雖然2020年開年就遭遇了嚴重新冠肺炎疫情,但是似乎各大智能手機廠商的熱情並沒有受到影響,從線下轉到線上的發佈會也是各展神通,希望能玩出新的花樣來提高自己的關注度。到現在,幾大主要廠商基本已經完成了今年第二輪產品發佈,開始進入了第三輪。表面上看,5G時代我們似乎迎來了一波新品爆發,玩家的選擇更加豐富了。但是你注意到了嗎?這些產品之間的同質化正變得越來越嚴重。
供應鏈主導的同質化陷阱
從屏幕到攝像頭,從存儲到芯片,如今的智能手機產品更新已經嚴重依賴於供應鏈的升級。所謂“花費巨資定製屏幕”之類的操作,其實歸根到底依然是一種流於表面的商業合作,頂多是擁有一段獨佔期,達不到“自主可控”的水平。一旦某種配置得到消費者認可,那麼很快就會在整個市場全面開花。這也是為什麼進入5G時代後,在同價位和同品牌定位下,智能手機越來越難做出差異化,有些產品之間甚至只能通過Logo、UI、配色來辨別。
供應鏈的主導權,在芯片方面體現得更加明顯。隨著三星Exynos和MTK的日漸邊緣化,今年安卓智能手機芯片領域已經是華為麒麟芯片和高通驍龍芯片兩分天下。因為麒麟芯片目前仍屬於華為/榮耀體系專供,其他廠商只能依託高通芯片來研發產品。面對統一(高通)的芯片供應,智能手機廠商在一定程度上喪失了靈活性。為了擺脫這種困局,vivo選擇聯手三星芯片,OPPO和小米也希望將MTK納入到芯片供應體系當中,但是這都需要時間來鋪墊。目前來說,高通仍是最主要的選擇。
而在5G時代,目前高通能拿得出手的芯片只有驍龍865+X55和驍龍765G/765。後者定位偏向中端,1(大核)+1(中核)+6(小核)的CPU配置加上閹割後的X52基帶,難以完全撐起5G中高端市場,特別是部分次旗艦級別的主力機型。而前者雖然在性能指標上確實符合旗艦平臺的定位,但是因為採用外掛X55基帶,對於智能手機的精簡化、輕量化設計造成了很大難度。
自主可控從芯片開始
在前不久,榮耀相繼發佈了30系列多款新機,顯示出了遠超其他品牌的產品靈活性。他們是如何做到這一點的呢?其實在我看來,這種靈活性的核心來源正是對整個供應鏈的把握。
而提到智能手機的元器件,最核心的就是作為計算核心的SoC。看看進入5G時代以後,華為麒麟芯片的佈局:最頂級的是5G SoC芯片麒麟990 5G,而新推出的麒麟985、麒麟820又相繼佔據了高端和主流市場。可以說,僅僅通過芯片綜合性能的劃分,華為就可以在中高端5G智能手機市場建立多個層級。再通過屏幕尺寸、屏幕類型、攝像頭規格等項目,華為智能手機的產品定義相比競爭對手而言擁有了更多可能性,可以涵蓋更多的細分市場。
華為麒麟芯片的全向展開
好了,我們還是回到正題——5G SoC。我認為,在5G時代SoC芯片層面的核心指標,主要包括五個方面。首先是計算能力,這取決於CPU的規格和組合,比如架構和大核/中核/小核的配比。其次是圖形性能,這同樣取決於GPU的規格和組合,主要是架構、核數和頻率。第三是AI能力,包括是否採用獨立的NPU,以及NPU的架構和核數。第四是基帶,包括是否支持NSA和SA獨立組網,以及在不同網絡環境下的上下行速度。最後,就是影像處理能力,也就是ISP方面的技術水平。
那麼,在這五個方面華為麒麟芯片處於怎樣的水平呢?我們先做一個表格來了解一下華為麒麟芯片的5G型號。從表格對比我們可以看到,華為經過多年的技術積累,已經在麒麟芯片的設計上實現了非常高的靈活性。特別是在CPU、GPU和NPU三大計算核心的配置上,對於大核/中核/小核的組合、計算頻率的調節、不同芯片的核心數量配比等,都顯得非常多樣。可以說華為在麒麟芯片的定位上有三個維度可以進行操作,擁有更多的可能性。
先說CPU部分。三款麒麟芯片的大核架構採用Cortex-A76,同時根據需要匹配了不同的頻率,進行了功耗和性能的平衡。特別是面向中高端的麒麟985和麒麟820,均採用了四個中核或大核、四個小核的模式,性能提升明顯。而高通驍龍765G採用了Kryo 475架構(同樣是基於Cortex-A76),但是隻有2個大核,剩下6個均為基於A55小核的低配設計,你覺得2+6的組合能和1+3+4的組合相比嗎?
再說GPU部分。我覺得在這一點上充分體現出了華為麒麟芯片的靈活性。為什麼這樣說呢?因為去年推出的麒麟990 5G採用了當時最合理的Mali-G76架構,並且擁有高達16個GPU核心,圖形性能足夠強勁。而前不久發佈的麒麟985定位次旗艦,GPU架構升級到了Mali-G77,但是核心數量降到了8個。至於定位主流的麒麟820,則採用的是簡化版的Mali-G57架構,核心數為6個。不過即便如此,在與高通驍龍765G的對戰中,華為麒麟820在性能方面也全面勝出。
至於NPU,也就是AI性能,更是華為麒麟芯片的強項。2018年,華為推出了自研的華為達芬奇架構,靈活可裁剪的特性使其可以同時被應用於企業級的昇騰Ascend系列芯片和個人移動終端級別的麒麟芯片上。特別是在麒麟芯片上,華為設計了Ascend D110 Lite(大核)和Ascend D100 Tiny(微核)兩種核心,進一步提高了麒麟芯片在AI應用上的靈活性。而且統一的AI架構,使得應用開發者可以基於HiAI 2.0開放架構在企業級AI集群上訓練出更高效的神經網絡模型;而後在終端的智能應用中更優秀地進行預測分析工作。
評判麒麟芯片AI能力最直觀的方法依然是跑分,在ETH AI Benchmark測試中,目前麒麟芯片遙遙領先,除了MTK天璣1000位居第二外,麒麟990 5G、麒麟990、麒麟985、麒麟820均在前五之列。可以說,無論在業界典型的中載神經網絡模型ResNet50(用於檢測、分割和識別),還是在移動端更流行的輕載神經網絡模型MobilenetV2(用於分類、檢測、嵌入和分割)下,麒麟5G芯片的性能和能效均處於領先水平。
最後是ISP和基帶,在這兩方面華為麒麟並沒有在不同芯片之間進行減配。一方面,在規模可控的情況下,統一設計反而可以降低成本;另一方面,從應用需求的角度看,影像處理能力和通信能力正成為智能手機的關鍵。華為顯然希望在全線5G產品上,提供相對統一的、高性能的拍照和通信體驗,這與高通驍龍765G採用閹割版X52基帶的做法截然不同。
因此在所有華為5G智能手機上,用戶都能獲得ISP 5.0提供的BM3D(Block-Matching and 3D filtering)單反級硬件降噪技術和雙域聯合視頻降噪技術;也可以體驗到領先的5G數據傳輸體驗,以及5G雙卡業務併發功能、一卡5G上網另一卡接聽VoLTE高清語音通話的體驗。此外,麒麟5G芯片還支持BWP(Bandwidth Part)技術,在5G大帶寬條件下實現帶寬資源的靈活切換,大幅降低5G功耗,帶來更持久的5G續航。
5G SoC,整合才是未來!
談到5G基帶,“整合與外掛”的話題總是會被反覆提及。原本外掛基帶模式一直都屬於被“唾棄”的對象,不過因為曾經的行業“標杆”,如今在5G旗艦芯片上採用了外掛模式,導致了一些新的爭論。但是在我看來,這種爭論毫無意義。因為僅就智能手機而言,整合程度更高、佔用空間更小、整體功耗更低的整合SoC才是未來。
在麒麟990系列誕生之初,也被分為集成5G基帶的麒麟990 5G和沒有集成基帶的麒麟990。而隨著麒麟985和麒麟820的推出,我們會發現集成5G基帶已經成為標準配置,華為在這方面的操作也非常“穩”。目前華為從高端到終端的麒麟990 5G、麒麟985、麒麟820均採用了集成5G基帶的整合SoC,這是目前其他競爭對手所不具備的。
從之前的拆解對比圖我們就可以發現,外掛基帶使得智能手機主板面積變大,同時更高的功耗也使得智能手機的電池需求越來越高。對於採用高通驍龍865+X55 5G平臺的高端智能手機產品來說,4000mAh的電池容量已經有點兒捉襟見肘了。
為什麼如今重量超過200g的“半斤機”頻現?除了攝像頭模塊的升級,旗艦芯片對散熱、空間、電池的更高需求也是關鍵問題。其實對於智能手機廠商來說,“半斤機”其實是不得已而為之。5G模式更加耗電,這是技術本身所決定的。與此同時,外掛基帶的解決方案一方面需要更大的主板佈局帶來了額外的重量,另一方面對於電能的消耗也使其需要更大的電池來保證必要的續航。而隨著麒麟985和麒麟820的推出,類似Nova 7系列這樣的全新機型正在把手機重量重新帶回到180g以內的水平。
核心能力下的應用創新
在CPU和GPU逐漸性能富餘、智能手機的新應用引發新性能需求的時候,高性能的ISP與NPU的融合,讓麒麟芯片在應用中可以實現更多創新功能。麒麟芯片的ISP已經發展到第五代,自研的AI架構也越來越成熟,在此基礎上,華為智能手機在面對創新需求時的表現可謂得心應手。
以基於麒麟990 5G的華為P40智能手機的AI精彩瞬間功能為例,強大的ISP 5.0可以實現按下快門的一瞬間快速存下40幀照片,在快門幀前後各保存20張;而高性能的NPU則實時分析影像、得出所有照片中的人體骨骼關鍵點連線,並與系統內的標準動作/關鍵動作骨骼模型進行比對。當用戶在同樣空間視角做出近似姿態的動作時,就會被“智腦”識別並擇優推薦。圖形處理能力與AI能力的融合,在移除路人、反光消除等特色功能上同樣得到了體現。
隨時在線的娛樂時代,對整機性能、網絡性能、系統優化提供了更高的要求。而麒麟芯片在計算模塊迭代、影響能力升級、5G網絡優化等方面的表現,讓華為智能手機逐漸展現出了超人一籌的實力。
寫在最後
伴隨著華為及榮耀多款新機的發佈,我們看到了華為麒麟芯片在5G領域的全向展開。從高端到中端的全覆蓋、對整合SoC設計的深度理解、對5G、AI、ISP的深度研發,為智能手機的開發夯實了基礎。而CPU、GPU、NPU三大核心模塊的靈活組合,也讓華為有了充分細分智能手機市場的能力。
智能手機已經進入5G時代,整合行業也已經進入了全局競爭階段。如今,蘋果依然在穩步前進,而三星在芯片方面反而有些力不從心。在安卓芯片領域,高通雖然依靠著眾多手機品牌廠商的合作佔據了多數市場,但是華為正在通過麒麟芯片、EMUI、HiAI、HMS Core構建出一整套生態體系,並逐漸顯示出更大威力。