? ??什么是SOC

　　隨著設計與制造技術的發展，集成電路設計從晶體管的集成發展到邏輯門的集成，現在又發展到IP的集成，即SoC（System-on-a-Chip）設計技術。SoC可以有效地降低電子/信息系統產品的開發成本，縮短開發周期，提高產品的競爭力，是未來工業界將采用的最主要的產品開發方式。雖然SoC一詞多年前就已出現，但到底什么是SoC則有各種不同的說法。在經過了多年的爭論后，專家們就SoC的定義達成了一致意見。這個定義雖然不是非常嚴格，但明確地表明了SoC的特征：

　　實現復雜系統功能的VLSI； 采用超深亞微米工藝技術；

　　使用一個以上嵌入式CPU/數字信號處理器（DSP）；

　　外部可以對芯片進行編程；

　　關于SoC芯片

　　SoC芯片是一種集成電路的芯片，可以有效地降低電子/信息系統產品的開發成本，縮短開發周期，提高產品的競爭力，是未來工業界將采用的最主要的產品開發方式。

　　華為手機SoC芯片發展史回顧

　　2015年11月，發布麒麟950 SoC芯片，采用4×Cortex A72 2.3GHz + 4×Cortex A53 1.8GHz + Mali-T880MP4+ 微智核i5，采用16nm FinFET Plus工藝制造，集成自研Balong720基帶，首次集成自研雙核14-bit ISP，首次支持LPDDR4內存，集成i5協處理器，集成自研的音視頻解碼芯片，是一款集成度非常高的SoC手機芯片。麒麟950也是全球首款采用A72架構和采用Mali-T880 GPU的芯片，該芯片的綜合性能再次飆至第一，憑借性能優勢和工藝優勢，贏了高通差不多半年的時間差，打了又一個翻身仗。該款芯片陸續用在華為旗下的Mate 8、榮耀8、榮耀V8運營商定制版和標配全網通版等手機上。

　　2016年4月，發布麒麟955 SoC芯片，把A72架構從2.3GHz提升到2.5GHz，集成自研的雙核ISP，助力徠卡雙攝加持的P9和P9Plus、榮耀V8頂配版和榮耀 NOTE 8手機上。徠卡雙鏡頭，攝影新潮流，麒麟955將帶領P9系列成為華為旗下第一款銷量破千萬的旗艦機。

　　2015年5月，發布中低端芯片麒麟650 SoC芯片，采用4×Cortex A53 2.0GHz + 4×Cortex A53 1.8GHz + Mali-T830MP2，全球第一款采用16nm FinFET Plus工藝制造的中低端芯片，海思旗下第一款集成了CDMA的全網通基帶SoC芯片，集成自研的Prime ISP，集成自研的音視頻解碼芯片，是一款集成度非常高的SoC手機芯片。這款芯片搭載在榮耀5C、G9青春版的移動版和雙4G版手機中，將帶領兩者繼續破千萬銷量。

　　2015年8月20日，麒麟芯片出貨量突破1億顆，這距離6月12日公布破8000萬僅僅剛過去69天，這69天里日均出貨29萬顆。

　　2016年，將會發布麒麟960，將是又一顆突破歷史的芯片，因為它將大幅提升GPU性能，同時也是第一款解決了CDMA全網通基帶的旗艦芯片，到那時這兩個黑點將一個一個去除。華為最厲害的是肯砸錢研發、用實力將黑點一個一個去除，就像曾經的K3V2、P6、P7和Mate S被人嘲弄一樣，而現在、將來這些黑點不復存在。

　　2017年9月2日，在2017年德國柏林國際消費類電子產品展覽會上，華為發布人工智能芯片麒麟970。首款采用麒麟970的華為手機Mate 10，在2017年10月16日在德國慕尼黑正式發布［3］ 。

　　十年磨一劍。華為從2004開始研發手機芯片，到2009年第一顆K3、2012年K3V2的失敗，到2014年海思麒麟手機芯片開始躋身業界主流，這里是十年。而從2014年麒麟910開始到2016年麒麟955，海思麒麟芯片出貨量突破一億顆，不到三年出貨就已經破億，這里是三年。

　　海思麒麟芯片僅用在華為自己的產品上，麒麟芯片已經成為華為手機獨有的特色之一，而隨著麒麟芯片越來越強大，海思麒麟芯已經成為華為手機的優勢競爭力之一。

　　華為海思麒麟手機SoC芯片簡史

　　華為最新芯片麒麟970

　　麟970芯片是華為海思推出的一款采用了臺積電10nm工藝的新一代芯片，是全球首款內置獨立NPU（神經網絡單元）的智能手機AI計算平臺。

　　華為的新款芯片麒麟970，為推出的旗艦機型Mate 10和其他高端手機提供更快的處理速度和更低的功耗。

　　主要功能

　　專門的AI硬件處理單

　　元麒麟970芯片最大的特征，是設立了一個專門的AI硬件處理單元—NPU（Neural Network Processing Unit，神經元網絡），用來處理海量的AI數據 。

　　人工智能戰略

　　麒麟970發布后，華為終端營銷應該會把“AI”作為突出賣點，并且圍繞AI開始構建生態。在人工智能時代，理想的狀況是智能終端將變成人的助手，真正實現“知你”、“懂你”、“幫你”。這就要求人工智能技術不斷演進，不僅是被動響應用戶的需求，更能夠主動感知用戶狀態和周邊環境，并提供精準服務的全新交互方式 。

　　規格參數

　　以往的手機芯片普遍是以CPU（中央處理器）/GPU（圖形處理器）/DSP（數字信號處理）為核心的傳統計算架構，但這種架構難以支持AI海量數據計算。為此，麒麟970中單設了一個專門的AI硬件處理單元，為CPU、GPU等架構減負，目的都是為提高應用效率和降低能耗。

　　這道理跟當初在CPU和GPU之外，增加DSP等架構設計的初衷一樣，都是為了分擔主系統的計算負擔。

　　華為麒麟970首次集成NPU采用了HiAI移動計算架構，其AI性能密度大幅優于CPU和GPU。相較于四個Cortex-A73（移動處理器龍頭ARM去年推出的旗艦機CPU）核心，在處理同樣的AI應用任務時，麒麟970新的異構計算架構擁有大約50倍能效和25倍性能優勢。這意味著，麒麟970芯片可以用更高的能效比完成AI計算任務。例如在圖像識別速度上，可達到約2000張/分鐘。

　　麒麟970創新設計了HiAI移動計算架構，利用最高能效的異構計算架構來最大發揮CPU/GPU/ISP/DSP/NPU的性能，同時首次集成NPU專用硬件處理單元，其加速性能和能效比大幅優于CPU和GPU。

　　一個系統級的手機芯片主要包括CPU/GPU/DSP/ISP，以及基帶芯片等諸多部件。這次麒麟970依然內置了八核CPU，與上一代麒麟960相比沒有任何變化。在GPU上，麒麟970則用上了ARM在2017年5月剛剛發布的Mali-G72架構，性能較Mali-G71有所提升，此外，在核心數上，麒麟970的GPU也從麒麟960的8核增加到了12核。

　　在基帶芯片上，華為發揮了自己作為通信設備廠商的優勢。麒麟970直接大跨步支持LTE（4G）Cat.18（網速等級），最高下載速度可達了1.2Gbps。

　　盡管在CPU和GPU沒有特別大的驚喜，但由于麒麟970采用10納米制程，也會提升整體性能。余承東表示，麒麟970的能耗比提升了20%。

　　性能優勢

　　麒麟芯片持續推動基于4G網絡的用戶體驗。率先提供了基于載波聚合技術的4G+數據業務能力的同時，麒麟芯片又為用戶帶來了新一代高清語音體驗——VoLTE。

　　多年來，語音通信的通話質量一直沒有改進，用戶需要更加清晰快速的語音業務體驗。4G+網絡的升級為高清語音的實現帶來了機會，語音帶寬和采樣率提升一倍，使聲音信息得以完整保留，讓人聽起來更真實、飽滿、悅耳。

　　麒麟9xx平臺全系列支持VoLTE，在提供4G+語音的同時，通話接通時延大幅縮短，視頻通話質量相比3G提升10倍，并且能夠滿足用戶同時通話和上網的需求。

　　為了給用戶提供更好的語音體驗，麒麟芯片與中國、歐洲、韓國等領先的4G+移動運營商一起完成了長達2年的VoLTE語音調測。中國移動是國內VoLTE商用節奏最快的運營商，麒麟950是最早通過中國移動VoLTE認證的芯片平臺。

　　中國移動宣布2015年底全網商用VoLTE，麒麟920/930/950等系列芯片全部支持VoLTE。在中國移動近期各省宣布商用的VoLTE終端中，基于麒麟920芯片的Mate7成為標桿機型。

　　麒麟芯片始終堅持性能與功耗平衡的設計思路，堅持走SoC路線，積極探索先進工藝和高能效比CPU/GPU的應用。麒麟950全面重新設計了芯片架構，使芯片的性能與功耗都得到了大幅提升。

　　1.尖端工藝

　　工藝是用戶性能體驗的基礎，麒麟950率先采用性能與功耗優勢兼具的16nm FinFET plus尖端工藝，是業界首款商用TSMC 16nm FinFET plus技術的SoC芯片。

　　16nm FinFET plus的商用面臨巨大挑戰，單芯片集成的晶體管數目從20億個增加到30億個，金屬互聯難度成倍提升；晶體管結構3D化后，工藝復雜度大幅增加。

　　為實現商用，麒麟芯片研發團隊克服了大量工程上的難題，麒麟芯片團隊從2013年底就開始與TSMC等合作伙伴緊密合作，共同推動了16nm先進工藝的量產成熟，并于2014年4月實現業界首次投片，2015年1月實現量產投片。

　　TSMC 16nm FinFET Plus技術相比28HPM工藝性能提升65%，同時節省了70%的功耗。相比20SoC工藝，性能提升40%，功耗節省60%。

　　2.強勁性能

　　為了在性能上有新的突破，麒麟950采用了業界首個4*A72+4*A53 big.LITTLE架構設計及全新一代MaliT880圖形處理器。全新的ARM Cortex A72核心相比A57性能提升11%的同時，功耗降低20%，能效比綜合提升30%。麒麟950全新的GPU ARM MaliT880比上一代，圖形生成能力提升100%，GFLOPS提升100%。

　　此外，麒麟950新架構中還包括全新的LPDDR4、新的GIC500、新系統總線以及FBC技術應用，使得麒麟950具備更強大的硬件性能基礎。

　　3.提升用戶體驗

　　麒麟950更在意的是用戶的實際性能體驗。經過研究發現，快速響應和流暢不卡頓是影響用戶體驗感知的兩個關鍵因素。快速響應的體驗取決于芯片系統的Boost性能，而流暢不卡頓的體驗則取決于芯片系統的持續性能。

　　麒麟芯片團隊針對Boost性能和持續性能進行了深入的優化，用戶觸發操作時，做到100毫秒內響應，給用戶帶來快速響應的體驗；一般工作狀態下，確保每一幀繪圖在1/60秒內完成，實現流暢不卡頓的體驗。

　　除此之外，在強勁的硬件性能基礎上，麒麟950通過啟發式智能調度算法（HSA， Heuristic Scheduling Algorithm），對系統進行精細調校，解決安卓系統原生的問題，滿足系統的兩種性能需求——遇到需要Boost的地方，提前準確預判，完成后迅速收回；一般場景最精準性能預測，不積累額外的熱量。麒麟950 Boost性能相比前代提升100%，持續性能相比前代提升56%。

　　麒麟950不斷追求更高的能效比，用戶體驗提升的同時，續航時間大大增加，普通用戶續航時間較前代增加10個小時，達到2天。