华为史上魔改最成功的神U——麒麟990系列“冰麒麟”之号全解析

导语：

麒麟990处理器如果单看制程工艺和CPU架构的话，其实就是麒麟980处理器的“超频版”。但一看整体数据就不对了，因为其不仅性能明显上升，功耗还有所降低！

而且GPU部分依然如此，在架构没变的情况下不仅性能大幅上升，功耗也下降了。也就是说，在麒麟980本身就是神U的基础上，华为不靠制程工艺的升级，就再造了一款神U！

既然4G版的表现都那么神了，那么制程工艺升级的麒麟990 5G处理器，其能效表现自然更好一些。下面就追根究底，去一探华为在这代的设计细节，以领略其妙。

1，智能缓存

从麒麟990 5G的 Die shot（上图）中可以看出，相较于麒麟980，除了多塞进一个5G基带之外，还多塞了一块 System Cache（系统缓存），华为称其为 Smart Cache（智能缓存）。

一般能被华为称作“智能”的模块，其工作流程都会有 AI 参与调度，实际在官方PPT中确实可以看到此类描述。

例如下图所示，在 System Bus（系统总线）模块中，黄色英文之意便是“基于机器学习的分布”。也就是说，利用 AI 和智能缓存，自动分流 GPU、CPU、NPU 这三个模块的数据并减少它们的通讯延迟。

至于效果如何，只要和麒麟980比较一下即可。为了除去制程工艺优势所带来的差异，下面将用麒麟990来比较。

首先，CPU的A76大核超频幅度为10%，结果单核功耗还略降了一点点。GPU性能大幅提升36%的情况下，峰值功耗也是略降一些！而GPU表现这么突出，是有特殊原因的。

原来这次虽然还是采用了公版的 Mali-G76 GPU 架构，但却将核心频率从前代的720MHz降低至600MHz，同时还将核心数从十个增至十六个。

很明显，这执行的是“大规模低频率”策略，首先将频率降至能效最优的甜点区域，再通过核心数的堆叠提高性能，总体来说就是用面积换能效。

结合新加入的智能缓存（容量为4MB）之分流和中介作用，GPU能效进一步提升，同时带动的还有CPU和NPU之能效。

所以在CPU架构、GPU架构、制程工艺没变的情况下，麒麟990相较于麒麟980，整体能效提升这么显著就很好理解了——果然不负“冰麒麟”之称！

2，其它升级

继麒麟810首发华为自研的达芬奇NPU架构之后，麒麟990系列成为第二批实装产品，但这次有明显的改动——采用了“大核+小核”的创新结构（业界首发）。

其中，麒麟990采用的是“单大核+单小核”结构，而麒麟990 5G则多堆了一颗大核。其中大核负责高算力场景，小核则负责低功耗场景。

另外，小核还可以在大核休眠的情况下，独立完成轻量级的 AI 任务，从而实现超低功耗连续 AI 运算。例如在人脸检测场景下，小核的能效较大核最高可提升24倍！

此外，HiAI2.0平台在麒麟810的基础上再度升级，将算子数量从240+增加到了300+，支持业界主流框架模型对接，从而为开发者提供了更强大完备的工具链。

除了NPU升级明显之外，这代的自研 ISP 也是一大亮点。自从麒麟950首次集成华为自研的双核14bit-ISP以来，到麒麟990系列这已经发展至第五代了。

回顾之前的几代，麒麟970的 ISP 可以协同 NPU 进行拍照场景智能识别，并设计了全新的“四模混合对焦”方案，同时还搭载了全新的降噪技术。

到了麒麟980，则在像素吞吐率、能效、延迟等方面皆有大幅提升，这也直接加强了“四模混合对焦”的性能，从而使得 P30 Pro 完美支持新引入的 TOF 镜头对焦。

至于麒麟990系列的 ISP5.0，则首发了两个手机端的超强降噪技术，结合 ISP 各项性能的进一步升级，从而完美支持了 Mate30 Pro 系列新引入的超牛电影镜头。

最后要说的，自然就是麒麟990 5G之集成5G基带方案了。不管2019年别的厂商 PPT 怎么狂吹，华为就是第一个将5G基带（巴龙5000）塞进SoC并率先商用的。

集成5G基带所带来的能效优势，经过这几年的发展，已经成为了共识。

所以苹果才会千方百计地想要搞定自研5G基带以集成到 A 系列芯片中，无奈的是其所收购之英特尔基带部门实在太拉胯了，到现在还在外挂高通的5G基带。

此外，当时华为的5G方案比较保守，并没有盲目追求 PPT 的下行速度，而当时别家后面出来的5G基带都在狂飙 PPT 速率，结果就是华为收获了最佳的整体通信体验。

3，业内对比

虽说苹果的A13比骁龙865更早发布，但先跟骁龙865比才方便与A13比。麒麟990 5G发布三个月后，高通的新旗舰骁龙865才发布。

由于骁龙865采用了当时最新的 A77 架构，所以在CPU单核性能上较麒麟990 5G有18%的优势，此外单核功耗并没有增加太多，可见 ARM 并没有挤牙膏，A76架构确实是落后了。

GPU部分，骁龙865也有17%的性能领先优势，而且在此前提之下，峰值功耗还保持了和麒麟990 5G一样的水平！

综合来看，麒麟990 5G比不过骁龙865。但由于骁龙865采用外挂5G基带方案，所以在使用5G网络的情况下，日常能效会受到影响。

制程基于台积电N7P工艺的苹果 A13，是在麒麟990 5G发布几天后发布的。这时候的苹果芯片性能虽强，但还在用着英特尔的4G外挂基带，并非无懈可击。

首先，在苹果的传统优势项目，CPU单核性能中，相较于麒麟直接拿下了69%的巨幅优势！虽说单核峰值功耗超高，但中低频场景能效还可以，加上那四颗能效超牛的小核，A13 的CPU多核能效还不错，甚至比骁龙865还强一些。

GPU性能方面，苹果依然有62%的巨幅优势！而且在GPU能效方面，明显超越了骁龙865。这时候果子的芯片性能确实强无敌，只有基带方面依旧特别拉胯。

其实联发科集成5G基带之旗舰天玑1000早在2019年十一月尾就发布了，结果遇到量产难题一直拖后。最终在骁龙865发布五个月后，联发科憋了多年之大招——基于台积电7nm工艺的量产版本天玑1000 Plus才发布。

在天玑旗舰CPU微架构（A77）和GPU架构（Mali-G77）皆占优的情况下，CPU和GPU的性能两者基本都打平。

但是，在设计和制程两方面优势之下，麒麟的CPU功耗更低，GPU功耗则大幅降低了28%。不过从下图商用情况可知，这次“发哥”集成的5G基带性能还是很牛的，蛰伏几年时间憋出的这个“5G基带大招”确实令人刮目相看。

总结：

华为官方解释说之所以没用 Cortex-A77 架构，是因为功耗的问题，可是在骁龙865身上却可以看出并非这回事。

唯一的解释，只能是在老美的持续打压之下，整体芯片设计规划的改变。因为2019年5月15日，老美宣布首轮制裁后仅仅一个星期，ARM就宣布停止与华为的合作。

这意味着，A77架构若直接用在麒麟990系列身上，那么接下来的麒麟9000咋办？没办法，只能在原架构基础上做设计上的优化。

余承东曾提到，受美国第一轮制裁后，2019年全年少发货了6000万台智能手机！本来华为2019年就已经可以做到全球第一了，结果到2020年Q2才做到。

但是在2020年5月15日老美的第二轮制裁后，台积电的华为代工订单之生产被截止到了同年9月15日，这便是造成2020年下半年华为全球手机销量暴跌的根本原因。

在这种艰难的情况下，麒麟990系列能取得这些成绩已经相当不错了。所以在“冰麒麟”的加持之下，Mate30系列、P40系列、Nova6等传奇神机皆于机史上留下浓墨重彩的一笔。

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