华为Mate8的处理器究竟怎样？麒麟950深度解读

【IT168 评测】本月初，华为在京召开媒体沟通会，在30多家媒体的见证下，传闻已久的麒麟950 SOC芯片正式发布，同时，现场也放置了麒麟950的开发板供到场媒体进行体验。而我们IT168手机频道编辑也到场进行了现场体验，在之前的文章中，我们也对这次麒麟950的初体验进行了简单的总结：1.性能的确很强大。2.封装面积进一步减小。3.真的不热。而距离麒麟950发布至今也已经过去10多天，目前网络上关于麒麟950的真实性能众说纷纭，有人说这是一次国人的骄傲，也有人说麒麟950会被分分钟秒成渣渣。今天，我们IT168手机频道就结合沟通会上给出的数据和会后的专访为大家总结一下麒麟950究竟是一款什么样的产品。

1性能多方面提升

我们知道，SOC不仅仅包含了我们通常说的CPU，还集成了诸如GPU、Modem、ISP、DSP等等组件。我们需要承认的是，SOC就是一种实力的象征，目前业界能够推出移动SOC芯片的厂商并不多，而华为也是为数不多一直坚持走SOC路线的厂商之一。在此次沟通会的最后，华为也放出了麒麟950 SOC的架构图。如下：

通过架构图，虽然华为没有给出图例，但我们也可以看到架构中蓝色的部分是此次麒麟950上全新升级的部分，而灰色部分则是之前麒麟芯片已经使用的架构。此次全新升级的部分包括：CPU、协处理器、GPU、ISP、DSP、内存控制器。其中CPU、GPU的升级基本遵循了ARM的公版设计，而例如ISP的设计则更多的是华为自主研发的结果。看到这张图片想必关注华为的朋友和笔者有一个共同的疑问——Modem为何没能升级?之前在麒麟920上，华为采用了首款商用CAT 6 Modem，而为何在时隔一年半之后，没有像高通、三星一样为我们带来下行CAT12/上行CAT13的全新Modem呢?关于这一疑问，华为相关人员也给出了答案，我们文章后面详细说明。

2A72更加适合手机使用？

时下已经商用的称得上是旗舰手机SOC芯片的基本上只有三款：高通骁龙810、三星Exynos7422和苹果A9/A9X。其中前两款均采用了A57+A53的big.LITTLE架构。而很多业内人士也之处，ARM推出A57的初衷并不在于将其应用在智能手机上，而是旨在利用A57架构打造高性能低功耗服务器级处理器。而在去年年初的时候，ARM也推出了基于28nm制程工艺的代号“西雅图”的A57架构服务器处理器。而大家也都知道智能手机行业目前还处于一个“硬件为王”的时代。加之三星在14nm FinFET工艺上的成功，A57架构的手机处理器也“赶鸭子上架”般的闪亮登场，之后就是高通迅速推出基于20nm制程工艺的骁龙810与之对抗。但A57真的适合智能手机使用么?关于这一问题大家众说纷纭，在上半年的麒麟935沟通会上，华为也对此发表了自己的看法。

经测试，在28nm制程工艺下，A57架构核心相比于A53架构核心性能提升56%，而功耗则是后者的256%。在20nm传统工艺下，性能和功耗不等比的情况也没有得到很好的改变，由此华为得出的结论为：当时传统工艺下A57不适合对续航发热愈发敏感的消费者。正值当时ARM发布了新的A72架构，并且样片基于全新的16nm FinFET工艺，在热效率方面十分优秀。故华为最终跳过A57架构转而直接研发A72架构SOC。(事实上海思早已获得A57架构授权，并已于去年9月份就已经和台积电联合开发出基于16nm FinFET工艺的网络处理器芯片。)

此次海思推出基于A72架构的麒麟950也是目前业界第一批A72架构智能手机SOC(之前高通推出了骁龙620/618，日前高通展示了基于骁龙618的网络摄像头)。相信大家对于A72架构SOC的特性、性能还有些陌生。笔者在这里简单为大家介绍一下：

对于性能方面，ARM官方宣称A72架构核心性能达到A15架构的3.5倍(数据基于16nm FinFET工艺A72对28nm传统工艺A15),之前A57相比A15架构性能提升1.9倍(数据基于20nm传统工艺A57对28nm传统工艺A15),所以大致可以看出同频率同工艺的A72核心性能相比A57架构性能应该有大致25%到35%左右的提升。顺便提一句之前ARM官方宣称A72架构核心处理器已经能够达到PC级CPU性能，想必大家也不会真的用手机处理器去对比酷睿i7吧。但能够接近早期酷睿处理器的性能还是妥妥的。

工艺制程方面，此次麒麟950采用了台积电16nm FinFET+工艺制程。作为台积电16nm FinFET工艺的首个用户，华为海思参与了台积电16nm FinFET从研发到流片再到能够达到量产要求的整个过程。官方宣称首次与TSMC在最新工艺的PDK建模、EDA、Lib/IP设计、SoC集成与验证全流程同步，也就是说基本上麒麟950是伴随着台积电16nm工艺优化和诞生的。官方宣称15年8月麒麟950就已经稳定量产。所以即将推出的华为Mate 8基本不会因为SoC供货不足而导致断货。

FinFET工艺诞生于上世纪90年代，当时美国政府认为有必要进行25nm以下工艺制程的研究。因当进入25nm以下会出现传统工艺栅栏无法有效控制漏电率的问题，此时美籍华人胡正明提出了FinFET技术和FD-SOI技术来解决漏电率的问题。其中FinFET工艺则是通过改造删栏形态来控制漏电。其实芯片的总功耗P=Pswitch(电路联通时功耗)+Pshort(删开关的功耗)+Pleak(漏电功耗)。之所以高通骁龙810会出现运行过程中降频甚至关闭核心的问题，很大程度上就是因为漏电功耗居高不下，导致整体功耗过高。甚至整机功耗超过4W也是时有发生的事。所以有很多人认为骁龙810降频是为了降温，其实根本的问题是20nm传统工艺无法已经无法控制A57架构漏电所带来的超高功耗。所以在新一代的SOC芯片中，高通也采用了FinFET工艺。想要了解更多关于FinFET的故事，大家可以点击上方麒麟团队为胡正明教授拍摄的宣传片。(PS.胡正明教授也在很长一段时间内任职台积电CTO)。总体而言，ARM官方宣称基于16nm FinFET工艺的A72核心相比28nm A15下降75%，相比20nm A57也有50%的下降。并且采用big.LITTLE大小核架构会更加省电。这一切的功劳很大程度上都得益于FinFET工艺的成熟。

A72架构除了CPU性能提升、功耗下降之外，还有两大其他特性。其中就有CoreLink CCI-500的加入。CoreLink CCI-500最大的变化就是增加了一个“探听过滤器”(Snoop Filter)，从而使探听控制不再局限于单个簇内部的CPU之间，可以扩展到整个处理器的所有核心。之前这一特性仅在高通骁龙805及其后续旗舰SoC芯片中有所体现(高通不采用ARM公版的CCI，而采用自主研发CCI)。总体而言，CCI-500的加入能够提升30%的内存性能，让很多需要大内存吞吐的场景例如4K视频等场景体验更好，也能够进一步解放多核心性能。但是，通过前面麒麟950的架构图我们可以看到Cache Coherent Interconnect为灰色。也就是说麒麟950仍然采用了上一代CCI-400规格。没能搭载CCI-500也让麒麟950 SoC稍显遗憾。

我们应该明白，华为麒麟走的公版设计道路就意味着处理器性能优势更多的依靠生产周期，当更多的A72公版设计芯片推出后，麒麟950的优势也就不复存在了。相比之下，高通之前一直采用公版+修改的模式效果显著，在骁龙810上采用公版设计收效甚微后，又在骁龙820上再次回归Kryo架构，甚至连一直公版拥趸的三星Exynos也在全新的Exynos 8890上采用了自主架构模式。看来微电子半导体领域的差异化竞争也是十分激烈的。虽然可预见到在未来的3到6个月内，麒麟950的处理器性能优势将会逐渐消失，但总体而言，单从CPU性能、热效率方面，麒麟950都是目前智能手机SoC中的翘楚。这一点毋容置疑。

3没有火力全开的GPU？

前面我们说到伴随A72架构的诞生，ARM还带来了两大全新特性，其一就是麒麟950没能用上的CCI-500，而其二则是全新的Mali-T880 GPU显示核心。在此次沟通会上，华为毫不避讳的称之前自家产品在GPU性能方面并不出色，能够这样务实的看待自家产品值得很多常常把秒天秒地秒宇宙挂在嘴边的业界厂商学习。其实Mali-T880是去年底ARM推出的Mali-T800系列GPU的最新产品，也是ARM目前最高端的GPU显示核心。ARM官方给出的数据称Mali-T880能够达到1700Mtri/S和13.6Gpix/S的像素填充速度。这两项数据均为之前ARM最高端GPU核心T760的1.3倍。但值得注意的是，这项数据是基于16核心、主频850MHz的Mali-T880 MP16测试的。是的，你没有看错，Mali-T880能够做到MP16。

而此次麒麟950上并没有采用ARM官方近乎疯狂的Mali-T880 MP16，而是追求高频少核的策略，采用了主频900MHz的Mali-T880 MP4四核心GPU显示模块。主要出于减少晶体管数量、降低SoC封装面积、降低功耗的考虑。相比之下三星全新的Exynos 8890则采用了Mali-T880 MP12的设计。麒麟950的沟通会上也给出了几个测试数据，结合目前现有的旗舰SoC，我们也绘制了表格，来看看Mali-T880 MP4@900MHz的实力如何?

通过表格，我们可以看到，在华为海思官方给出的几项测试结果中来看，麒麟950的显示性能相比于之前的麒麟935有着长足的进步，同样也在联发科旗舰SoC性能之上。但相比于骁龙810和三星Exynos7420来看，性能处于持平状态。如果高通、三星官方给出的数据没有太大出入的话，麒麟950的显示性能应该不敌骁龙820的Adreno530和Exynos8890的Mali-T880 MP12。不过考虑到后两者近期不可能有量产机型上市销售，GPU也面临着和CPU同样的境况——优势仅能够维持3到6个月左右。

在显示性能这部分，笔者想说简单的通过测试软件分数将麒麟950、高通820、三星Exynos8890进行对比是比较片面的。GPU性能并不是一个突发事件，而是和CPU运算同样为持续事件。如何能够保证GPU长时间处于高主频运转才能够最终提升游戏、应用体验。在这点上高频少核的策略优势就比较明显，GPU能够在更长的时间内处于功耗阀值内，从而运行在更高主频上的时间更多。以上均为笔者基于理论进行推测的结果，最终是否属实，还需要拿到真机后进行专项测试。

同时，沟通会上还提及了华为针对GPU在应用层面上的优化。加入了智能Boost、最优能耗比调度、Android Framework的定制化改进、性能敏感场景的预处理、Xsync、SKIA算法硬化和ART优化编译等特性，统称为启发式智能调度算法。简单来说就是提升应用启动速度、提高日常操作流畅性等。不知道大家是否注意到两年前安卓还不是十分流畅时，搭载同样硬件的Windows Phone 7手机就能够在流畅性方面超越安卓，这其中就有智能预处理的功劳。华为也给出了相关数据：在128个常用软件中，平均启动速度麒麟950要超越iPhone6s使用的A9处理器。

4自主研发的图像ISP

其实华为手机在图像算法方面业界处于领先水平，之前的超级微距、双摄像头、流光快门等功能也让用户实实在在体验到了不同于其他家的拍照体验。但画质方面，华为产品在时下旗舰智能手机中也的确排不上号。这其中有诸多原因，例如片面的追求超薄导致压缩镜头厚度从而使得画质和对焦速度的降低等，这些属于市场导向方面的偏差。而华为海思能做的就是自主研发集成ISP。此次麒麟950上也搭载了新款华为自主研发的集成图像ISP核心。

其实图像ISP集成还是外挂这一话题已经持续了好几年了。随着集成ISP性能更加强大、功耗更低，也就渐渐取代了外置ISP。目前高通在集成图像ISP领域应该属于业界领先，不仅在像素吞吐能力方面，还在显示特性、虚拟现实、增强现实领域有着深入的研究。而此次麒麟950搭载的图像ISP华为官方也给出了相关数据：双核14bit+960MP/s的像素渲染速度。

大家可能对这组数据并不是那么敏感，笔者简单解释一下，14bit指色彩深度，即能够显示色彩的细微变化，目前单反相机也采用14bit的色彩深度。而960MP/s则指像素渲染速度，以4K 60FPS为例，需要ISP在一秒钟处理至少3840*2160*60像素。我们通过和现有高通骁龙810的ISP进行对比可以看到基本上麒麟950和810处于同一水平上，可以说麒麟950的集成ISP起点还是很高的。沟通会上华为海思也介绍了麒麟950的ISP团队。当然，目前麒麟950的图像ISP更多的是来提升画质、提升4K视频录制播放能力，在例如虚拟现实、增强现实的图像处理领域还并没有过多的涉足。

5性能爆表的i5协处理器

时下更多的厂商和消费者都在关注智能手机性能的上线，而简单的能量守恒定律也告诉我们，高性能必然导致高发热和高能耗。也就是说当厂商突破功耗这道底线后，高性能基本上通过堆料就可以达到。而相反，如何能利用更少的电量做更多的事情，才是真正考验一家半导体公司、智能手机厂商实力的事情。在麒麟950沟通会上，华为海思也提到了在950上，更多的考虑1%电量能做什么事情，与之而来的就是全新的i5协处理器的加入。

麒麟950上搭载的i5协处理器基于Cortex-M7架构，相比于之前麒麟935上的i3协处理器的Cortex-M3架构性能提升4倍，具备FPU和Cache，最重要的一点能够将待机功耗从之前的90mA下降至6.5mA。举个简单的例子，一块1080P屏幕最低亮度待机时功耗基本在90mA左右。而6.5mA的待机功耗可供3500mAh电池运行500小时。同时高性能的Cortex-M7也充当了Sensor Hub的功能，能够实时的处理各个传感器的信息，再举个例子：6.5mA功耗能将你一天的路线图在不知不觉当中记录下来，能够监测你步行的速度等等，为智能健康提供了更多更精准的数据。可以说在协处理器性能功耗方面，麒麟950目前业界领先。

6Modem传统优势不再？

前面我们提到，Modem一直是华为的核心竞争力。而之前麒麟920也是首款商用CAT 6 LTE的智能手机芯片，在麒麟950上，业界普遍认为华为海思将集成更强大的Modem模块使之达到目前业界领先的下行CAT12/上行CAT13规格。而出人意料的是，此次麒麟950上并没有对Modem进行革新，有人说华为传统的网络优势已经被超越，事实究竟是否如此呢?体验会上海思也对此做了解读。

首先，基本在和麒麟950同期召开的2015全球移动宽带论坛上，华为展示了最新一代终端芯片解决方案Balong 750.Balong 750是业界首款支持CAT12(DL)/CAT13(UL)通讯芯片，支持2CC载波聚合和4*4 MU-MIMO技术，或者支持4CCA技术。也就是说Balong 750是目前唯一一款支持4CCA的基带芯片。所以说网络优势方面麒麟仍旧领跑业界。但同时华为海思也注意到在很长一段时间内CAT6将会成为运营商的主流规格，并且对于载波聚合来说，动辄20个左右频段的两两组合或四四组合都需要单独测试，占用更多的手机空间。加入CAT12规格在今后很长一段时间内仅仅是成本的提升和给手机设计增加难度。故麒麟950仍然延续了之前的Modem模块。（PS.Balong750的封装面积也是业界领先的。）

7总结

从麒麟950发布至今，短短的10天时间，网上关于麒麟950真实性能的讨论就从未终止。而关于其运算性能方面，我们前面也有所总结：麒麟950走的公版设计道路就意味着处理器性能优势更多的依靠生产周期，虽然可预见的未来3到6个月时间内，麒麟950的运算性能很有可能将被超越，但有那个半导体厂商的产品性能优势能够维持6个月以上呢？无论麒麟950是否采用了公版设计，是否会被其他厂商短期内复制，毋庸置疑的是这次麒麟950的运算性能登上登上了2015年的巅峰。

相比于其运算性能，笔者要说的是其在ISP、GPU、Modem方面虽然也有提升，也可以从中看出华为一贯的中庸严谨风格，但不可否认的是，在这几方面，麒麟950提升显然没有CPU运算性能提升的那么猛烈。例如ISP方面，虽然业界能够采用独立ISP的厂商凤毛菱角，但对于图像ISP自主研发仍然需要理解与积淀，显然一口吃不成大胖子，所以笔者也想借此机会给一些认为麒麟950秒天秒地秒宇宙的机油们泼泼冷水，麒麟950亮点颇多，但也不是没有短板。

而隐藏在SOC背后的东西华为并没有多说，例如高通、三星目前主打的VR等，这些小特性的深入研究也能给产品带来不一样的差异化竞争力。如何能够利用现有的性能优势打造出更多的引领业界的创新是华为目前亟待解决的问题。华为海思也说到：微创新始终成为不了一个技术驱动型厂商的核心竞争力，如何能够将自身优势最大化，创造出引领业界的创新才是海思下一步要思考的问题。我们在期待麒麟950最终产品问世的同时，也更加期待后续产品能够带来一些不一样的东西。

8麒麟950的另外小特性

LPDDR3/4 Combo:麒麟950是目前为数不多的支持LPDDR3/4 Combo内存控制器的SOC芯片。这也意味着麒麟950也会更多的应用在小内存1080P分辨率屏幕的中端机型上。未来不仅有4000元档位的Mate 8，也会出现2000元甚至1500元档位的性能小钢炮产品。

全面进入VoLTE时代，并带来“悦音”体验：众所周知，三大运营商目前正在逐步测试、试商用VoLTE技术。VoLTE顾名思义就是语音业务也可以在4G网络上承载。和之前的CSFB不同，不会出现语音网络回落找网的尴尬，而相比于SGLTE也拥有更低功耗的优势。华为已经成为首批中移动Volte认证厂商。而华为也在自己的设备上加入“悦音”技术。将传统的GSM传统语音音域频谱扩展100%，采样率提升100%。也就是说通话声音更加连续同时声音层次感也更加丰富。该技术主要依托于4G更宽的频谱，未来也很有可能推广到更多的厂商当中。

9体验会精彩Q&A回顾

同时，此次麒麟950体验会后的专访环节也是爆料颇丰，华为Fellow艾伟、华为终端有限公司手机产品线副总裁李小龙和台积电业务开发出资深处长尉济时博士也回答了现场媒体的多个敏感问题，在文章的最后笔者就为大家总结一下此次沟通会上精彩的Q&A。

Q：华为是否还会延续公版设计，例如高通、三星目前采用的优化公版架构的方式华为是否会考虑?

A：智能手机SOC还会坚持公版设计，但也会对优化公版架构进行布局。

Q：麒麟芯片后续有何布局?

A：所谓的麒麟960已经在研发当中，麒麟970已经开始立项研究。(后续命名未必是麒麟960/970。)

Q：台积电16nm FinFET+工艺是否成熟，是否会出现产能不足的情况?

A：目前台积电16nm FinFET+工艺生产线已经有超过30个客户，在16年底会突破100个客户。良率方面早已满足量产需求。并且16nm FinFET+工艺在很多方面和28nm、20nm传统工艺上拥有相同性，台积电在这两代工艺上拥有相当多的经验和产能，所以16nm FinFET+工艺不会拖产品整体产能的后腿。

Q：相比于三星14nm FinFET工艺，台积电16nm FinFET+有何优势?目前苹果A9/A9X处理器同时采用了这两家作为代工厂商，三星代工产品在性能续航方面相较台积电有所差距原因在哪?

A：并不能评价竞争对手的工艺，但也要强调的是，台积电在16nm FinFET+工艺的研发过程中发现设计规则由28nm的10000条左右整张至40000条左右，并且也需要克服由于例子污染带来的硅纯度不稳定和金属互联的不确定威胁。这也是台积电为何对自己16nm工艺有信心的原因。

Q：有传闻称高通将在骁龙820上采用三星14nm FinFET工艺，台积电对于这个传统客户的选择有何看法?

A：无法评价高通选择谁作为代工厂商，但需要强调的是，高通仍然是台积电的重要客户，并且高通越来越注重中低端SOC的市场份额，而这些晶片也在使用28nm台积电工艺。

Q：对于即将发布的华为Mate 8，有何能够分享的?

A：关于Mate 8的相关信息，都不能在这里分享，但提醒大家，将于本月26日上海举行新品发布会，届时也希望大家关注。