На сегодняшний день есть всего два вертикально интегрированных OEM-производителя мобильных устройств, которые имеют полный контроль над своими чипами: Apple и Huawei, — и один из них более интегрирован чем другой. Это Huawei, который кроме всего прочего имеет модем собственной разработки. Полупроводниковое подразделение Huawei, HiSilicon, в течение последних нескольких лет остается единственной компанией, которая смогла то, что другим оказалось не по зубам: войти на хай-энд рынок с решениями, способными конкурировать с нынешним лидером в бизнесе, Qualcomm.



Я помню выход Honor 6 с недавно появившимся (и тогда мало кому известным) SoC (System-On-Crystal, однокристальная система) Kirin 920. Это было первое устройство Huawei со встроенным SoC, которое мы рассмотрели. Это, как и следующее поколение — Kirin 930, страдало от незрелости и имело серьезные проблемы, такие как прожорливый контроллер памяти и просто негодный конвейер обработки камеры (ISP / DSP). Kirin 950 был, на мой взгляд, поворотным моментом для HiSilicon, поскольку продукт исправил прошлые недоработки, вышел действительно впечатляющим, и привлек пристальное внимание рынка полупроводниковой промышленности.

За последние несколько лет мы видим большую консолидацию в мобильной полупроводниковой отрасли. Такие компании, как Texas Instruments, которые некогда были ключевыми игроками, больше не предлагают мобильные продукты SoC. Мы видим, как компании, такие как Nvidia, пытаются занять бОльшую часть рынка, но постоянно терпят неудачу. MediaTek попыталась внедрить high-end SoC с линейкой чипсетов Helio X с еще меньшим успехом, так что пришлось даже приостановить разработку в этом сегменте, чтобы сосредоточиться на более прибыльном hardware серии P.

Даже Samsung LSI, имея относительно хороший продукт флагманской серии Exynos, до сих пор не сумел завоевать доверие собственного мобильного подразделения. Вместо использования Exynos в качестве эксклюзивного ключевого компонента серии Galaxy, Samsung обратился к внешнему поставщику и использовал Snapdragon SoC от Qualcomm. Исходя из сказанного можно с уверенностью утверждать, что производство конкурентоспособных высокотехнологичных SoC и полупроводниковых компонентов — действительно тяжелый бизнес.

Представленный в прошлом году Kirin 960 вышел весьма неоднозначным: хотя SoC показал заметные улучшения по сравнению с Kirin 950, он бледно выглядел на фоне успехов конкурирующих флагманов: SoC от Samsung и Qualcomm, поскольку оба они имели значительное преимущество в технологическом процессе. А следующий выпуск флагманов Huawei с новым поколением SoCs в четвертом квартале пересекся с выпуском Apple, в отличие от привычного для Qualcomm and Samsung первого квартала.

Таким образом, когда мы сравниваем Kirin с Snapdragon и Exynos, мы видим продукт, который то и дело опаздывает на вечеринку с точки зрения внедрения новых технологий, таких как новый технологический процесс и IP. Kirin 970 тоже из этого разряда: как 10-нм SoC на основе Cortex-A73, он отстаёт от Qualcomm и Samsung в плане процессорных узлов, и все же вышел слишком рано относительно расписания релизов ARM, что помешало ему имплементировать ядра CPU основанные на DynamiQ, A75 и A55. Это говорит о том, что Kirin 970 имеет всего несколько месяцев равенства технических характеристик с Snapdragon 835 и Exynos 8895, прежде чем мы увидим новые продукты Snapdragon 845 и Exynos 9810 в обычном цикле весеннего обновления.
Тем не менее сегодняшний обзор посвящен Kirin 970 и его достижениям, а также дает возможность проанализировать текущее положение SoCs, применяемых в Android-устройствах.



Kirin 970 не показал серьезных улучшений IP, поскольку он продолжает использовать тот же центральный процессор от ARM, что и в Kirin 960. Новый SoC даже не увеличил частоту кластеров CPU, и мы видим те же 2,36 ГГц у ядер A73 и 1,84 ГГц у ядер A53. Когда ARM изначально запустила A73, мы увидели положительное намерение увеличить частоту до 2,8 ГГц на TSMC 10 нм, которое, похоже, потерпело неудачу. Этот свидетельствует о всевозрастающей сложности наращивания частоты в мобильных SoC, так как отдача от обновлений процессорного узла становится все меньше и меньше.

Зато процессор Kirin 970 демонстрирует существенный пересмотр и улучшение графического процессора. Мы видим первую реализацию ARM Mali G72 в 12-кластерной конфигурации, и 50% -ное увеличение количества ядер в сравнении с G71-MP8 в Kirin 960. Новый GPU работает на значительно меньшей частоте (746 МГц по сравнению с 1033 МГц Kirin 960). В обзоре процессора от Matt Humrick были обнаружены ненормально высокие показатели средней мощности Mali G71, которые приводили к нагреву корпуса смартфона Mate 9, так что, надеюсь, архитектурные усовершенствования нового G72 наряду с более широкой конфигурацией и более низкой частотой в сочетании с новым процессорным узлом приведут к значительному улучшению по сравнению с предшественником.

Новый модем в Kirin 970 теперь использует 3GPP LTE Release 13 и поддерживает скорость скачивания до 1200 Мбит благодаря сочетанию несущей до 5x20 МГц с 256-QAM, что делает модем Kirin эквивалентом Qualcomm X20, который будет интегрирован в Snapdragon 845.
Самая большая шумиха, связанная с Кирин 970, была вокруг встроенного нейроморфного процессора. NPU, как и HiSilicon называет его, является устройством нового поколения. Оно состоит из специализированных блоков, предназначенных для ускорения «вывода» сверточной нейронной сети (CNN). Вокруг этой новости уже появились разговоры об «искусственном интеллекте" в смартфоне, но правильный термин – машинное, или глубокое обучение. Встроенные блоки аппаратного ускорения от различных производителей на самом деле не выполняют глубокое обучение, а скорее улучшают выполнение (вывод) моделей нейронных сетей, в то время как обучение моделей будет по-прежнему выполняться либо в облаке, либо другими блоками SoC, например, GPU. Но это пока что первый взгляд, но мы должным образом рассмотрим NPU в специализированной статье.


Схема SoC матрицы, любезно предоставленная TechInsights Mate 10 teardown

Как было упомянуто выше, одним из главных улучшений Kirin 970 является переход на процессорный узел TSMC 10FF. В то время как считается, что процесс 10 нм у Samsung будет использоваться еще очень долго — мы увидим еще два поколения SoC, выпущенных на 10LPE и 10LPP — TSMC использует другой подход и видит свой процессорный узел 10FF лишь переходным к ожидаемому 7FF-узлу, который должен быть представлен позднее в 2018 году. Таким образом, единственными мобильными продуктами TSMC 10FF на сегодняшний день являются выпущенные в небольшом объеме прошлым летом MediaTek X30 и Apple 10X, а также Apple A11 и HiSilicon Kirin 970, вышедшие в третьем – четвертом квартале, то есть на 2-3 квартала позднее того, как Samsung начал массовое производство Snapdragon 835 и Exynos 8895.

Ожидания HiSilicon от нового процессорного узла невелики. Это довольно скромное повышение эффективности всего на 20% при той же самой производительности кластеров процессоров, что ниже 30% заявленных в предыдущих прогнозах ARM. Весьма скудное улучшение мощности, вероятно, стало одной из причин, по которой HiSilicon решила не увеличивать частоту процессора на Kirin 970, и вместо этого сосредоточилась на снижении энергопотребления и уменьшении TDP по сравнению с Kirin 960.

Новый SoC заметно уменьшил размер матрицы со 117,72 мм? до 96,72 мм?, хотя имеет на 50% больше ядер GPU, а также новые блоки IP, такие как NPU. Наши коллеги из TechInsights опубликовали подробное сравнение размеров блоков между Kirin 960 и Kirin 970, и мы видим снижение размера блока на 30-38% у apples-to-apples IP. Четырехъядерный кластер Cortex-A73 теперь имеет размер всего 5,66 мм?, что резко контрастирует с Apple, которая использует вдвое больше площади кремния в своем двухъядерном большом процессорном кластере.

Спасибо, что остаетесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, 30% скидка для пользователей Хабра на уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps от $20 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4 RAM).

Dell R730xd в 2 раза дешевле? Только у нас 2 х Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $249 в Нидерландах и США! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?