在德国柏林举办的 2017IFA 展上,华为消费事业部 CEO 余承东正式揭开了华为新一代旗舰芯片 Kirin 970 的神秘面纱。作为国内移动 SoC 乃至芯片产业的标杆,今年以来,关于华为这颗芯片的传言不绝于耳,主要是围绕着其制程、性能和今年流行起来的 AI 加速器这些方面。我们来看一下华为对这颗芯片的观点,对 Kirin 970 人工智能加速器的展望。

 
业界首颗支持 Cat 18 的移动 SoC
据余承东介绍,Kirin 970 是使用 TSMC 的 10 nm 工艺打造的,在 CPU 方面采用了 ARM 4 ×Cortex-A73 和 4×Cortex-A53 的 Big-Little 八核架构,最高主频可以到 2.4Ghz,这和上一代 Kirin 960 一样的。GPU 方面则做了升级,从 G71 MP8 升级为新一代的 12 核的 G72 MP12,这是业界首款将 ARM G72 商用的 SoC。
 
Kirin 系列过去三代产品的参数对比(source:anandtech)
 
根据 ARM 方面之前的介绍,基于 Biforst 架构 G72 GPU 的效能较之上一代提升了 1.4 倍,绘图省电效能也将比 G71 提高 25%。这就意味着可以大大提高移动设备的游戏、AR/VR 体验。
 
而根据华为方面的介绍,Kirin 970  GPU 的速度较上一代产品提升了 20%,能源效率则提升了 50%。
 
华为 GPU 的性能提升(source:androidauthority)
 
其他方面,Kirin 970 首次支持了 4K HDR10,搭配自研的新一代双核 14bit ISP,能给华为的视频和拍照提供更好的体验。
 
据介绍,除了是业界首颗商用 G72 的 SoC 外,华为 Kirin 970 还是一颗兼容 LTE-Advanced-Pro 网络的 SoC,在 3CA+4*4MIMO+256QAM 的能力组合的 FDD 模式下,下行速度达到 Cat18 标准的 1.2Gbps。这主要得益于华为自研的 LTE Modem。光从以上性能看,Kirin 970 这个集成了 55 亿晶体管的芯片无疑是国产最强芯,甚至在全球的安卓 SoC 上都无能出其右者。
 
推出 HiAI,十年人工智能研究的厚积薄发
如果说传统 GPU 和 CPU 性能的提升,是华为 Kirin 系列升级的保留节目,那么在这个 SoC 上推出 HiAI 异构计算架构,算得上是华为的一次锐意创新。
 
余承东在发布会上表示,Kirin 970 创新地推出了 HiAI 人工智能移动异构计算架构, 是世界上第一个在移动 SoC 上集成了神经网络处理单元(Neural Processing Unit ,简称 NPU)的芯片组。华为在人工智能的十年布局是成就他们今日的关键。
 
据华为方面介绍,从十年前开始,他们就开始了人工智能的相关布局,为他们积累了深厚的技术储备,这种厚积薄发也在今天给他们带回了优越的回报。
 
从媒体报道中我们得知,华为这个 NPU 在 FP16 下的计算能力为 1.92 T OPS,在内部测试中,可以在一分钟内辨别 2005 个图片,而传统的 CPU 一分钟只能辨别 97 张图片。
 
麒麟 970 的开发团队在继承过去数代成果的基础上,首次集成 NPU(Neural Network Processing Unit)专用硬件处理单元,创新设计了 HiAI 移动计算架构,其 AI 性能密度大幅优于 CPU 和 GPU。相比 CPU 有 50 倍能效和 25 倍性能的优势。
 
在问到应用方向的时候,华为表示,新的 AI 加速器将会帮助消费者提供在声音、视觉、图像和拍照等各个方面的体验,这是在新芯片中加入 NPU 的目的,也是 Kirin 970 所专注的几个方面之一。华为认为,人工智能会作为一个基础技术的存在,从本质上帮助消费者提升体验。
 
针对移动终端的人工智能,我们知道市场有很多不同的解决方案,有用 GPU 的,也有 DSP 的,但华为选择了人工智能 IP 的 AI 加速器方案,在问到为什么采用这种方案的时候。华为表示,这主要是基于功耗和性能的平衡考虑。通用的处理器同样可以实现人工智能的相关处理,但是在功耗、延时性或者处理能力上,可能很能平衡,因此就需要一个专用的 AI 加速器存在。但其强调,这并不意味着他们的所有 AI 相关处理都是用 NPU 完成。
 
“根据应用的不同,我们的芯片会判断工作量和对延时的需求,然后自动选择 GPU 或者 AI 加速器执行相关处理,这样就能达到性能最优化处理的效果”,华为表示。所有的一切都是提高终端用户体验的。
 
相比于上一代的芯片,Kirin 970 不但多集成了一个 NPU,晶体管密度与总数也大大提升,对于华为来说,在功耗等多个方面带来的挑战是显而易见的,在工程师的努力下,加上与第三方合作伙伴的通力合作,将其功耗和成本控制在了可控制范围。
 
在华为看来,与第三方伙伴的通力合作,是保证华为芯片更进一步的基础。
 
关于人工智能和 Kirin 芯片未来的看法
推出了 HiAI 的 Kirin 系列有了更大的想象空间,华为未来将加强在人工智能方面的推动和合作。最重要的是与第三方一起打造一个完善的人工智能平台,更好地服务消费者。
 
华为认为,一个企业并不能凭借自己做好整个生态链,这需要产业链上下游的同心协力。例如在人工智能这块,基于 Kirin 970 强悍的处理能力,会开放相关的 SDK 接口,让第三方参与进来,从应用端为消费者提供更好的体验,共同打造一个生态,合作共赢。这也是华为一直所坚持的。
 
在问到网友一直诟病的华为只用 ARM 公版处理器的这个问题上。华为表示,这并不是问题。术业有专攻,他们要做的就是将自己的工作做好。以汽车变速器为例举例:在汽车研发中,很多主机厂用的都是同一个品牌的变速箱,但是有些厂商在变速箱与发动机的联调中,能够让汽车在换挡的时候很平滑,但有些厂商的工作却让整个过程变得异常顿挫,体验不佳。华为做的就是这个“联调”。
 
根据华为的说法,ARM 的处理器 IP 设计已经非常成熟,没有必要去自主开发。在做一个处理器过程中,软件的兼容、异构计算带来不同处理单元的配合更加重要,且很考开发者的功夫,华为只需要专注这些方面,并尽量做好,那就能给消费者带来更好的体验。“我们看到业界也逐渐回归到使用 ARM 公版设计的趋势”。
 
我们看到,随着进程工艺的逐代演变,摩尔定律似乎已经走到了尽头,提高芯片性能变得愈加困难,另外,这些年来移动 SoC 一直在堆积多核,提高主频,业界开始有了“是否需要那么高性能处理器”的质疑声音。
 
华为认为,摩尔定律还没有到尽头,还会一如既往地往下演进。至于芯片的过度设计,是不可取的,单纯的跑分毫无意义,Kirin 芯片的宗旨就是聚焦于提高应用操作体验,降低芯片功耗,所有的一切都是以体验为出发点。
 
期待华为在未来带给我们更多的惊喜。