Kirin 970引入HiAI，十年人工智慧研究的厚積薄發

在德國柏林舉辦的2017IFA展上，華為消費事業部CEO余承東正式揭開了華為新一代旗艦晶元Kirin 970的神秘面紗。作為國內移動SoC乃至晶元產業的標杆，今年以來，關於華為這顆晶元的傳言不絕於耳，主要是圍繞著其製程、性能和今年流行起來的AI加速器這些方面。我們來看一下華為對這顆晶元的觀點，對Kirin 970 人工智慧加速器的展望。

業界首顆支持Cat 18的移動SoC

據余承東介紹，Kirin 970是使用TSMC的10 nm工藝打造的，在CPU方面採用了ARM 4 ×Cortex-A73和4×Cortex-A53的Big-Little八核架構，最高主頻可以到2.4Ghz，這和上一代Kirin 960一樣的。GPU方面則做了升級，從G71 MP8升級為新一代的12核的G72 MP12，這是業界首款將ARM G72商用的SoC。

Kirin系列過去三代產品的參數對比（source：anandtech）

根據ARM方面之前的介紹，基於Biforst架構G72 GPU的效能較之上一代提升了1.4倍，繪圖省電效能也將比G71提高25%。這就意味著可以大大提高移動設備的遊戲、AR/VR體驗。

而根據華為方面的介紹，Kirin 970 GPU的速度較上一代產品提升了20%，能源效率則提升了50%。

華為GPU的性能提升（source：androidauthority）

其他方面，Kirin 970首次支持了4K HDR10，搭配自研的新一代雙核14bit ISP，能給華為的視頻和拍照提供更好的體驗。

據介紹，除了是業界首顆商用G72的SoC外，華為Kirin 970還是一顆兼容LTE-Advanced-Pro 網路的SoC，在3CA+4*4MIMO+256QAM的能力組合的FDD模式下，下行速度達到Cat18標準的1.2Gbps。這主要得益於華為自研的LTE Modem。光從以上性能看，Kirin 970這個集成了55億晶體管的晶元無疑是國產最強芯，甚至在全球的安卓SoC上都無能出其右者。

推出HiAI，十年人工智慧研究的厚積薄發

如果說傳統GPU和CPU性能的提升，是華為Kirin系列升級的保留節目，那麼在這個SoC上推出HiAI異構計算架構，算得上是華為的一次銳意創新。

余承東在發布會上表示，Kirin 970創新地推出了HiAI人工智慧移動異構計算架構， 是世界上第一個在移動SoC上集成了神經網路處理單元（Neural Processing Unit ，簡稱NPU）的晶元組。華為在人工智慧的十年布局是成就他們今日的關鍵。

據華為方面介紹，從十年前開始，他們就開始了人工智慧的相關布局，為他們積累了深厚的技術儲備，這種厚積薄發也在今天給他們帶回了優越的回報。

從媒體報道中我們得知，華為這個NPU在FP16下的計算能力為1.92 T OPS，在內部測試中，可以在一分鐘內辨別2005個圖片，而傳統的CPU一分鐘只能辨別97張圖片。

麒麟970的開發團隊在繼承過去數代成果的基礎上，首次集成NPU（Neural Network Processing Unit）專用硬體處理單元,創新設計了HiAI移動計算架構,其AI性能密度大幅優於CPU和GPU。相比CPU有50倍能效和25倍性能的優勢。

在問到應用方向的時候，華為表示，新的AI加速器將會幫助消費者提供在聲音、視覺、圖像和拍照等各個方面的體驗，這是在新晶元中加入NPU的目的，也是Kirin 970所專註的幾個方面之一。華為認為，人工智慧會作為一個基礎技術的存在，從本質上幫助消費者提升體驗。

針對移動終端的人工智慧，我們知道市場有很多不同的解決方案，有用GPU的，也有DSP的，但華為選擇了人工智慧IP的AI加速器方案，在問到為什麼採用這種方案的時候。華為表示，這主要是基於功耗和性能的平衡考慮。通用的處理器同樣可以實現人工智慧的相關處理，但是在功耗、延時性或者處理能力上，可能很能平衡，因此就需要一個專用的AI加速器存在。但其強調，這並不意味著他們的所有AI相關處理都是用NPU完成。

「根據應用的不同，我們的晶元會判斷工作量和對延時的需求，然後自動選擇GPU或者AI加速器執行相關處理，這樣就能達到性能最優化處理的效果」，華為表示。所有的一切都是提高終端用戶體驗的。

相比於上一代的晶元，Kirin 970不但多集成了一個NPU，晶體管密度與總數也大大提升，對於華為來說，在功耗等多個方面帶來的挑戰是顯而易見的，在工程師的努力下，加上與第三方合作夥伴的通力合作，將其功耗和成本控制在了可控制範圍。

在華為看來，與第三方夥伴的通力合作，是保證華為晶元更進一步的基礎。

關於人工智慧和Kirin晶元未來的看法

推出了HiAI的Kirin系列有了更大的想像空間，華為未來將加強在人工智慧方面的推動和合作。最重要的是與第三方一起打造一個完善的人工智慧平台，更好地服務消費者。

華為認為，一個企業並不能憑藉自己做好整個生態鏈，這需要產業鏈上下游的同心協力。例如在人工智慧這塊，基於Kirin 970強悍的處理能力，會開放相關的SDK介面，讓第三方參與進來，從應用端為消費者提供更好的體驗，共同打造一個生態，合作共贏。這也是華為一直所堅持的。

在問到網友一直詬病的華為只用ARM公版處理器的這個問題上。華為表示，這並不是問題。術業有專攻，他們要做的就是將自己的工作做好。以汽車變速器為例舉例：在汽車研發中，很多主機廠用的都是同一個品牌的變速箱，但是有些廠商在變速箱與發動機的聯調中，能夠讓汽車在換擋的時候很平滑，但有些廠商的工作卻讓整個過程變得異常頓挫，體驗不佳。華為做的就是這個「聯調」。

根據華為的說法，ARM的處理器 IP設計已經非常成熟，沒有必要去自主開發。在做一個處理器過程中，軟體的兼容、異構計算帶來不同處理單元的配合更加重要，且很考開發者的功夫，華為只需要專註這些方面，並盡量做好，那就能給消費者帶來更好的體驗。「我們看到業界也逐漸回歸到使用ARM 公版設計的趨勢」。

我們看到，隨著進程工藝的逐代演變，摩爾定律似乎已經走到了盡頭，提高晶元性能變得愈加困難，另外，這些年來移動SoC一直在堆積多核，提高主頻，業界開始有了「是否需要那麼高性能處理器」的質疑聲音。

華為認為，摩爾定律還沒有到盡頭，還會一如既往地往下演進。至於晶元的過度設計，是不可取的，單純的跑分毫無意義，Kirin晶元的宗旨就是聚焦於提高應用操作體驗，降低晶元功耗，所有的一切都是以體驗為出發點。

期待華為在未來帶給我們更多的驚喜。（文/李壽鵬）

今天是《半導體行業觀察》為您分享的第1401期內容，歡迎關注。

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