余承东表示,这一技术在实际测试(每小时120公里的运动速率)中,5G下行速率可以提升19% 。针对5G信号分布较弱的区域,对于上行速度要求比较高,麒麟990 5G版芯片采用了智能上行分流设计 。在接入网NR上行资源受限时,上行速率仍可以提升5.8倍 。
CPU:旧架构 新工艺
为了控制芯片尺寸,集成5G基带的麒麟990 5G版芯片使用台积电7nm+EUV制程工艺,是业内目前晶体管数最多、功能最完整、复杂度最高的5G SOC芯片 。EUV(Extreme Ultraviolet Lithography)又称极紫外光刻,是一种采用13.5nm长的极紫外光作为光源的光刻技术 。相比于现在主流光刻机用的193nm光源(DUV技术),新的EUV光源能给硅片刻下更小的沟道,从而能实现在芯片上集成更多的晶体管,进而提高芯片性能 。
随着半导体工艺的发展,芯片晶体管的面积和密度越来越接近物理极限,DUV技术在制造芯片时会产生严重的衍射现象,难以推进制程工艺的进步,因此EUV技术就成为突破这一瓶颈的关键 。
资料显示,麒麟990 5G版芯片的面积超过100mm ,高于麒麟980(台积电7nm)的74.13mm 和麒麟970(台积电10nm)的96.72mm ,可能成为华为迄今为止面积最大的手机处理器 。相较于单一采用7nm工艺,晶体管密度提升了18%,能效提升10%,晶体管数量也达到了103亿之多,与此前的麒麟980相比晶体管增加44亿个,可见新工艺带来的芯片面积减小相当可观 。拥有极小“身材”的麒麟990 5G版芯片相较于外挂基带方案,可以在设计上为其他部件腾出更多的位置,提升能效之余,也能为增添更多的手机功能埋下伏笔 。
性能方面
麒麟990 5G版芯片依然保留依然保留麒麟980上的2大核+2中核+4小核配置,其中2颗大核为2.86GHz Cortex-A76,较上一代麒麟980提升了12%;2颗中核为2.36GHz Cortox-A76,较麒麟980提升了35%;4颗小核为1.95GHz Cortex-A55,较麒麟980提升了15% 。所有四个A76内核都具有512KB L2缓存,而A55内核各为128KB 。从技术上讲,麒麟990 5G版芯片采用的A76内核针对缓存系统进行一系列增强,改善内存延迟,是“基于A76”的强化版 。
采用2大核+2中核+4小核配置,性能跨越升级 。
麒麟990系列SoC架构和主要技术
5G到来后,除了对核心CPU处理器的要求提升之外,还对手机存储速度有了更高的要求 。于2018年1月30日发布的超高速闪存UFS 3.0是迄今为止最新的存储标准,采用双通道设计,可以最高达到23.2Gbps的传输带宽,能够更好地适应5G网络的速度 。
从公开的测试数据来看,UFS 3.0 闪存(512GB容量)的顺序读取速度可高达2100MB/s、写入速度高达410MB/s,随机读速63K IOPS、写速68K IOPS,较UFS 2.1(1TB)分别提升了1.1 倍、0.58 倍、0.09 倍和 0.36 倍 。除了能使信息、资料以更快速度读取和写入,UFS 3.0 的功耗也更低 。麒麟990支持UFS 3.0和UFS 2.1存储标准,也就是说未来搭载该款芯片的旗舰级手机将会优先支持UFS 3.0闪存,平常无论是安装软件还是读取文件相较于过去的UFS 2.1都会变得更加快速 。
进入2019年,ARM公司发布了最新的A77架构,较A76架构的性能提升非常可观 。为什么今年发布的麒麟990 5G版芯片没有采用新的架构?华为表示虽然A77达到了更高的峰值性能,但A77和A76在7nm上的功率效率实际上不相上下 。实际上,A76在7nm工艺上的技术更成熟,核心频率可以达到更高,而A77有待制程工艺的进一步提升,才能减少因性能提升而带来的能耗 。
GPU+NPU:升级架构 AI性能翻倍
在图形处理方面,GPU比处理器性能更重要,是直接决定手机能否流畅运行大型游戏的关键因素 。决定GPU表现的参数则跟处理器相似,架构和运算单元数量决定其性能 。麒麟990 5G芯片采用和麒麟980一样的ARM Mali-G76架构,但核心数从10升级为16核 。在核心数大幅度增加下,麒麟990的图像处理能力也有了大幅度提升,性能提升6%,能效提升20% 。
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