Inhalt
- HiSilicon Kirin 990 specs
- Der erste integrierte mobile 5G-SoC von Huawei
- Ein bekanntes CPU-Core-Design
- Die Leistung der Kirin 990 GPU und NPU steigt
- Best-in-Class-Fotografie
-
- Warum kein Cortex-A77 oder Mali-G77?
- Was kann man von Kirin 990 Handys erwarten?
Auf der IFA 2019 hat das HiSilicon von Huawei seinen neuesten Prozessor für mobile Anwendungen vorgestellt - den Kirin 990. Dieser Chipsatz wird zweifellos die kommende Huawei Mate 30-Serie sowie den Nachfolger des Huawei P30 Pro im nächsten Jahr unterstützen.
Nach der Kirin 980 aus dem letzten Jahr verspricht die 990 Verbesserungen der KI-Leistung und der Netzwerkfähigkeiten. Es gibt auch bekannte Leistungssteigerungen, obwohl sie möglicherweise nicht ganz den Erwartungen entsprechen. Weitere bemerkenswerte Funktionen sind eine interne Lösung für maschinelles Lernen, das erste integrierte 5G-Modem des Unternehmens und verbesserte Bildverarbeitungsfunktionen.
Das Kirin 990 ist im Vergleich zu derzeit auf dem Markt befindlichen Chipsätzen sehr günstig. Huawei ist jedoch mit seinen Prozessoren der nächsten Generation immer auf dem neuesten Stand. Wir müssen auf Qualcomms neue Snapdragon-Ankündigung gegen Ende des Jahres und Samsungs Exynos der nächsten Generation warten, bevor wir Rückschlüsse auf den Vergleich der Flaggschiff-Smartphones des nächsten Jahres ziehen können.
HiSilicon Kirin 990 specs
Der erste integrierte mobile 5G-SoC von Huawei
Samsung hat versucht, den Donner von Huawei mit seiner in 5G integrierten Exynos 980-Ankündigung zu stehlen, aber das Kirin 990 ist das erste mobile SoC-Flaggschiff, das über ein integriertes 5G-Modem verfügt. Es ist auch 4G / 5G-Multimode-kompatibel, was bedeutet, dass der Kirin 990 sowohl 4G- als auch 5G-Netzwerke in einem einzigen Paket unterstützt und Daten gleichzeitig über beide übertragen kann, um eine solide Verbindung zu gewährleisten.
Integrierte Modems bieten gegenüber den aktuellen Zwei-Chip-Implementierungen zwei Hauptvorteile. Die erste betrifft die Größe der Leiterplatte und der Siliziumfläche, wie Huawei während einer Präsentation hervorheben wollte. Der Kirin 990 benötigt 36% weniger Platz als ein Exynos 9825- und 5100-Modem oder eine Snapdragon 855- und X50-Kombination. Der zweite Vorteil besteht darin, dass diese kleinere integrierte Lösung weniger Strom verbraucht und somit die Batterielebensdauer verlängert. Das 5G-Modem ist jetzt auch eng mit einem effizienteren Scheduler verbunden und benötigt keinen zweiten DRAM-Block, wodurch Kosten und Stromverbrauch gespart werden.
Es gibt keine Unterstützung für mmWave-Frequenzbänder im Kirin 990, was eine krasse Auslassung ist. Obwohl dies möglicherweise kein Problem darstellt, wird der Chipsatz ohnehin nicht den Weg in die mmWave-lastigen USA finden. Huawei gibt an, dass Japan der einzige andere Markt mit einer breiten Akzeptanz von mmWave ist, und selbst dann betrachten sie es in seinem gegenwärtigen Zustand eher als optional als als obligatorisch. Huawei hat immer noch sein Balong 5000-Modem, sollte es ein mmWave-fähiges Telefon herausbringen wollen, aber im Sub-6-GHz-Bereich ist Huawei für die unmittelbare Zukunft in China und Europa vertreten. In Bezug auf die Geschwindigkeit erreichen 5G-Downloads eine Höchstgeschwindigkeit von 2,3 Gbit / s und Uploads 1,25 Gbit / s.
Interessanterweise stellt Huawei 4G- und 5G-Varianten des Kirin 990 zur Verfügung. Das 4G-Modell bietet eine Download-Geschwindigkeit von 1,6 Gbit / s, 5-Kanal-Carrier-Aggregation und 4 × 4-MIMO. Dies ist eine flexible Strategie, mit der die Kosten in Märkten niedrig gehalten werden sollen, in denen 5G noch einige Jahre nicht verfügbar ist.
Ein bekanntes CPU-Core-Design
Angesichts der Tatsache, dass die CPU-Kerndesigns von Arm die Leistung weiterhin in die Klasse der Laptops heben, sind die Designer von Smartphones bei der Entwicklung von DynamIQ-Clustern mit mehreren Kernen immer ausgefeilter. Genau wie der Kirin 980 bietet der Kirin 990 drei unterschiedliche CPU-Takt- und Spannungsleistungsbereiche, die wir als große, mittlere und kleine Cluster bezeichnen. Tatsächlich sieht das Design tatsächlich sehr ähnlich aus.
Der große Cluster enthält zwei Arm Cortex-A76-CPUs anstelle des neuesten Arm Cortex-A77. Die maximale Taktfrequenz liegt bei 2,86 GHz (gegenüber 2,6 GHz), was laut Huawei zu einem Leistungsgewinn von rund 10% gegenüber dem Snapdragon 855 von Qualcomm führt. In der Mitte sehen wir zwei weitere Arm Cortex-A76-Kerne mit einer maximalen Taktfrequenz von 2,36 GHz . Dies ist ein deutlicher Anstieg des 1,9-GHz-Takts im letzten Jahr und die wohl größte Änderung an der CPU-Konfiguration. Huawei merkt an, dass die Verbesserung der Leistung der mittleren Kerne die Benutzerfreundlichkeit vieler häufig verwendeter App-Typen verbessert. Das Unternehmen behauptet nach wie vor, auch bei der Energieeffizienz führend zu sein.
Der mittlere CPU-Kern ist für den täglichen Gebrauch sehr wichtig
Dr. Benjamin Wang - Huawei
Schließlich umfasst der kleine Cluster vier bekannte Cortex-A55-Kerne mit geringem Stromverbrauch. Diese Kerne werden für mobile CPUs aller Hersteller verwendet, um Hintergrundaufgaben und Aufgaben mit geringem Stromverbrauch mit maximaler Energieeffizienz zu erledigen. Durch die Wahl einer Taktrate von 1,95 GHz können diese Kerne einige anspruchsvollere Aufgaben bewältigen. Die meisten dieser Aufgaben werden jedoch zur schnelleren Fertigstellung in den mittleren Cluster verlagert. Cache-weise ist das Setup für alle Kerne identisch mit dem Kirin 980.
Das Kirin 990 behält das mit dem Kirin 980 eingeführte 2 + 2 + 4-Cluster-Design bei. Die Spitzenleistung wurde dank einiger Taktratensteigerungen, die durch Optimierungen und die Vertrautheit von Huawei mit dem Cortex-A76 hervorgerufen wurden, verbessert. Währenddessen wird die Energieeffizienz durch die Verwendung von hochoptimierten mittleren und kleinen Clustern beibehalten. Die Taktverstärkungen bringen die CPUs jedoch an ihre Grenzen. Daher werden wir sorgfältig nach möglichen Auswirkungen auf den Stromverbrauch suchen.
Es ist ein wenig enttäuschend, die neuesten Arm Cortex-Kerne im Kirin 990 nicht zu sehen. Das Unternehmen scheint mit der aktuellen CPU-Leistung zufrieden zu sein, was ich nicht ablehne. Stattdessen hat Huawei beschlossen, sich auf andere Prioritäten zu konzentrieren. Neben der Aufnahme von 5G nimmt der Kirin 990 einige große Änderungen an seiner GPU- und NPU-Konfiguration vor.
Huawei zeigt sich zufrieden mit seinem CPU-Design und konzentriert sich stattdessen auf größere Leistungssteigerungen an anderer Stelle
Die Leistung der Kirin 990 GPU und NPU steigt
Wie bei der CPU des Kirin 990 verfügt auch das GPU-Design über dieselben Arm Mali-G76-Kerne wie im letzten Jahr. Der neueste Mali-G77 ist hier nicht zu sehen. Allerdings hat Huawei diesmal deutlich mehr Silizium für die Grafikleistung bereitgestellt und verfügt über 16 Mali-G76-Kerne.
Dies übertrifft die 10 Kerne der Vorgängergeneration sowie die 12 Mali-G76-Kerne des Samsung Exynos 9820. Huawei behauptet außerdem, dass das Kirin 990 die Adreno 640-GPU des Snapdragon 855 um 6% und die Leistungstests um 20% übertrifft Energieeffizienz. Die Effizienzgewinne resultieren aus der Verwendung einer großen Anzahl von GPU-Kernen, jedoch mit einem niedrigeren Takt. Die Kirin 990 GPU arbeitet mit nur 600 MHz im Vergleich zu 720 MHz im Kirin 980.
Durch die Aufnahme von mehr Kernen kann Huawei den GPU-Takt auf 600 MHz senken, um die Energieeffizienz zu verbessern
Eine Mali-G76 MP16-GPU-Implementierung ist eine erhebliche Investition in den Grafiksiliziumbereich. Der SoC ergänzt dies mit einem neuen „intelligenten Cache“ für den Speicher oder einem Systemcache, wie Qualcomm ihn im Snapdragon 855 nennt. Dieser Cache dient zum Auslagern der Speicherbandbreite beim Ausführen anspruchsvoller Anwendungen wie Spiele und wird von der CPU und der GPU gemeinsam genutzt und NPU. Huawei gibt an, dass dies die DDR-Bandbreitenanforderungen um 15% und den Stromverbrauch um 12% senken kann.
Schließlich bietet der Kirin 990 eine verbesserte Version des AI-basierten Schedulers des Kirin 980. Diese Software gleicht den Stromverbrauch und die Leistung für die CPU, die GPU und den DRAM aus und blickt auf den nächsten Frame, um das erforderliche Ressourcengleichgewicht für maximale Energieeffizienz und Leistung vorherzusagen. Die Technologie funktioniert bei jedem Spiel, sodass keine Optimierung pro App stattfindet. Interessanterweise skaliert der Scheduler nicht nur die Taktraten, sondern verwaltet auch die Kernspannungen dynamisch, um die Energieverwaltung zu optimieren.
Das Kirin 990 ist ein ziemlich großer Gewinn für Huawei und Honor Mobile Gamer.
Das Kirin 990 ist das erste Flaggschiff-SoC von Huawei mit eigener DaVinci-NPU-Architektur. Dieser Entwurf erschien ursprünglich im mittleren Kirin 810 Anfang dieses Jahres.
Der 990 verfügt über eine kleine NPU für permanente Anwendungen und eine große NPU für anspruchsvollere Workloads. Tatsächlich verfügt die 5G-Variante des Kirin 990 über zwei große NPU-Kerne für noch mehr Rechenleistung. Das Ziel des Spiels ist das beste Gleichgewicht der Energieeffizienz, wobei die kleine NPU eine bis zu 24-fache Verbesserung der Energieeffizienz für Workloads wie die Gesichtserkennung mit Bildschirmsperre bietet.
Die großen und kleinen NPU-Kerne basieren beide auf derselben Architektur, die von Geräten mit sehr geringem Stromverbrauch bis hin zu Cloud-Servern skaliert werden kann. Die Architektur besteht aus drei Verarbeitungseinheiten für Skalar-, Vektor- und Cube-Operationen. Der Cube-Prozessor wurde speziell für FMA-Operationen (Common Fused Multiply Add) und MAC-Operationen (Multiple Accumulate Operations) entwickelt. Die NPU unterstützt 16-Bit- und 8-Bit-Gleitkommazahlen.
Das Kirin 990 scheut die Leistung beim maschinellen Lernen nicht. Tatsächlich behauptet Huawei, es sei die leistungsstärkste NPU im mobilen Bereich, zumindest wenn der ETH AI-Benchmark ausgeführt wird. Das DaVinci-Design bietet eine 1,88-fache Leistungssteigerung gegenüber der doppelten NPU im Kirin 980.
Best-in-Class-Fotografie
Die Flaggschiff-Telefone von Huawei haben sich aufgrund ihrer hervorragenden Fotofunktionen einen guten Ruf erworben. Ein Teil davon ist dem Bildsignalprozessor (ISP) von Huawei zu verdanken, der mit dem Kirin 990 seine fünfte Generation erreicht.
Der neueste ISP von Huawei steigert den Durchsatz um 15% und senkt gleichzeitig den Stromverbrauch. Das überzeugendste Merkmal dieses Upgrades ist jedoch die wesentlich verbesserte Rauschunterdrückung: 30% weniger für Bilder und 20% weniger für Videos. Dies bringt die Fotografie von Huawei bei schlechten Lichtverhältnissen weiter an die Spitze des Marktes.
Dies ist der erste mobile SoC mit integrierter BM3D-Rauschunterdrückungstechnologie in DSLR-Qualität.
Der Schlüssel zu diesen Verbesserungen liegt in der Einführung der Rauschunterdrückungsunterstützung für Blockanpassung und 3D-Filterung (BM3D) in der Hardware - eine Premiere für Smartphones. Diese Technik ist normalerweise mit DSLR-Kameras verbunden und es handelt sich um einen leistungsstarken Denoise-Algorithmus, der nahezu in Echtzeit ausgeführt werden kann. Der Kirin 990 beschleunigt BM3D, indem er den Algorithmus auf dem ISP mit dedizierter Hardware ausführt. In der Software würde derselbe Algorithmus einfach zu langsam laufen und zu viel Energie verbrauchen.
Die Kirin 990 unterstützt Kameras mit bis zu 64 Megapixeln. Das Unternehmen ist nicht allzu beunruhigt über die Aussicht auf 108-Megapixel-Fotohandys, die voraussichtlich bald auf den Markt kommen werden. Für Video-Fans unterstützt der Kirin 990 jetzt 4K 60fps-Codierung und -Decodierung. Der Chip implementiert auch verbesserte zeitliche, räumliche und frequenzbasierte Geräuschreduzierungstechnologien.
Warum kein Cortex-A77 oder Mali-G77?
Die große Frage, die sich beim Kirin 990 stellt, ist, warum er nicht die neueste Cortex-A77-CPU oder die Mali-G77-GPU von Arm verwendet. Eine wichtige Frage, wenn sowohl Samsung als auch MediaTek Low-End-Produkte haben, die diese Komponenten verwenden.
Auf Nachfrage nannte Huawei zwei Hauptgründe: Energieeffizienzziele und suboptimale Leistung bei 7 nm.
Im Gespräch mit Dr. Benjamin Wang von Huawei stellte er fest, dass die Ingenieure Cortex-A77 und Mali-G77 anhand der vorhandenen Auswahl bewerteten und feststellten, dass diese beiden Prozessoren bei gleicher Leistung mehr Strom verbrauchen. Die Kerne Mali-G77 und Cortex-A77 sind ebenfalls etwas größer als die Kerne G76 und A76. Bei der GPU wollte Huawei mehr Kerne, um die Taktspannung zu senken und die Effizienz zu verbessern, und behauptet, dass dies bessere Ergebnisse liefert als der Wechsel zum G77. Stattdessen sieht Huawei 5nm als viel besser geeigneten Knoten für diese Chips der nächsten Generation. Wir müssen auf den nächsten Schritt warten, bevor Huawei diese Kerne übernimmt.
Wenn Sie den A77 voll ausnutzen möchten, halten wir den 5-nm-Prozess für ein Muss
Dr. Benjamin Wang - HuaweiDarüber hinaus stellte Dr. Wang fest, dass die Ingenieure von Huawei in den letzten Jahren mit ihrem A76- und G76-Design bestens vertraut waren. Anstatt an einem neuen Design von Grund auf zu arbeiten, konnte Huawei die Leistung steigern und Teile des Kirin 990 optimieren, um eine höhere Leistung zu erzielen. Er verglich den 2,2-GHz-Cortex-A77 von Samsung im Exynos 980 mit dem A-76 des Kirin 990 bei 2,86 GHz und erzielte für den Kirin einen Leistungsgewinn von 10%. Das klingt vielversprechend, aber ich habe immer noch Fragen zu nachhaltiger Leistung und Stromverbrauch bei diesen sehr hohen Uhren.
Huawei empfiehlt, dass Sie nicht immer die neuesten Teile verwenden müssen, um Ihre Designziele zu erreichen, und das Unternehmen ist überzeugt, dass Cortex-A76 und Mali-G76 die besten Komponenten für Energieeffizienz und eine angemessene Benutzerleistung bei einer Fertigungsgeschwindigkeit von 7 nm sind . Es wird interessant sein zu sehen, ob die Rivalen von Huawei anderer Meinung sind, wenn sie ihre eigenen Flaggschiffprodukte auf den Markt bringen. Wir können auch nicht ausschließen, dass der anhaltende Handelsstreit zwischen China und den USA auch eine Rolle in den Lizenzvereinbarungen von Huawei gespielt hat.
Was kann man von Kirin 990 Handys erwarten?
Huawei ist mit der Kirin-Reihe immer ehrgeiziger geworden, und das 990 hakt eine Reihe weiterer wichtiger Neuerungen für die Handy-Chipsatz-Industrie ab.
Als erstes integriertes 5G-Flaggschiff-SoC hat Huawei Ende 2019 und 2020 die Weichen für die Auslieferung von Geräten gestellt. 5G ist nun der Standard im High-End-Bereich, zumindest was die Unterstützung von Sub-6GHz anbelangt. Das Kirin 990 treibt auch die mobile Bildverarbeitung und das maschinelle Lernen / KI weiter voran. Dies sind die wichtigsten Funktionen, mit denen die Mobiltelefone auf dem neuesten Stand bleiben.
Auf der CPU- und GPU-Seite trifft der Chipsatz die richtigen Noten, auch wenn er keine neuen Teile zu bieten hat. In Bezug auf die CPU bietet eine bescheidene Leistungssteigerung mit Sicherheit die Leistung, die Sie für die täglichen Aufgaben benötigen. Für Gamer schließt das größere und effizientere GPU-Design von Huawei die Lücke zu seinen Konkurrenten. Zumindest für jetzt.
Die mit Spannung erwartete Huawei Mate 30-Serie ist mit ziemlicher Sicherheit die erste mit dem Kirin 990. Ich kann es kaum erwarten, den neuesten Huawei-Chip auf die Probe zu stellen.
