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作者：澤南
2020 年的華為在發布新手機時不會去著重宣傳晶片，卻亮出了無數 AI 加持的全新應用。究其原因，看來是這家公司對於麒麟 9000 有著很大信心。
2020 年的華為在發布新手機時不會去著重宣傳晶片，卻亮出了無數 AI 加持的全新應用。究其原因，看來是這家公司對於麒麟 9000 有著很大信心。
為視訊實時生成帶翻譯的字幕、支持各種姿勢操作的隔空手勢、超過人眼識別水平的夜間視訊拍攝…… 在華為 Mate 40 系列發布會上，餘承東為我們展示了新一代旗艦手機的大量功能。這些技術無不需要依賴機器學習，而想要實現如此強度的 AI 運算，還得有一塊強大的手機晶片。
有關華為 Mate 40 的大多數資訊，我們在 10 月 22 日和昨天的兩場發布會上已經了解了不少。不過餘承東對於旗艦機首發的新一代麒麟 9000 晶片並沒有花費很多精力進行介紹。人們也想知道：麒麟 9000 之後，還有麒麟嗎？
在國內發布會開始前，華為晶片和硬件戰略 Fellow 艾偉向我們詳細介紹了這代旗艦晶片的能力，並就一些人們最感興趣的話題給出了答案。
最強 5G，速度快過對手一倍
雖然套餐價格還是有點貴，但中國在 5G 通訊網路的鋪設速度上保持了全球最快：今年 1 至 9 月份，全國新增 5G 手機數量達到了 1.08 億。
「這是第一次，中國消費者領先全球其他區域，能夠享受到最先進的移動通訊技術，」艾偉表示。「如果看 6 月份的數據，中國的 5G 用戶數量占全球的 78%，中國與其他地區的差距還在不斷拉大。目前我們有 70 萬個 5G 基站，中國還將在這一領域裡持續領先。」
在 5G 產業急速發展的第一年裡，華為推出了自己的第三代 5G SoC——麒麟 9000 是目前手機行業技術挑戰最大，工程最龐雜的一塊晶片，工程師們在手機 SoC 有限的面積中集成了 153 億晶體管。相比之下，同樣使用臺積電 5nm 工藝的蘋果 A14 晶片有 134 億個晶體管，還需要外接高通 X55 基帶。
在這樣的密度下，華為集成了手機所需的絕大多數計算單元，從 CPU、GPU、NPU、ISP 到安全系統、5G 通訊基帶等等。這些功能的集中並不是簡單的堆砌，還需要兼顧高性能和低功耗，這需要在研發時應用大量新技術和架構創新。
首先是 5G 速度。中國現在擁有最多的 5G 通訊頻譜，這意味著用戶可以享受最快的通訊速度，但這也需要通訊設備的支持。麒麟 9000 集成了巴龍 5000 通訊基帶，可以享受理論值下行 4.6Gbps，上行 2.5Gbps 的雙載波聚合下行速度，這是手機晶片設計、天線設計、基站線網協議匹配等等能力相互作用的結果。在實際使用上，相比同代產品 iPhone 12，華為的 5G 速度更是快了兩倍以上。
5G 也可以為我們帶來更低的延遲。我們在用 4G 網路打遊戲時「流暢的體驗」大約指 100ms 以內延遲，而在實際測試中，現在華為手機的 5G 的時延在超過 80% 的時間裡都可以保持在 30ms 以內了。
和當前主流手機相比，麒麟 9000 有 5G 載波聚合，比其他 5G 單載波速度快一倍以上；WiFi 6 + 保證了比其他手機用 WiFi 的速度也快 2 倍以上。如果同時接通多種網路，麒麟 9000 的手機還支持四網協同，同時利用 5G、4G、2.4Ghz WiFi 6+ 和 5Ghz WiFi 6+，最高達到 5.6Gbps 的下行速率。
GPU 性能翻身
在麒麟 9000 上，八核 CPU 主頻可達到 3.13GHz，八個核心繼續保持 1+3+4 的設計，Cortex A-77 架構的核心頻率為一個 3.13GHz 超大核 + 三個 2.54GHz 大核，四個 Cortex-A55 小核頻率為 2.05GHz。
華為表示，這樣的 CPU 性能比高通驍龍 865 + 的速度快 10%，能效比也要高出 25%。
相比之下麒麟 9000 在 GPU 方面的提升更加明顯。這一代處理器首發了 24 核的 Mali-G78，在圖像處理能力上實現了跨越式提升，帶來了可觀的遊戲體驗。有了最新架構 G78 的加持，麒麟 9000 的圖形性能比驍龍 865 + 要高 52%，能效也要高 50%。
在 10 月 30 日的 Mate 40 發布會上，餘承東表示麒麟 9000 的 GPU 性能接近於 iPhone 12 的 A14，遠遠超過其他安卓旗艦晶片。
與之配合的是 Kirin Gaming+ 3.0 遊戲解決方案，在王者榮耀、和平精英、明日之後等現有遊戲上，華為手機運行起來更加省電。
在 22 日發布會後不久，社交媒體上出現了麒麟 9000 跑分時功耗過高的結果。華為從實用場景角度解釋了這一問題。「我們看到有一些人在研究麒麟 9000 突發的高功耗場景，在實際運行遊戲時，Mate 40 長時間運行的性能和能效情況相比三星 Note 20 Ultra（驍龍 865+）能效比要好 20%。」艾偉說道。
使用多核心低頻率的 GPU，不僅意味著更低功耗，更好的遊戲體驗，更意味著人們可以追求更高畫質。近期手機的計算系統、晶片算力的提升，已經讓手遊可以跑出原來只能在電腦主機上實現的效果，包括 SSR 螢幕空間反射：體現玻璃和地板不同的反射紋理，以及動態模糊：面對強光照射下的體積光和光影效果。
AI 算力業界第一
雖然今年被人們關註最多的是 GPU，但麒麟 9000 的 NPU（神經網路處理單元）性能提升也是巨大的，實打實的翻了一倍。這代晶片的 NPU 採用 2 大核 1 小核架構，又升級到了達文西 2.0 架構。
「2017 年，麒麟 970 第一次把 NPU 技術應用在手機裡。今天我們看到的情況是所有的手機晶片都必須有 AI 處理晶片了，」艾偉說道。「華為更新了整個達文西的架構，2.0 版的 NPU 算力翻倍。在記憶體瓶頸方面，我們大幅提升了 System Cache 的容量。大部分情況下可以把部分數據緩存在 Cache 中，不需要調用記憶體頻寬。同時，華為的機器學習軟體工具支持全球最多的算子數量。」
在蘇黎世聯邦理工的手機 AI 性能榜單 AI Benchmark 上，麒麟 9000 排名第一，相對上一代提升了一倍。相對其他公司的產品，麒麟在 int8 精度上跑 ResNet-50 的性能相對驍龍 865 + 要高 60%，能效比是後者的 150%。
AI 算力的提升意味著更多的應用成為可能。在 2017 年，麒麟 970 可以做到每分鐘識別 2000 張圖片，現在麒麟 9000 可以每秒鐘識別 2000 張圖片，性能提升了 60 倍。當我們在一幀之內完成處理圖像分類、目標檢測、語義分割、實例分割，甚至實時圖像編輯的任務時。在視訊裡，我們就可以進行實時的 AI 圖像風格轉換。
英偉達的 RTX 上首先出現的 AI 畫質增強能力，麒麟 9000 也有：華為 Mate 40 可以把在線視訊的分辨率變得更高，從 540p 提升到 FHD 高清，實時完成圖像銳化、超分辨率、色彩增強等操作。「如果視訊網站的內容源不好，用 AI 視訊超分技術可以為用戶優先帶來高品質的體驗，不過這還需要視訊播放器的支持，我們正在和應用開發者們進行合作。」艾偉說道。
AI 算力在手機拍攝時也可以提供性能加持，Kirin ISP 6.0 加入了 Quad Pipeline 架構，3A 處理能力提升了 100%，管線處理速度提升了 50%，「現在手機可以做專業相機的事了」。
華為在業界首先實現了 ISP+NPU 融合架構，讓暗光視訊的細節「極盡描摹」，圖像處理時間又低於 33ms。「AI 已經證明了自己在圖像處理上的能力，以往我們由於延遲問題無法做到 4K 視訊的處理，現在再不是問題了，」艾偉說道。「相比 iPhone 12 Pro，華為 mate 40 Pro 可以在暗光拍攝情況下視訊更清楚，細節更清晰。原來是拍照上超越人眼的識別能力，現在可以拍視訊超過人眼。」
前面提到，麒麟 9000 上的 NPU 是兩個大核加一個微核。達文西 2.0 架構的微核可以在全天低功耗運行的條件下解鎖更多應用體驗，全天候待機耗電最低可到 3mA，相比上一代 6.4mA 降低了一倍還多，比業界平均的 30mA 以上更是低了十倍以上。
微核負責處理的任務更貼近你的生活，比如華為的低功耗註目檢測（OLED 螢幕的智能版 always on display，或者防止息屏顯示，而且可以檢測手機主人的特定人臉），隔空手勢操縱、解鎖、音量調節、瀏覽等都需要使用微核進行計算。
5G 可以用來幹什麼？華為給了答案
今天，手機已可以像人一樣在陌生環境中感知聲音和圖像的變化。我們還希望手機更能夠「看懂」一些內容，做分類、測量、各種識別。Kirin AR 3.0 可以實現高能效的實施智慧感知、同步定位 AR 地圖等功能。現在，AR 也可以用 SLAM 核心模塊進行硬件加速了，這大大降低了時延和功耗。
Mate 40 有了 AR 實時感知能力，可以進行實時的 AR 物體測量，用照相頭一秒鐘檢測人物高度、房屋的層高、桌椅和各種物件的尺寸大小。就像電影《終結者》裡施瓦辛格從未來到現代之後，用眼鏡探測周圍環境一樣。
有了 5G 網路，強大的算法和設備端、雲端 AI 算力，全新的應用將出現在人們的生活中。華為認為，手機是最重要的資訊入口，它會對人、物體和文字進行識別，隨後數據會通過 5G 脫敏地傳送到雲端，知識圖譜和龐雜的機器學習模型會以人類無法企及的能力完成任務。
「當我們把手機實時感知、AI 能力和雲服務用 5G 網路連接在一起，就可以構建起『超智慧』的感知體驗。未來的一切都會被數字化和識別，並與雲端結合在一起。這或許就是 5G、AI 計算、更強大的手機算力存在的意義。」艾偉說道。
中國正在進行超前的 5G 部署，華為保守估計：如果人們的平均換機周期為兩年，在一年多以後，市場上 50% 的用戶將擁有自己的 5G 手機，在 4G 時候我們擁抱了數字支付、共享經濟，5G 時代的實時虛擬現實融合技術，也將很快與我們見面。
最後，在強大的 Mate 40 和麒麟 9000 之後，華為還在研發下一代產品嗎？我們得到了肯定的答案：「華為致力於給全球消費者提供最好的旗艦機體驗。無論未來有多少困難，我們會繼續前行。」
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