華為麒麟980首發玩的是「時間差」，手機「核」主戰場轉至7nm

科技 09-08

手機晶元製程工藝，從10nm向7nm的跨步實屬不易。而隨著摩爾定律接近尾聲，製程工藝進一步跨越愈加困難，任何一步對桎梏的突破都歷經著艱辛。正因此，對科技的進步我們懷以敬佩與敬畏之心。

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8月31日，華為在IFA 2018上，正式發布全球首款商用台積電

7nm製程工藝SoC——麒麟980

。一時間，7nm成為新聞標題中的關鍵詞，刷爆科技圈。

實際上，早在今年上半年，三星宣布「7nm智能手機晶元將於下半年完成量產」，與台積電正式開戰時，7nm製程工藝的競爭就已進入白熱化階段。此外，蘋果、華為和高通都已對外宣布，其下一代手機晶元均為7nm製程工藝。

那麼，7nm製程工藝是什麼？好在哪？又有哪些手機已經採用，或即將採用該工藝級別的晶元呢？

何為7nm製程工藝？

三星與台積電，手機晶元製程工藝的「賽跑」

在全球半導體行業，一直存在著一場半導體製造的「納米」之爭。這一點體現在智能手機晶元領域，即是台積電和三星兩大晶圓代工企業硝煙四起的「爭奪戰」。

其中，台積電又處於領先地位。從二者手機晶元製程工藝的演繹可見一二。

2011年，旗艦機晶元的製程工藝尚停留在40nm級別，直到台積電宣布其28nm製程工藝正式量產，手機晶元製程工藝跨越一大步。

台積電手機晶元製程工藝的發展歷程大致如下：

2011年10月，28nm製程工藝正式量產；

2014年1月，20nm製程工藝已大規模量產；

2015年8月，16nm製程工藝實現量產；

2017年下半年，10nm製程工藝實現量產；

2018年8月底，首發7nm製程工藝SoC。

而三星一直在與台積電「賽跑」，其手機晶元製程工藝發展歷程大致如下：

2010年6月，宣布32nm製程工藝的SOC晶元產線已通過驗證；

2011年5月，28nm相關製程工藝驗證也完成；

2015年初，宣布14nm製程工藝開始量產；

2016年10月，10nm製程工藝開始量產；

2017年10月，8nm製程工藝已經通過驗證，準備量產；

截至目前，其7nm製程工藝加持的三星Exynos 9820晶元已投產。

其中，2016年是手機晶元製程工藝發展的關鍵節點，手機「核」戰爭愈演愈烈。而10nm製程一直是這兩年的主戰場。

在麒麟980未正式發布前，諸如中興新旗艦Axon9Pro、三星S9、魅族16、小米MIX 2S等智能手機，均搭載高通驍龍845晶元，即均為三星10nm製程工藝打造。而華為榮耀Play、華為P20等手機搭載麒麟970晶元；iPhoneX、iPhone8/iPhone8 Plus等手機搭載A11晶元，這兩種晶元均採用台積電10nm製程工藝。

Digitimes的報告截圖

而如今，戰火已燒到7nm製程工藝。

Digitimes日前發表的《DIGITIMES Research智能手機AP關鍵報告》報告指出，全球Q3的AP應用晶元出貨量將從Q2的3.787億增長到4.494億，環比增長18.7%。其中10nm製程工藝的晶元佔比從13.2%降至11.2%，而當季7nm製程工藝晶元佔比將達到10.5%。

那麼，7nm製程到底是什麼？

概念上來講，

所謂10nm、7nm指的均是半導體的「線寬」指標，即集成電路的精細度

。生產工藝越先進、線寬越窄，單位面積的晶元中，就可以整合越多的晶體管，晶元的處理性能也隨之增強，而能耗則隨之降低。此外，晶元體積也可在原來基礎上進行縮小，以滿足更輕薄化的需求。

各製程工藝對應的晶體管數量與密度

就當前的半導體製程工藝而言，「7nm」代表著最先進的一代。

據悉，華為Mate 20系列、華為榮耀Magic2將搭載7nm製程工藝的麒麟980晶元；聯想5G手機、MOTO Z3將搭載7nm製程工藝的高通驍龍855晶元；蘋果新機也將搭載7nm製程工藝的A12晶元；而7nm製程工藝加持的三星Exynos 9820晶元也已投產。

7nm製程晶元的優勢所在

正如上文所述，當前即將發布的旗艦機晶元華為麒麟980、蘋果A12以及高通驍龍855等均基於7nm製程工藝。無疑，2018年下半年，移動晶元升級換代，將迎來7nm製程工藝。那麼相較前一代的10nm而言，7nm製程工藝的優勢在哪？

據悉，7nm製程工藝將比10nm省電40%、性能提升20%。反映在晶元上，正如上文提到過的，即功耗更低發熱量減少、性能更強，以及晶元體積更小可騰出空間容納更大的電池、提升續航能力。

具體而言，結合相關案例、跑分等數據，或可更方便理解。

麒麟980/970/960規格對比

就華為麒麟系列晶元本身來說，麒麟960基於16nm製程工藝、麒麟970基於10nm製程工藝、最新的麒麟980基於7nm製程工藝。

三種規格對比圖

麒麟970與麒麟960相比

其中，

麒麟970較麒麟960綜合來說，CPU能效提升20%、GPU性能提升20%、功耗降低50%。

具體而言，就此前用戶上傳的Geekbench

跑分

來看，麒麟970的單核跑分突破2000，多核跑分突破6500；而麒麟960的單核跑分為1941，多核跑分為5996。可見，麒麟970 CPU跑分的提升幅度並不大，主要應該還是因為其仍然採用與麒麟960相同的CPU架構。不過得益於10nm製程工藝，麒麟970

CPU

能效提升約20%，功耗降低約20%。

麒麟970 Geekbench跑分

麒麟960 Geekbench跑分

GPU方面，

麒麟970採用ARMMali-G72 MP12（12個核心）。相比麒麟960，其性能提升約20%，能耗降低約50%。

此外，麒麟970有

NPU加成

，在HiAI架構下其AI性能密度大幅優於CPU和GPU，

晶元的運算效率被大幅提升，圖像識別與處理的效率提高。

並且，麒麟970採用4.5G LTE技術，支持最高LTE Cat.18通信規格。下行峰值速率最高可以達到1.2Gbps，也遠高於麒麟960的600Mbps。

麒麟
980
綜合性能提升明顯

在此基礎上，再看下麒麟980與麒麟970、麒麟960拉開的是怎樣的差距。

目前，麒麟980的完整參數和跑分已曝光。根據此前流出的安兔兔跑分圖顯示，

華為Mate 20跑分高達35萬

，相比安兔兔跑分20萬左右的麒麟970，拉開的差距可謂很大。

麒麟980安兔兔跑分

而從完整參數來看，麒麟980和970之間的差距，又可以說是全方位的。

麒麟980和麒麟970參數對比

與上一代麒麟970相比，小編結合參數將麒麟980的進步之處，總結如下：

1.得益於7nm製程工藝，麒麟980在晶元面積與麒麟970相近的前提下，還增加約25%的晶體管（達69億個），晶體管密度也同時增加約55%。

2.首發A76+A55+雙NPU，CPU提升約75%，在能效上提升約58%。

麒麟970使用A73+A53+NPU，2M二級緩存規格；而麒麟980首發A76+A55+雙NPU，128kB二級緩存+4MB三級緩存方案，CPU性能提升明顯。

麒麟980架構

CPU方面，麒麟980還借鑒聯發科HelioX20/X30三簇集架構的策略，推出智能調度機制。即採用2超大核（2.6GHz的Cortex-A76）+2大核（1.92GHz的Cortex-A76）+4小核（1.8GHz的Cortex-A55）的全新能效架構。在能效比方面更加平衡，不會造成性能浪費，又降低功耗。

3.採用Mali-G76GPU，性能提升約46%的，能效大幅提升178%。

麒麟980採用ARM今年6月最新推出的Mali-G76 GPU，

Mali-G76 GPU底層架構具備以下優勢：首先，性能密度提高約30％

，即在GPU面積不變的前提下，性能提高約30％；或是在性能相同的情況下，可縮小約24%的GPU面積。其次，得益於架構內功能塊的整合，Mali G76的

微架構效率得以提升約30%

。此外，ARM還特地為Mali G76添加全新的專用8位點積指令，使其

機器學習推理性能提高2.7倍

。

雖然麒麟980的Mali-G76 MP10的GPU計算核心數量，少於麒麟970的Mali-G72 MP12；且GPU頻率也有所降低（由上一代的746Mhz主頻降為現在的720Mhz主頻），但得益於Mali-G76 GPU在底層架構上的優勢，麒麟980依舊可提升約46%的性能，以及約178%的能效。

4.配備雙NPU單元，AI算力更強。

麒麟970、驍龍845和Exynos 9810都主打AI，但從終端AI性能來看，還是集成獨立NPU單元的麒麟970佔優。而麒麟980的獨立NPU相比麒麟970也有所升級，且搭載雙NPU單元，AI算力顯然更強，將支持更多AI場景，並有更高精度的深度網路，具備更佳的實時性。

據悉，麒麟980每分鐘圖像識別4500張，識別速度相比上一代提升120%。

5.標配基帶支持准5G（或4.5G），速度達Cat.21（1.4Gbps）。

麒麟980標配的基帶僅支持准5G（或4.5G），速度可達Cat.21（1.4Gbps）。比麒麟970的1.2Gbps快很多。

另外，5G網路在國內將於明年開啟試商用（韓國今年12月1日正式開啟5G商用化），華為表示，麒麟980未來可選配（應該是外掛的形式）Balong 5000這款真5G基帶，實現對5G網路的支持。

6.LPDDR4X-2133內存，有利於進一步提升內存性能。

內存方面，麒麟980和麒麟970一樣，均支持LPDDR4X內存。不過，麒麟980支持的是目前最高的LPDDR4X-2133高頻內存，帶寬可達34.1GB/s，相比麒麟970其內存性能有所提升。

不過，可惜的是，麒麟980目前未支持UFS3.0快閃記憶體標準。否則的話，性能和體驗相信將會得到更明顯的提升。

7.配備全新雙ISP，解碼速度提升約46％。

視頻解碼方面，麒麟980配備新的第四代ISP，且是雙單元配置。相比麒麟970，據說解碼速度提升約46％，同時支持4K60fps視頻解碼、4K30fps視頻編碼（幀數未知）。

麒麟980的「六個世界第一」

綜上可見，與麒麟970相比，麒麟980在製造工藝、晶體管數量、CPU（主頻/緩存）、GPU、基帶版本以及5G網路支持等方面都有明顯升級。

華為麒麟980/高通驍龍855

/蘋果A12規格對比

上文小編也有提到，華為、高通、蘋果等數十家晶元設計方，都在盯著台積電的7nm製程工藝。那麼，對比完麒麟980/970/960系列本身後，不妨再來看下，麒麟980和別家晶元的PK吧。（由於其他7nm製程工藝手機晶元尚未正式發布，因而本文的分析基於已曝光數據及部分預測）

麒麟980趕超高通驍龍845

此前，由於發布周期的原因，麒麟970常常和驍龍845對標。而實際上，麒麟970應該是和驍龍835對標。

因此，麒麟980的發布很大程度上是要趕超驍龍845。而就當前的數據來看，麒麟980十分有望超越驍龍845。

上文提到，麒麟980被爆出安兔兔跑分約35萬，而驍龍845此前比較好的分數是30萬左右。就

跑分

來看，麒麟980勝出。

CPU方面

，驍龍845是由Cortex-A75魔改，勝過此前麒麟970採用原生Cortex-A73。而麒麟980跳過Cortex-A75直接採用Cortex-A76，實現對驍龍845的技術壓制，且具備更為節能省電的優勢。

麒麟980 VS 驍龍845遊戲性能對比

GPU方面

，在麒麟980的發布會上，華為已列出和驍龍845的遊戲性能對比。以玩NBA 2K遊戲為例，麒麟980的幀率為59，驍龍845的幀率為31。而在吃雞遊戲中，麒麟980的幀率為60幀，而驍龍845則為48幀。

此外，由麒麟980驅動的智能手機還將配備GPU Turbo圖形加速技術。因而，與Adreno 630 GPU相比，Mali-G76 GPU將更具性能優勢（就遊戲表現來說）。

通信規格方面

，麒麟980內置准5G基帶（4.5G），速度可達Cat.21（1.4Gbps），比驍龍845的1.2Gbps要快。

麒麟980可能不敵驍龍855

據悉，驍龍855在6月初已開始試產，到今年第四季度將由台積電代工大規模量產，將於年末或明年年初發布。

而近日，Geekbench4上疑似出現「驍龍855」的跑分。該測試手機被識別為高通msmnile的設備，基於Android9系統、搭載6GB運行內存、八核CPU、小核頻率1.78GHz。

華為公布的麒麟980 Geekbench4跑分

設備

跑分

單核3697、多核10469。與驍龍845在Geekbench4中的平均成績（單核2400/雙核8900）相比，增幅分別約54%和20%。而與華為在IFA上公布的麒麟980在Geekbench4上的跑分（單核3360）相比，高出10%左右。

驍龍855跑分

CPU方面

，高通驍龍855的CPU核心還是未知數（或帶來基於Cortex-A76魔改的CPU核心也說不定；此前還有消息稱，驍龍855大核主頻速度為2.8GHz）。目前僅確定CPU為8核，大核、小核架構及頻率還不確定。

GPU方面

，GPU性能一直是麒麟晶元的瓶頸，所以其通常藉助首發ARM最新架構的方式，實現GPU性能的暫時領先。麒麟980首發ARM最新發布的Mali-G76 GPU亦是如此。

不過，其性能優勢可能最多保持6個月，驍龍855或實現反超。

因麒麟980的GPU本身與驍龍845相比仍舊略弱，在GPU Turbo的加速加持下，才在遊戲性能上得到彌補。而驍龍855的GPU很可能在驍龍845的基礎上進行升級。此前有消息稱，驍龍855集成的Adreno 640 GPU性能會比驍龍845高出20%以上。

此外，高通已宣布驍龍855可提供

外掛5G基帶

，相關技術正在開發中。驍龍855也將

集成NPU神經網路單元

，以支持AI人工智慧加速。

值得一提的是，有消息傳，

驍龍855快閃記憶體或將升級到UFS3.0

。如果這是真的，那麼手機的性能將得到明顯提升。現在的旗艦手機一般都支持UFS2.1，而3.0在速度上要比2.1快一倍，可允許手機更輕鬆地支持4K或8K視頻的拍攝。

蘋果A12，不可忽視的存在

從目前的數據來看，驍龍855以及麒麟980爆出的單核跑分，都尚且低於蘋果A11的4000+，而近日被曝光的A12跑分，更是遙遙領先。

據了解，蘋果A12在Geekbench4上的

跑分

，單核性能4673，多核性能10912。而其在安兔兔上的跑分也被曝出達到35萬+的高分，相比A11的23萬，整體提升50%左右。

蘋果A12跑分

CPU方面

，從曝光的細節來看，A12將繼續採用2大核+4小核的設計。得益於7nm製程工藝的加持，A12的晶元密度較A11將提升1.6倍，晶元的體積尺寸會減小40%。並且，性能上將比A11提升20%-25%。

GPU方面

，單從測試數據來看，A12的GPU性能超過驍龍845近一半，較A11也提升不少。根據近日曝光的數據，A12在曼哈頓3.0項目中達到130 fps（A11是88 fps）；在霸王龍項目中達到254 fps（A11是173 fps）。

另外，A12的

多線程

相比A11也做出大調整，內置全新的第二代性能控制器，允許2大核和4小核同時工作，可提升多核處理速度，同時也能改善能耗比。

綜合以上信息來看，蘋果A12或許還將是今年最強的晶元。

華為首發7nm製程工藝SoC的「蝴蝶效應」

此次，華為首發7nm製程工藝晶元，對其本身來說，有利於保持半年多的性能優勢，有利於搶佔市場份額。而7nm作為突破10nm效能極限的先進位程工藝，在IFA 2018上得到首發，也意味著2018下半年，智能手機進入7nm製程工藝時代。隨之而來的是各晶元廠商和手機廠商之間的激烈爭奪戰。

對於消費者來說，製程工藝的進步，使得大家將能獲得更加省電、輕薄，性能也更強的手機。而更具體來說，屏幕解析度、鏡頭像素等提升，也都與手機性能的提升息息相關。

此外，華為作為國產手機廠商率先推出7nm製程工藝的麒麟980，也一定程度上可提升國產晶元的形象。

7nm之後，5nm、3nm還遠么？

而對於「7nm之後，5nm、3nm甚至更加先進的製程工藝，還會遠么」的話題，小編認為，科技的進步需要穩紮穩打。在台積電與三星等大廠的「你追我趕」中，更加先進的製程工藝肯定會到來，但絕非易事。

10nm向7nm的跨步已實屬不易，而隨著摩爾定律接近尾聲，製程工藝進一步的跨越愈加難。5nm、3nm甚至更加先進的製程工藝的成功商用，將需要更強大的工具、更好的材料（半導體材料的變革）、更多的資本（台積電宣布將投資250億美元研發5nm製程工藝）、更開放的創新等，種種問題需要逐一解決。

華為 Mate20

例如，台積電CEO魏哲家表示在2019年底或者2020年初，5nm也會投入量產。不過，並未宣布具體細節，包括預計何時完成研發，何時商用5nm製程工藝等。小編對此想說，對科技的進步我們懷以敬佩與敬畏之心，任何一步對桎梏的突破都歷經艱辛。

但也真心希望，手機晶元的製程命名是名副其實，而非因一味追求銷量而讓產品性能「被注水」，讓消費者為「不當的言語」買單。

或許，等下個月的Mate20正式發布後，大家心中自有定論。

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