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是说芯语58:麒麟990舍Cortex-A77,为自有架构争取时间?

院士
2019-09-18 13:36:04    评分

麒麟990的横空出世着实跌掉不少人的眼镜,一来在5G技术方面又抢了个全球第一,同时支持了NSA(非独立组网)与SA(独立组网)两种联网模式的单芯片设计,很大程度的向高通和三星的5G方案展示了技术优势,另一方面,也是全球第一个使用了基于EUV显影的7nm制程技术,在能耗与晶体管密度方面又更具备优势。

AI技术也是麒麟990强调的重点,在抛弃寒武纪之后,在AI性能方面又更突飞猛进。根据余承东的说法,相较于2年前的架构,也就是基于寒武纪的麒麟970,麒麟990的AI性能增强了12倍,能效也改进了8倍,若扣除制程技术的红利,达芬奇架构本身带来的性能进步相当可观。

然而冲突点在于,麒麟990在通用算力的呈现上使用了与去年麒麟980相去不远的组合,也就是Cortex-A76+Mali-G76,虽然G76绘图核心从10核增加到16核,但实际核心算力表现可能不如直接以G76升级至G77来得明显。

 

那么为何华为选择这样的搭配?可以从几方面观察。首先成本问题,由于整合了最先进技术的5G基带,以及采用了最先进的EUV 7nm制程,相关成本已经突破天际,而作为5G示范平台,要抢攻国家5G政策下的第一波商机,其在5G技术研发的投入极高,另一方面,由于是首次将5G芯片晶体管整合进单芯片中,优化可能还不够,因此必须舍弃性能更强,但晶体管需求更多,授权费也更贵的77系列升级版架构,使用成熟的现有搭配,避免其他风险的产生。

 

而另一个可能性,那就是华为正在打造自己的架构,麒麟990之所以大部份沿用980架构的原因,是为了自有架构争取发展时间。


5G基带与7nm EUV是最大亮点


前面也提到,相较于高通以及三星目前提出的集成型5G方案,华为是全球第一个达成在单芯片上具备NSA与SA合一的5G基带技术,但为何这个技术这么重要? 


关键在于NSA没有5G核心网,SA有5G核心网,这是因为基于NSA的5G与4G在接入网级互通,架构复杂,且NSA也支持了LTE接入,理论上来说,虽然NSA也是5G技术的标准,但是其核心技术是混种产品,在很多技术特性上与现有的4G没有太大的区别,因此,SA也成为”真正5G”的必备最低门槛。而中国电信市场,也已经把SA作为明年入网审核的最低标准,华为在这方面的领先,可以说是考量市场趋势下最亮眼的成绩。


而EUV 7nm制程的使用,也为麒麟990带来了短期的优势,然而这并不是麒麟本身的设计领先,而是来自台积电的制造红利,理论上来说,明年初的台积电一线客户,包含高通、苹果,甚至想要在高端市场有所突破的联发科,都有可能用上,EUV 7nm的确给了华为在现时点的短暂优势,但性能设计上的不足,可能就会影响长期的竞争力了。


就技术特性来说,采用EUV机台制造的7nm在工序方面比DUV版本7nm减少了至少3成以上,理论上生产效率能大幅提高,同时也能增加良率。另一方面,采用EUV还可以进一步带来密度的提升,这是因为DUV加上浸润式曝光只能进行单向微缩,EUV才能进行双向,而根据台积电在股东会上给出的信息,采用EUV制程的7nm+将比DUV版增加至少17%的密度。


Cortex-A77/Mali-G77比76家族耗电?可能仅是欲盖弥彰

余承东发表会场接受采访时表示,麒麟990不用A77架构是因为功耗太高了,即使以第二代的7纳米工艺依然压不住。


但如果以Arm官方发布的技术文件来看,余承东这次似乎又失言了?而余承东也说明,根据华为自己的测试,A77相较于A76并没有如Arm宣称般提高20%的性能。


从官方揭露的Cortex-A77的技术特性来看,与A76相较之下,在不改变制程节点的前提下,IPC(Instruction Per Clock cycle)可以提升20~35%,换言之,如果单纯把麒麟980的A76换成A77,性能至少可以直接提升2成,而在越高计算负载的应用下,其性能优势也越明显。


不过这些性能增长还是有代价,比如说,A77的晶体管布局大小就比A76大了17%,而Arm为了推广自家的Project Trillium,也增加了不少针对机器学习领域方面优化的晶体管使用。


Project Trillium是Arm为了强化Arm架构的AI性能表现而创造的架构组合,对华为来说,由于已经有了自己的AI生态,因此没必要再使用该架构,毕竟两套生态可能会彼此冲突,而为了重复的功能占用晶体管预算,看起来也不大划算,而这也可能是华为之所以舍弃A77的原因之一。


在绘图技术方面,麒麟990也依旧使用了上一代的Mali-G76,可能基于类似的考量。对比之下,新一代的Mali-G77理论性能增加了3成以上,也有不少晶体管被使用于优化机器学习方面的作用,而由于华为的AI体系和Arm的并不兼容,因此舍弃了G77,但通过增加核心数量到16核,让理论性能增加6成,达成可以和G77相提并论的性能表现。

然而升级版G77同晶体管密度下性能可以提升4成,同功耗下性能也可以提升3成,理论上单位核心性能更高,晶体管成本更低,如果以麒麟980的GPU核心数直上G77,性能表现大概可和16核G76相提并论,而占用的晶体管面积以及能耗更......


阅读原文:

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关键词: 是说芯语     麒麟990    

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