五年蜕变!麒麟芯片成就华为走向高端

2017-04-12 电子工程网
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 从2016年11月华为Mate 9 /Mate 9 Pro发布,到2017年2月荣耀V9和华为P10 /P10 Plus 相继发布,这几款都是华为和荣耀的高端旗舰机型,且搭载的都是华为最新旗舰芯片--麒麟960处理器。麒麟960一经推出就获得了“世界互联网大会领先科技成果奖”,并被美国科技媒体Android Authority评选为“2016最佳安卓手机处理器”。从2014年华为发布麒麟开始,华为高端旗舰手机均采用自主研发的麒麟处理器,并且取得相当不错的业绩。如一机难求的华为Mate 7,如引领手机拍照革命的P9,如定价上万还遭疯抢的Mate 9保时捷版,华为麒麟芯片助力华为手机走稳了高端之路。

排名前三手机厂商的旗舰机都搭载自研处理器

如果我们看一下2016年的全球手机出货量排行榜,会发现排名前3的三星、苹果、华为,都有一个共同点——那就是都有自主研发处理器的能力。其实这并不意外,虽然因为产业分工的原因现在生产一台手机的门槛很低,但是手机行业依然是集各种技术于一身的科技行业,能够自己设计处理器是科技研发实力的体现,企业拥有强大研发实力在行业竞争中自然是有优势的。
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五年猛抓用户痛点 华为手机+麒麟芯片实现双赢

五年猛抓用户痛点 华为手机+麒麟芯片实现双赢?巧合的是,这三家手机采用自己设计的处理器的顺序也是如此。三星处理器自不必说,早期的iPhone也采用三星处理器,2010年6月划时代的iPhone 4发布,这是iPhone首次搭载苹果自己的处理器(之前的iPad的已经搭载了)。华为其实在2009年就推出了自己的K3处理器,不过面对的是山寨市场而且不太成功,很多人并不知道。可能是受iPhone4成功的影响,也可能是受K3失败的影响,华为在闭关两年之后推出了K3V2处理器,并且第一次在自家手机中采用,而且是定位旗舰的D2、P2、Mate 1、P6等机型。P6因超薄时尚的外观,领先的性能,销量超过200万台,这给华为手机奠定了良好的品牌基础。

率先进入四核时代

有人说手机行业用短短几年的时间走完了PC行业几十年的道路,这句话可能略显夸张,但是也不无道理,比如处理器的核数。有人会问,核多有用吗?当然有用,在手机端因为电池的限制,功耗的控制非常的重要,大小核的设计就是为了在功耗和性能之间取得平衡。当前业界公认的智能手机领域最强的处理器苹果的A10就采用了两大两小四核的设计,ARM阵营因为竞争激烈,在2012年就进入了四核大战,华为抢先在当时移动处理器领域的大佬TI、高通等业界大佬之前推出了四核的K3V2,而且是当时业界体积最小的四核A9架构处理器,引起广泛关注。K3V2有四个A9内核,主频分为1.2GHz和1.5GHz,低频小核功耗低,高频大核性能好,通过DVFS动态电压频率调整可以很好的兼顾性能和功耗。

K3V2不管是四核的设计还是大小核的选择在当时很先进的,但是K3V2的GPU部分采用了比较少见的Vivante公司的GC4000,使用TSMC 40nm工艺制造。不够先进的制造工艺和GC4000这款GPU的兼容性问题,使得K3V2出现了功耗问题。
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后来取得了成功的麒麟910就是在K3V2的基础上改进的,使用了28nm制程和替换了Mali450MP4 GPU,CPU还是4核A9,从这方面来看K3V2的四核设计还是很成功的。K3V2为麒麟910跨进SoC,以及后续工艺制程的选择等提供了宝贵的经验。

SoC是手机处理器不可逆转的潮流

看看现在移动处理器市场,除了既设计处理器又生产手机的三星、苹果、华为这3家外,在公开市场只有高通、联发科以及少量的展讯处理器可选。而在智能手机初期,移动处理器领域可谓是大佬云集,TI、Nvidia、甚至后来的Intel都是IC行业的翘楚,可是这些大佬都先后退出了这个领域,因为他们都遇到了一个至关重要的问题——基带(Baseband)。不同于PC行业,移动处理器的高集成度使得SoC大行其道。华为的K3V2也是CPU+GPU的组合,并没有集成基带,在推出K3V2的一年之后,华为推出的麒麟910,首次集成了自研的Balong710基带,成为一款真正意义上的手机SoC,这是一项并不容易的事情,苹果至今没有做到,intel没有做到,三星在几年后才做到。
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说到基带,很多人会想当然的认为华为是做通信起家的,做好基带是理所当然的事情。其实不然,曾经通信设备领域的老大爱立信和IC巨头意法半导体的移动芯片合资公司意法-爱立信(ST-Ericsson)在亏损27亿美金后也黯然退出,这足以说明基带并不好做。基带是手机中的一块电路,负责完成移动网络中无线信号的解调、解扰、解扩和解码工作,并将最终解码完成的数字信号传递给上层处理系统进行处理,可以理解为通信模块。支持什么样的网络制式(GSM、WCDMA、TD-LTE等 )以及什么频段都由基带决定。如果移动设备没有了基带就无法接打电话、无法用3G/4G上网,也就不能称之为手机了,基带的重要性由此可见一斑。华为高端手机定位商务用户,商务用户很大的一个特点就是差旅很多,而且出差范围很可能是全球性的,这就要求手机能适应全球各地的通信网络。这时候华为在基带方面的优势就显示出来了,支持最全的网络制式和频段。华为手机能够在商务市场异军突起,优秀的基带功不可没。麒麟910集成了Balong710基带是华为处理器的一大进步,到了920时代,麒麟处理器更是集成全球首个支持Cat6的商用基带,技术实力可见一斑。2015年11月的 全球移动宽带论坛(MBB)上华为公开展示了最新一代终端芯片解决方案巴龙Balong 750。Balong 750在全球范围内第一个支持了LTE Cat.12/13网络标准,理论下载速率高达600Mbps,而上传也达到了150Mbps。而此时,高通最新的MDM9x45也仅支持到Cat.10,下载450Mbps、上传100Mbps,联发科则更加落后。

毫无疑问,华为在基带芯片是领先的,2014年华为发布麒麟920,此时搭载麒麟920芯片的的是华为Mate7和荣耀6、荣耀6 Plus。Mate7自不必多说,万人空巷,一机难求。荣耀6率先推出平行双镜头,大光圈模式,也是华为手机史上的一颗璀璨明珠。这几款手机在通话质量,网络制式,频段支持,毫无疑问也是遥遥领先的。

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升级8核,安卓首发按压式指纹使Mate 7站上高端

如果说哪款手机让华为站上了高端,那非华为Mate 7莫属,一经推出就受到市场的热捧,甚至有多半年时间处于供不应求的状况。华为Mate 7为什么会大受欢迎呢?最被人津津乐道的就是通信能力极佳、超长的续航和良好的指纹体验。

华为Mate 7搭载的是麒麟925 芯片,先于高通业界首发Cat6,这是华为通信实力的展示,也因为华为在通信上的多年累积,华为手机一直以信号好著称。华为Mate 7的超长续航深得也商务人士厚爱,长续航有很大一部分功劳要归功于大容量的电池,另外就是值得注意的就是Mate 7搭载的麒麟925 从上一代的4核变成了8核(4×Cortex-A15 1.8GHz + 4 × Cortex-A7 1.3GHz的组合),采用了big.LITTLE架构。big.LITTLE是ARM为平衡性能和功耗的问题所提出的解决方案,在低负载的时候关闭大核使用小核降低功耗从而提高续航,毕竟日常使用中多数情况下手机是低负载运行,在更低负载的时候只有i3协处理器运行。大电池加上麒麟925的big.LITTLE架构再加上系统的优化,Mate 7的续航表现非常优异。
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五年猛抓用户痛点 华为手机+麒麟芯片实现双赢

2013年9月iPhone 5S发布,因为集成了使用体验很好的按压式指纹,iPhone 5S成为当年最具创新性的产品。安卓阵营也迅速跟进,各厂家也纷纷推出使用搭载指纹识别的手机,不过体验并不好,比如三星的滑动式解锁识别率较低而且不够便捷,HTC的指纹识别甚至爆出安全性问题。Mate 7搭载的按压式指纹识别有着更好的体验,而且因为华为设计处理器的缘故更加的安全。Mate 7的指纹存储与iPhone一样都是基于ARM的TrustZone,是芯片级的安全机制,安全是最重要的这点无人可以否认。但是指纹的安全并不是谁都能做好,之前跟风iPhone,HTC推出指纹识别手机HTC One Max,该手机将用户的指纹数据存储为图片格式文件,因为没加密且不是芯片级的安全方存储,爆出了指纹安全问题。不仅仅是安全,华为Mate 7的指纹解锁速度比iPhone5S还要快,华为手机产品线副总裁、华为Mate 7产品总监李小龙表示“麒麟925芯片,它里面有一个安全区,安全区的处理能力比外面的大处理器是要弱很多的,它的运算效率是不如外面的,为了提高运算效率,经过反复优化解锁的时间才小于1秒” 。

Mate 7很成功,非常的成功,使得华为手机站稳了3000元的价位,进入高端手机的行列,这背后的首要功臣非麒麟925莫属。big.LITTLE的大小核架构和i3协处理器的加入使得Mate 7在性能和功耗上取得了很好的平衡,提升了续航,芯片级的保护措施和算法优化又使得Mate 7的指纹体验远远好于竞争对手。

拍照越来越重要,P9销量超1200万

如果留心观察会发现现在几乎没有人再使用卡片机拍照了,因为手机拍照替代了卡片机,拍照成为手机越来越重要的功能。在2016年华为携手徕卡一起推出P9双摄像头手机,德味一时之间成了流行语。P10发布会后余承东透露P9系列销量超1200万,实际的销售数字证明P9绝对是成功的。想做好拍照其实并不容易,搭载徕卡双摄像头是一大卖点,但并不是说搭载了徕卡双摄像头就一定会拍照好,这还需要 ISP(Image Signal Processing 图像信号处理)的处理。
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五年猛抓用户痛点 华为手机+麒麟芯片实现双赢

手机拍照的过程大致是:光线穿过镜头到传感器将光信号转化为电信号,传感器转化后的电信号经过ISP处理并存储为数字照片。也就是说,我们品评照片时常说的图片的锐化、降噪、优化色彩等都是在ISP中处理完成的,除此之外,如今的ISP还肩负着实现相位、激光、反差等混合对焦运算以及提供对于双摄像头支持等的重任,对于拍照影响重大。

从用在Mate 8之上的麒麟950开始,华为处理器开始采用自研的ISP模块,并集成在SoC中。自研的ISP模块使得华为可以从底层来优化照片的处理,呈现出漂亮的样张,事实也证明从P9开始华为已经跻身全球手机拍照的第一阵营,根据专业相机评测网站DXOMARK公布的最新的数据显示华为P10的拍照成绩87分,超过86分的iPhone7,这优异成绩的背后,华为自研ISP居功至伟。

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踩对节点,采用16nm制程取得先发优势

3月23日,高通835实现了亚洲首秀,可是使用骁龙835处理器的手机依然没有面世,只有个别厂商的PPT发布,究其原因是因为10nm的量产问题导致了出货延迟。而此时,华为已经陆续发布了Mate 9 /9 Pro、荣耀V9、P 10/10 Plus,因为华为没有冒险采用还不成熟的10nm而是选择了成熟的16nm制程。高通和华为都是Fabless厂家,主要负责芯片的设计(也有部分自己的IP核),而生产制造是交给TSMC、三星这样的Fab厂,选择合适的制程工艺是很重要的一步。

2014年高通选择了20nm的制程来制造骁龙810,结果Cortex-A57的功耗成了问题,导致使用骁龙810的手机都出现发热过大的问题。高通骁龙810的过热问题很大一部分原因是由于采用的工艺制程不够先进造成的,选择合适的制程是芯片设计非常重要的一个环节。华为在2015年先于所有厂商与台积电进行合作,推出首款基于16nm FinFET工艺、可全功能运行的32核4位Cortex-A57架构网络处理器---麒麟950处理器,这也是业界第一款采用16nm FinFET工艺的移动处理器。当然三星的14nm FinFET也很优秀,不过从后来同时采用这两个工艺的苹果A9的表现来看,台积电的16nm FinFET似乎更好一些。
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五年猛抓用户痛点 华为麒麟芯片走向高端

对手机而言,先于竞争对手推出产品就容易获得更好的销量,尤其是在当下竞争白热化的手机市场中。在麒麟960的IP核选择与制程选择上,华为选择了ARM最新的优化过功耗的Coretex-A73微架构与TSMC的16nmFinFET Plus制程,即能保证处理器的性能与功耗又不担心量产问题。于是麒麟960就先于骁龙835诞生了,事实证明这次的选择是成功的,麒麟960有多成功?被美国科技媒体Android Authority评选为“2016最佳安卓手机处理器”已经足以说明。

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结语

从2012年推出K3V2并用在自家旗舰机上到麒麟960的大获成功,华为用了5年的时间,短短5年时间华为完成了蜕变,也是这5年的时间华为从主打运营商渠道的低端机摇身一变成为国内手机市场当之无愧的大哥。从麒麟910开始,华为就把麒麟芯片用在了自己的旗舰机上,开始不被人看好,随着技术的进步和更迭,到了Mate 9/Mate9 Pro、P10/P10 Plus麒麟960已经成为了手机畅销的助力。不管是华为推出四核处理器还是八核处理器,是采用16nm制程还是自研ISP,也不管是华为手机主打拍照还是安全和续航,麒麟处理器和华为手机每一步都踩对了节点和抓住了用户的痛点,最终在短短5年时间内双双获得成功。


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