2014年国产ARM SoC芯片巡礼(上)

华为分析了用户应用模式，在华为的数据中，桌面应用、微信、网购、3D游戏、电话、视频、社交软件、网页浏览等应用是用户的主要应用需求，这些应用中的绝大部分都不会要求处理器运行在高状态。以微信为例，在绝大部分时间中，微信只需要Cortex-A7核心即可满足，很少会调用到Cortex-A15这样的大核心。与此类似的还有微博、网页浏览、小游戏、收发邮件、应用下载等。一些真正对性能有需求的应用比如拍照、大型3D游戏、跑分等其实应用时间并不算多。

因此，华为在设计麒麟920时，着重考虑了各种应用下对性能的需求以及硬件本身的功耗、性能情况，终决定采用新的big.LITTLE技术实现性能和功耗的佳化。华为称这项技术为Global Task Scheduling全局任务调度，简称为GST。GST技术可以将8个CPU核心视作调度资源，根据应用场景的不同而自动启用不同的核心，这个过程是完全自动的，不需要用户控制，八个核心可以同时工作，是高效的八核心设计方案。目前有关麒麟920的频率运行数据是：麒麟920的Cortex-A15核心主频会在800MHz到1.7GHz之间浮动，而Cortex-A7核心会在300MHz～1.3GHz之间浮动。两类核心如果存在任务切换的话，那么当Cortex-A7核心频率达到1.3GHz后，系统会将任务切换至强大的Cortex-A15核心上来；与此类似，当任务完成，Cortex-A15核心降频至800MHz后，系统又会切换到Cortex-A7核心，并视情况继续降低频率。

从目前的情况来看，麒麟920对big.LITTLE的设计和应用还是相当成功的，其大小核心的切换非常智能、迅速。无论是相比三星Exynos 5410还是联发科MT6592，麒麟920在性能和能耗表现上都更胜一筹。

除了新一代big.LITTLE技术的应用外，麒麟920在制程工艺上也有一定创新。在麒麟920上，华为通过和台积电的深入合作以及对Cortex-A15架构的改进，实现了在同为28nm HPM工艺下，其相比标准的Cortex-A15核心20%以上的能耗比优势，缓解了Cortex-A15核心高功耗的劣势。华为表示自己优化的L1和L2缓存SRAM电路漏电大幅度降低，采用了28nm HPM 10 track标准单元库，使用了特殊的低功耗实现策略，前后经历了五个月时间的调试，40多次的PKG/SI迭代设计等。在其余规格方面比如内存带宽，麒麟920设计了双通道LPDDR3内存控制器，大内存带宽为12.8GB/s，也是目前高端SoC的标准配置。总之，从华为的宣传以及目前实际产品来看，麒麟920的表现还是基本符合预期的，这也使得华为从以往人们印象中主要生产中低端SoC的厂商一跃成为能够叫板顶级芯片设计厂商的一员。

新一代的GPU方案

除了CPU模块外，麒麟920的GPU模块也同样值得人们关注。和之前的麒麟910一样，华为在GPU模块上也没有“出格之举”，而是老老实实地采用了ARM官方的Mali-T628MP4四模块GPU。有关Mali-T628想必大家已经非常熟悉了，这款GPU也被三星用在新的Exynos 5420中，不过三星使用的是六模块Mali-T628MP6，性能比麒麟920的四模块版本更为出色。

从规格上来看，Mali-T628支持的规格非常齐全，包括OpenGL ES 1.1、OpenGL ES 2.0、OpenGL ES 3.0、DirectX 9、DirectX 11、OpenCL 1.1等诸多规格。兼容性方面根据华为的测试，麒麟920可以完美运行目前流行的前100款移动游戏中的95%，相比海思K3V2来说这几乎是革命性的改进。综合测试数据，Mali-T628MP4的性能大约能达到苹果A7所采用的PowerVR G6430的60～70%，相比高通骁龙801，也达到了它的70%左右。虽然算不上顶尖，但考虑其性能和功耗等参数，这样的表现还是不错的。

除了GPU部分性能相比上代大幅度跃进外，麒麟920还能完全支持H.265硬件解码。H.265主要是针对4K超清视频而设计的新编码格式，压缩比更高同时编解码负荷也更重。目前主流SoC中能够支持H.265解码的产品并不多，而支持硬件H.265解码的就更少了。麒麟920在解码能力上的优势，使它能够被应用在更为广泛的产品中。
此外，麒麟920还能够支持目前市场上常见的视频格式，包括MP4、MKV、AVI、FLV、RMVB。同时，它还能硬解码H.264、VC-1、RV-40等不同编码格式的视频，堪称全能解码。在音频方面，麒麟920能够支持MP3、AAC、WMA等音频格式。

麒麟920采用了Mali-T628，这颗GPU大可以支持8个着色器核心配置，华为采用了比较常见的四核配置。

融合全球首款LTE Cat6基带

在上文介绍麒麟910时，曾经提到过华为已经将基带和芯片集成在一起，使之成为一颗真正意义上带有通讯收发功能的全功能移动SoC芯片，在之前，这样的产品只多见于高通这样的龙头企业，其他诸如三星、英特尔、苹果、英伟达基本都使用的是没有封装基带的SoC芯片。

华为在发布会上着重介绍了自己的全球首款支持LET CAT6规格的基带。

华为在麒麟910上使用了一颗支持五模全频的基带模块，在麒麟920上更是一步到位，在支持五模全频的基础上，进一步支持到了目前新的LTE Cat6规格，这也是全球首款实际销售的支持LTE Cat6的SoC芯片和基带产品。LTE Cat6相比LTE Cat4，传输速度从之前的150Mb/s跃升至300Mb/s，并同时支持4G规范中的FDD和TDD（其中TDD高支持220Mb/s），堪称目前速度快、为强悍的基带模块。

华为新的荣耀6手机采用了麒麟920。

在华为麒麟920发布后，华为终于彻底完成了SoC设计上的后一环，包括CPU、GPU、视频编解码模块、音频、内存控制器、显示等功能模块。可以说，华为已经完成了产业研发和整合，成为一个研发能力齐全，能够和高通等世界级厂商展开竞争的企业。

本期对华为海思麒麟系列芯片的介绍暂时就到这里。作为国内大的信息技术、IT企业之一，华为在技术上的创新和不懈努力的确令人敬佩。在下一期的文章中，我们还将为大家介绍国内厂商诸如联发科、瑞芯微、全志的新芯片，我们不见不散！