2018-08-07 08:42:09 創(chuàng)事記 微博 作者： 智東西
文/ 心緣
來(lái)源：智東西（zhidxcom）
就在未來(lái)短短一個(gè)月之內(nèi)，我們即將迎來(lái)2018年業(yè)內(nèi)最重磅的兩大AI手機(jī)芯片發(fā)布——華為麒麟980、蘋果A12。
近一年來(lái)，商業(yè)化落地已成為AI發(fā)展的一大熱門主題，而智能手機(jī)領(lǐng)域無(wú)疑是最貼近人們生活且單一出貨量最大的AI落地市場(chǎng)之一。自去年華為蘋果先后發(fā)布AI芯片，移動(dòng)AI芯片的戰(zhàn)火已經(jīng)點(diǎn)燃。如今，全球前幾大智能手機(jī)都已具備自產(chǎn)手機(jī)芯片的能力，紛紛基于AI芯片構(gòu)建更全面的AI應(yīng)用生態(tài)，高通作為老牌造芯工廠在手機(jī)AI芯片也表現(xiàn)強(qiáng)勁。
據(jù)華為消費(fèi)者業(yè)務(wù)CEO余承東透露，華為將在8月底召開的德國(guó)IFA消費(fèi)者展上發(fā)布新一代旗艦芯片麒麟980，會(huì)“遙遙領(lǐng)先”對(duì)手，他表示先把牛皮吹出去，再看能不能做到（華為余承東放話：手機(jī)今年出貨2億 明年沖世界第一）。隨著下個(gè)月蘋果A12和今年年底到明年年初高通驍龍855的問(wèn)世，下一代AI旗艦版芯片的戰(zhàn)火將再度重燃，巔峰之戰(zhàn)即將打響，而新的王者很有可能將在華為的麒麟980、蘋果的A12和高通的驍龍855之間誕生！
AI性能大比拼
去年秋天，華為推出的麒麟970拔得了手機(jī)AI芯片落地的頭籌，搭載這款A(yù)I芯片的華為Mate 10和Mate 10 Pro開始進(jìn)入人們的口袋。麒麟970之所以敢稱之為“AI芯片”，正是基于其全新HiAI人工智能移動(dòng)計(jì)算架構(gòu)中集成的專用AI處理單元——NPU（Neural-Network Processing Unit，嵌入式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器）。這款NPU的計(jì)算速度比CPU快25倍，能將能耗效率提高50倍，中科院計(jì)算所孵化出的AI芯片屆獨(dú)角獸——寒武紀(jì)科技（Cambricon）正是該NPU的技術(shù)合作方。
據(jù)傳，即將推出的麒麟980將繼續(xù)沿用寒武紀(jì)IP核，新一代NPU很可能就是寒武紀(jì)在今年5月推出的第三代終端IP產(chǎn)品Cambricon 1M。這款NPU使用臺(tái)積電7nm工藝生產(chǎn)，提供2Tops、4Tops、8Tops三種規(guī)模的處理器核，并支持多核互聯(lián)，其8位運(yùn)算效能比達(dá)5 Tops/W（每瓦5萬(wàn)億次運(yùn)算），性能比前任麒麟970采用的寒武紀(jì)1A高10倍，為視覺(jué)、自然語(yǔ)言處理及各類經(jīng)典學(xué)習(xí)任務(wù)提供更加靈活高效的計(jì)算平臺(tái)。
此外，華為配合NPU推出面向開發(fā)者的HiAI移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)，向開發(fā)者提供其AI計(jì)算庫(kù)、API等開發(fā)所需的全套工具，也支持開發(fā)者通過(guò)TensorFlow和Caffe這些第三方框架接入。
去年，在麒麟970發(fā)布兩周后，蘋果公布自研AI芯片A11。A11芯片上也搭載了一個(gè)專用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的硬件模塊——“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎（Neural engine）”，該模塊采用雙核設(shè)計(jì)，能以每秒最高6000億次速度處理機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)，為FaceID的人臉識(shí)別、AR物體偵測(cè)、Animoji臉部追蹤、Siri語(yǔ)音助手等功能提供驅(qū)動(dòng)。
而今年蘋果的A12芯片暫時(shí)未被曝出大的升級(jí)處理，除了可能會(huì)繼續(xù)沿用去年A11使用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎�；贏I芯片，蘋果已經(jīng)初步構(gòu)建起圍繞AI的應(yīng)用生態(tài)，包括FaceID、AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、Siri語(yǔ)音助手等應(yīng)用以及Core ML、Create ML等面向開發(fā)者的機(jī)器學(xué)習(xí)工具。作為下一代iPhone的“心臟”，A12的服務(wù)范圍將有望擴(kuò)展到更多的蘋果生態(tài)之中，為用戶開辟更廣闊的移動(dòng)端AI應(yīng)用和開發(fā)的世界。
全球第二大手機(jī)廠商蘋果和第三大手機(jī)廠商華為都在去年陸續(xù)推出搭載專用AI處理模塊的移動(dòng)AI芯片，作為安卓陣營(yíng)手機(jī)芯片第一大提供商，高通自然也不會(huì)無(wú)動(dòng)于衷。早在去年7月，高通就開放了驍龍神經(jīng)處理引擎（NPE，Neural Processing Engine）的軟件開發(fā)包SDK，開發(fā)者可以用它在驍龍600和800系列上優(yōu)化AI應(yīng)用。
今年2月，高通再度重磅出擊，推出包含軟硬件兩部分的AI引擎（AI Engine），在驍龍核心架構(gòu)上搭載了神經(jīng)處理引擎（Neural Processing Engine，NPE）、Android NN API、Hexagon神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)庫(kù)等軟件，是AI在智能手機(jī)等終端上的應(yīng)用更快速、高效。
在和高通幾位高管的交流中，智東西被告知，盡管出于保密需要，高通方不方便透露驍龍855的具體信息。不過(guò)，負(fù)責(zé)AI業(yè)務(wù)的高通產(chǎn)品管理總監(jiān)Gary Brotman告訴智東西，目前高通芯片自研DSP不僅能非常高效地完成各種AI任務(wù)，而且非常靈活。
但從上一代驍龍845系列來(lái)看，高通已在其芯片中配置支持TensorFlow和Halide框架的六核移動(dòng)DSP（數(shù)字信號(hào)處理器），并在幾代之前就將其使用到異構(gòu)計(jì)算和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)開發(fā)。
和華為、蘋果的架構(gòu)方案不同，下一代驍龍855很可能還是不會(huì)搭載獨(dú)立NPU。上個(gè)月，Gary Brotman還告訴智東西，雖然高通內(nèi)部有關(guān)于專用AI處理模塊的研究進(jìn)展，但AI算法發(fā)展飛快，芯片硬件設(shè)計(jì)往往一年半前就固定下來(lái)，一年半前的AI算法與今天完全不同，新算法出現(xiàn)后可能不適配于固定硬件，他認(rèn)為暫時(shí)看不到搭載專用AI處理模塊的手機(jī)芯片的意義。因此驍龍855很可能跟上一代驍龍芯片一樣，具備更彈性的機(jī)器學(xué)習(xí)架構(gòu)，分布在CPU、GPU、DPS等每個(gè)單元上，能適配市面上多種機(jī)型。
在智東西和高通Imagination、聯(lián)發(fā)科以及華為海思等行業(yè)專家的采訪過(guò)程中，我們得到一個(gè)普遍的結(jié)論，AI芯片確實(shí)是目前的行業(yè)趨勢(shì)之一，隨著手機(jī)差異化的減少，最終NPU將會(huì)變成“大家都得有”的東西。
CPU提升不明顯，GPU參數(shù)飆高
據(jù)悉，麒麟980在配置上依然采用的是ARM架構(gòu)，主頻最高可達(dá)2.8GHz，CPU方面并沒(méi)有太多的亮點(diǎn)，而其飽受詬病的GPU則有了較大升級(jí)。
就在上周的華為旗下手機(jī)品牌榮耀Note 10新品發(fā)布會(huì)上，榮耀總裁趙明公布了來(lái)自華為2012實(shí)驗(yàn)室的兩項(xiàng)新技術(shù)：THE NINE液冷散熱技術(shù)和和雙Turbo技術(shù)（CPU Turbo+GPU Turbo）。
先于今年6月問(wèn)世的GPU Turbo已經(jīng)打通EMUI操作系統(tǒng)和GPU、CPU之間的處理瓶頸，使得圖像處理驍龍?zhí)嵘?0%，能耗降低30%，一掃之前在GPU表現(xiàn)上的頹勢(shì)，縮短了和驍龍GPU的差距。
而此次首發(fā)的CPU Turbo得益于THE NINE液冷散熱技術(shù)，把芯片產(chǎn)生的熱量快速均勻分布到機(jī)身其他部位并迅速散發(fā)出去，整體散熱性能提升41%，在激發(fā)CPU的極限性能的同時(shí)使CPU最高可降低10℃。
據(jù)傳，麒麟980將首用華為自研GPU芯片，性能將是高通Adreno 630的1.5倍左右，在GPU Turbo加持下性能增長(zhǎng)將達(dá)到50%-60%。如果麒麟980還配置上述THE NINE和CPU Turbo，AI計(jì)算效能可能持平甚至超越高通。
目前，蘋果的A12處理器的核心數(shù)和架構(gòu)信息還沒(méi)有明確的消息。和華為一樣，蘋果AI芯片的主要短板之一也是GPU。根據(jù)前段時(shí)間曝光的跑分來(lái)看，A12在自研GPU方面做出了較大程度上的升級(jí)。A12在GPU跑分提升至21619，比上一代A11的16000提高約三分之一，同時(shí)提高手機(jī)流暢度和散熱能力。不過(guò)A12在CPU方面的提升似乎并不明顯。
高通的Adreno GPU一直都是業(yè)界標(biāo)桿，下一代高通芯片驍龍855的GPU傳聞就更加恐怖了，據(jù)說(shuō)“虐殺”一眾競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的Adreno 630還只是高通Adreno家族的中端低功耗產(chǎn)品，真正殺手級(jí)別的GPU是強(qiáng)化版的Adreno 640和堪比PC顯卡的Adreno 680。按照高通發(fā)布新品的一貫節(jié)奏，驍龍855究竟采用哪款GPU可能到年底才會(huì)正式揭曉。
7nm制程與功耗問(wèn)題
目前，蘋果和華為的移動(dòng)AI芯片都基于ASIC的深度學(xué)習(xí)，不僅能實(shí)現(xiàn)更高準(zhǔn)確率，還比GPU、FPGA等傳統(tǒng)通用芯片方案有更低的功耗。ASIC是全定制芯片，可基于AI算法進(jìn)行定制，是未來(lái)AI芯片發(fā)展的主流方向。
與它們不同的是，驍龍AI芯片并不是直接疊加專用AI計(jì)算單元，而是在驍龍平臺(tái)集成AI引擎，通過(guò)多核異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)，讓CPU、GPU、DSP等不同模塊相互配合，根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景安排工作負(fù)載。
三款芯片都將采用7nm工藝制程，其中麒麟980和蘋果A12的代工訂單都交給了臺(tái)積電，而高通的制作公司暫時(shí)不確定是三星還是臺(tái)積電。按照慣例，華為和蘋果的發(fā)布會(huì)將發(fā)布新旗艦版手機(jī)，而臺(tái)積電的處理器生產(chǎn)工作顯得至關(guān)重要。
然而，近日據(jù)臺(tái)媒報(bào)道，臺(tái)積電工廠因病毒感染，導(dǎo)致數(shù)條生產(chǎn)線被迫中斷，此次事件被波及的包括負(fù)責(zé)28nm、16nm和7nm制程的生產(chǎn)基地。目前，臺(tái)積電官方做出簡(jiǎn)單回應(yīng)，表示各大產(chǎn)線已恢復(fù)正常，停產(chǎn)時(shí)間不超過(guò)1天。對(duì)于晶圓廠而言，每次生產(chǎn)投入成本極高，一旦中斷很可能造成嚴(yán)重?fù)p失。臺(tái)積電此次停工是否會(huì)對(duì)蘋果AI12芯片和麒麟980芯片的供應(yīng)造成影響，目前尚不得而知。
根據(jù)此前臺(tái)積電在股東會(huì)議上宣布的數(shù)據(jù)，2018年是7nm制程芯片大量投入生產(chǎn)的一年，跟之前的10nm FinFET工藝對(duì)比，7nm制程能夠在相同晶體管數(shù)量下縮減70%的芯片DIE封裝尺寸，將性能約提速20％，再加上升級(jí)之后可以減少功耗在40％左右。
日前，一顆疑似蘋果A12處理器的跑分?jǐn)?shù)據(jù)現(xiàn)身GeekBench 數(shù)據(jù)庫(kù)，新機(jī)型號(hào)為iPhone11,2，預(yù)裝iOS 12系統(tǒng)，處理器為六核設(shè)計(jì)，主頻為2.49GHz。
從上圖可以看到，蘋果A12的單核性能4673分，相較上一代A11的4100分有所提升，其多核性能為10912分，和A11的10500左右得分持平，不過(guò)考慮到距離蘋果發(fā)布會(huì)還有一段時(shí)間，這份跑分成績(jī)并不會(huì)是A12的最終成績(jī)單。
雖然麒麟980和驍龍855的具體跑分還不得而知，但從A12的跑分信息和上圖中的一些信息來(lái)看，和A12平起平坐還很困難。根據(jù)GeekBench 4數(shù)據(jù)猜想，麒麟980的單線程和多線程跑分分別約在3000分和7000分，而驍龍855的單線程和多線程得分分別約在3500分和9500分，相比之下，A12的性能表現(xiàn)已經(jīng)相當(dāng)出色。
功耗問(wèn)題是手機(jī)芯片的核心問(wèn)題之一，一塊手機(jī)芯片無(wú)論有多強(qiáng)的算力，如果沒(méi)有低功耗，依然面臨市場(chǎng)的淘汰危機(jī)。在功耗方面高通仍然處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。盡管7nm進(jìn)程的工藝雖然在性能方面十分的強(qiáng)悍，但這可能會(huì)導(dǎo)致存在較為嚴(yán)重的發(fā)熱問(wèn)題，有網(wǎng)友爆料稱A12的功耗比預(yù)期的還要高出23%，其高功耗問(wèn)題還在解決中。
基帶芯片：belong 765 vs 5G
在基帶方面，麒麟980有可能升級(jí)為華為今年2月在MWC發(fā)布的首款8天線4.5G基帶balong 765。Balong 765是全球首個(gè)支持LTE Cat.19的芯片，最快下載速度可達(dá)1.6Gbps，是全球首款TD-LTE G比特方案，也是業(yè)界唯一支持8×8 MIMO（8天線多入多出）技術(shù)的調(diào)制解調(diào)芯片，頻譜效率相對(duì)4×4MIMO提升80%，能有效降低時(shí)延。
此前，全球最快的商用4G基帶是高通的驍龍X24，下行速度達(dá)到了Cat.20（2Gbps），但僅支持4×4 MIMO。不過(guò)此前Balong 765偏向應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人機(jī)和智能工廠，是否會(huì)被麒麟980采用仍存疑。
高通更是默默藏了一個(gè)大招。據(jù)消息稱，軟銀集團(tuán)在3月發(fā)布的財(cái)報(bào)中不慎透露了高通的下一代旗艦芯片的部分信息，包括驍龍855將搭載5G基帶驍龍X50。驍龍X50基帶是全球首款5G調(diào)制解調(diào)器，能實(shí)現(xiàn)5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速度以及低至1/2ms的延時(shí)，同時(shí)還向下兼容4G的頻段，有利于用戶過(guò)渡。
在與高通曠日持久的專利訴訟案后，掛靠英特爾基帶的蘋果在基帶性能上可能無(wú)法和上述兩者相提并論，雖然A12處理器的基帶尚未曝光，不過(guò)就之前蘋果A11用的Intel XMM 7480基帶來(lái)看，其速度僅450Mbps，和其他二者相去甚遠(yuǎn)。
雖然華為在基帶專利方面的進(jìn)展日新月異，但通訊基帶芯片基本被高通壟斷，華為還將繼續(xù)從高通買芯片。芯片領(lǐng)域差距仍然不小，從零研究時(shí)間久且未必成效顯著，為保證華為手機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)力，暫時(shí)不會(huì)再麒麟芯片一棵樹上吊死。今年四月份，在華為分析師大會(huì)上，輪值董事長(zhǎng)徐直軍明確表示，華為智能手機(jī)將堅(jiān)持采取高通、MTK、麒麟多芯片供應(yīng)戰(zhàn)略，確保三個(gè)芯片是相互競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)。
如果關(guān)于驍龍855基帶的爆料屬實(shí)，這與此前高通宣布的5G商用節(jié)奏基本符合，很可能到明年上半年我們就能看到5G投入商用。
當(dāng)然，一切還未成定局。眾所周知，近兩年來(lái)，華為和高通在5G方面一直拼得最狠。去年MWC上，高通發(fā)布全球首款5G調(diào)制解調(diào)器——驍龍X50 5G調(diào)制解調(diào)器，并于去年10月份在香港宣布了基于驍龍X50 5G調(diào)制解調(diào)器芯片組，實(shí)現(xiàn)了全球首個(gè)5G數(shù)據(jù)連接（data call）。
而在不久之前落幕的MWC2018上，華為正式發(fā)布了首款3GPP標(biāo)準(zhǔn)的5G商用芯片巴龍5G01（Balng 5G01)和基于該芯片的首款3GPP標(biāo)準(zhǔn)5G商用終端華為5G CPE。 這意味著華為同時(shí)突破了網(wǎng)絡(luò)和終端這兩大5G商用的基礎(chǔ)條件，成為全球首家可以為客戶提供端到端5G解決方案的公司。
爭(zhēng)分奪秒，華為將再奪頭籌
華為第一次“杠過(guò)”蘋果，要從去年華為發(fā)布會(huì)說(shuō)起。去年9月2日，華為搞了個(gè)大新聞——發(fā)布世界首款移動(dòng)AI芯片麒麟970，比去年9月12日的蘋果發(fā)布會(huì)足足提前了10天。
而就今年各家新品發(fā)布會(huì)時(shí)間來(lái)看，華為將再度打響第二代旗艦手機(jī)AI芯片的頭炮。根據(jù)余承東透露的消息，華為將在本月31日召開的德國(guó)IFA消費(fèi)者展上推出麒麟980，目前華為發(fā)布會(huì)的海報(bào)已經(jīng)在網(wǎng)上曝光。
按照慣例，蘋果下個(gè)月將舉辦一年一度的秋季新品發(fā)布會(huì)，蘋果的A12芯片也將攜新款iPhone登場(chǎng)。此外，根據(jù)此前消息，高通驍龍855自6月以來(lái)已經(jīng)投產(chǎn)，它將攜手聯(lián)想發(fā)布全球第一個(gè)5G手機(jī)，而該款手機(jī)有望在今年年末到明年年初問(wèn)世。
雖然去年華為率先推出AI芯片，不過(guò)從手機(jī)芯片CPU、GPU等的整體把控來(lái)說(shuō)，還是稍弱于蘋果。不過(guò)既然去年麒麟970已經(jīng)進(jìn)入AI芯片第一梯隊(duì)，今年說(shuō)不定麒麟980能再接再厲，在性能方面縮短和其他競(jìng)品的差距，未來(lái)幾年實(shí)現(xiàn)真正意義上的趕超也不是沒(méi)有可能。
結(jié)語(yǔ)：AI——智能手機(jī)的下一個(gè)風(fēng)口
在這個(gè)用AI講故事的時(shí)代，AI、AR、VR等新興技術(shù)正成為拉開智能手機(jī)之間體驗(yàn)差距的關(guān)鍵法寶。作為連接移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的核心平臺(tái)，智能手機(jī)也已成為AI技術(shù)落地的重要載體。從人臉識(shí)別到語(yǔ)音助手，從圖像美化到智慧生活，手機(jī)上的AI應(yīng)用正在逐漸滲透我們的生活。
為什么要給智能手機(jī)專門配置一枚AI芯片呢？原因很簡(jiǎn)單。術(shù)業(yè)有專攻，CPU、GPU有它們特定的功能，但它們都不是為機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)而設(shè)計(jì)。而蘋果、華為所使用的專用AI處理單元專用于大規(guī)模計(jì)算，為百家爭(zhēng)鳴的AI應(yīng)用提供更高效的運(yùn)算處理能力和更低的功耗，實(shí)現(xiàn)軟硬結(jié)合，讓手機(jī)變得更加“聰明”。此外，目前市面上大多數(shù)手機(jī)上的AI應(yīng)用需要通過(guò)將數(shù)據(jù)傳至云端以實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練任務(wù)，這會(huì)引發(fā)數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn)。蘋果、華為、谷歌等少數(shù)公司已經(jīng)能做到直接在移動(dòng)終端本地運(yùn)行AI任務(wù)，這不僅使得為AI應(yīng)用開發(fā)者開拓更豐富的想象空間，而且有助于保護(hù)用戶隱私。
在AI發(fā)展的初級(jí)階段，各家手機(jī)廠商對(duì)AI技術(shù)落地的方式或許各不相同，但如若想要構(gòu)建基于AI的應(yīng)用生態(tài)，AI芯片將是不可或缺的入場(chǎng)券。隨著AI芯片的普及，自主研發(fā)能力能讓手機(jī)廠商將更多的創(chuàng)新技術(shù)和供應(yīng)鏈牢牢把控在自己手中，擺脫受制于人的困局。大勢(shì)當(dāng)前，無(wú)論是移動(dòng)AI芯片的領(lǐng)跑者還是追趕者，都不應(yīng)有絲毫的怠慢。
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