能更广泛的应用开发伙伴。

正是因为麒麟980性能的突飞猛进,对优质的应用开发者的需求才日益攀升。艾伟讲到,麒麟980在AI方面优化了功耗、算力的综合性能。但是目前华为比较强调 AI 能力在照相功能上的应用,以此作为最大亮点。但其实,照相只会用到麒麟 980 芯片中的一小部分能力,而庞大的 AI 算力不应被局限这一项应用中,因此,更多样化的应用来要靠众多细分领域的开发者来挖掘和创新,进一步激发麒麟 980 芯片更大的潜力。

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