Huawei Kirin 980: на что способен мобильный процессор нового поколения

На международной выставке потребительской электроники IFA 2018 генеральный директор Huawei Consumer BG Ричард Ю представил новый мобильный процессор Kirin 980 — первый коммерческий процессор, созданный по 7-нанометровому процессу, разработанному компанией TSMC. Теперь новинка используется в смарфтонах. Рассказываем все подробности о процессоре.

Главные особенности нового процессора Kirin 980

Процессор вмещает 6,9 миллиарда транзисторов, что позволило добиться значительного повышения производительности и энергоэффективности по сравнению с устройствами предыдущего поколения.

В процессоре были впервые использованы ядра на базе ARM Cortex-A76 с доминирующей тактовой частотой до 2,6 ГГц. Конструкции подсистемы центрального процессора Kirin и механизма гибкого планирования оптимизированы для достижения оптимальной энергоэффективности при высокой вычислительной мощности.

Kirin 980 стал также первым коммерческим процессором с графическим модулем Mali-G76. Благодаря технологии оптимизации и сниженному энергопотреблению, Mali-G76 позволяет пользователям с комфортом играть в ресурсоёмкие многопользовательские видеоигры.

Kirin 980 поддерживает самую быструю в мире оперативную память LPDDR4X, которая работает на частотах до 2133 МГц и оснащён двойным нейромодулем. Двойной NPU обеспечивает высокую производительность при обработке задач искусственного интеллекта и предлагает расширенную поддержку интеллектуальных приложений.

Ещё одна особенность Kirin 980 —поддержка стандарта связи LTE Cat.21, который позволяет поддерживать стабильно высокую скорость передачи данных в самых сложных сценариях и условиях окружающей среды. Этот стандарт обеспечивает рекордную скорость скачивания — до 1,4 Гбит/с.

Kirin 980 использует также разработанную Huawei технологию обработки изображений ISP 4.0, которая имеет на 46% более высокую пиксельную пропускную способность, что позволяет поддерживать большее количество камер, значительно снижая уровень шумов и повышая качество воспроизведения цветов. Все эти функции позволяют пользователям снимать чёткие фотографии и плавные видеоролики практически в любых условиях. Экосистема HiAI предлагает расширенные возможности для разработки интеллектуальных приложений и удобную среду для разработчиков.

Kirin 980 задаёт направление развития отрасли

Технология производства мобильных процессоров напрямую влияет на их быстродействие и уровень потребления энергии. На сегодняшний день наиболее распространён технологический процесс 10 нм, а Kirin 980 стал первым в мире коммерческим чипом, изготовленным по новейшему 7-нм процессу, разработанному компанией TSMC. Новая технология повышает плотность размещения транзисторов в 1,6 раза, позволяя увеличить производительность интегральной схемы на 20% по сравнению с 10-нм процессом. В то же время энергоэффективность нового чипа возросла на 40%.

Усовершенствование технологии производства процессоров идёт параллельно с последовательной эволюцией конструкции чипов. Физически кремниевый полупроводник может быть уменьшен до 7 нм до того, как электроны начнут бесконтрольно перетекать от одного затвора к другому. Чтобы вплотную приблизиться к этому 7-нм пределу, Kirin 980 должен был преодолеть ограничения существующей полупроводниковой технологии, а также трёхмерное сопротивление и ёмкость транзисторов.

Разработчики Huawei начали базовые исследования нового 7-нм технологического процесса ещё три года назад. Для эффективного решения всех проблем массового производства были собраны лучшие специалисты отрасли по интегральным схемам и системному проектированию. Благодаря гетерогенной архитектуре конвергентной системы и оптимизации CPU, GPU, NPU, ISP и DDR, Kirin 980 содержит 6,9 миллиарда транзисторов на площади менее 1 см2. Мощные CPU, GPU, DDR, умный NPU, качественный ISP и быстрый модем обеспечивают процессору высокую энергетическую эффективность.

Чтобы гарантировать бесперебойную работу в различных режимах и условиях использования, первый 7-нм чипсет Kirin 980 прошёл через множество тестов, нацеленных на проверку производительности и энергетической эффективности. Комплексная проверка всех компонентов, даёт самые надёжные гарантии стабильности и комфорта для пользователей мобильных устройств.

Высокая энергоэффективность: CPU и Mali-G76

Мы используем смартфоны практически непрерывно, поэтому от них требуется плавность, быстрый отклик и высокое быстродействие. Не удивительно, что главным требованием к новым процессорам мобильных устройств стало повышение производительности.

Kirin 980 стал первым в мире мобильным процессором, построенным на базе ядер Cortex-A76. По сравнению с предыдущим поколением, ядра Cortex-A76 имеют на 75% более высокую производительность и на 58% более высокую энергоэффективность. В дополнение, подсистема CPU процессора Kirin была разработана на основе многоядерной архитектуры предыдущего поколения.

Помимо адаптации и оптимизации терминальных сервисов в ядре CPU, алгоритм планирования и шина CPU были тщательно проработаны для обеспечения соответствия высоким ожиданиям и требованиям пользователей к быстродействию и времени автономной работы от батареи.

Кстати, первым смартфоном, который работает на процессоре Kirin 980, стал Huawei Mate 20 Pro — обзор модели.

Подсистема CPU процессора Kirin использует интеллектуальный механизм гибкого планирования, формирующий 3-уровневую энергетически эффективную архитектуру. Она включает два супербольших ядра на базе Cortex-A76, два больших ядра на базе Cortex-A76 и четыре малых ядра на базе Cortex-A55.

По сравнению с традиционным дизайном big.LITTLE, 3-уровневая энергетически эффективная архитектура обеспечивает более точное планирование по уровням. Это позволяет не только гибко адаптировать процессор к высокой, средней и низкой нагрузке, но и значительно снижает общее энергопотребление в реальных смешанных сценариях работы.

Как работает графический модуль Mali-G76

Kirin 980 оснащен графическим модулем Mali-G76, который имеет на 46% более высокую производительность и на 178% более высокую энергоэффективность. Модуль поддерживает инновационную технологию интеллектуального планирования модуляции тактовой частоты, разработанную Huawei. Этот механизм прогнозирует уровень нагрузки на процессор, в реальном времени анализируя частоту смены кадров, плавность изображения и данные, поступающие от сенсорного экрана.

Технология планирования повышает точность предсказания нагрузки, формируемой каждым кадром на 30% по сравнению с традиционными методами прогнозирования, в особенности на игровых сценариях. Это позволяет эффективно увеличить среднюю частоту смены кадров и значительно снизить эффект джиттера и зависания во время игр.

В качестве примера можно рассмотреть ресурсоёмкую 3D игру NBA2K18, имеющую максимальную частоту смены кадров 60 fps. Новый процессор Kirin 980 обеспечивает на ней практически максимальные показатели, что обеспечивает высокий уровень комфорта для мобильных геймеров, значительно превосходящий средние значения по рынку.

Усовершенствованный стабилизатор изображения

Как одна из ключевых функций современных смартфонов, фотография всегда находится в фокусе внимания разработчиков процессоров Kirin. Чтобы обеспечить высокое качество фотоснимков, Kirin 980 использует фирменный процессор обработки изображений (ISP) четвёртого поколения, поддерживающий многокамерные конфигурации. Его пиксельная пропускная способность на 46% превышает показатели предыдущего поколения.

Цветопередачу и полутона теперь можно регулировать по зонам, кроме того процессор оснащён новой функцией воспроизведения цветов в режиме HDR, которая способна управлять контрастом изображения, подсвечивая объекты в различных частях кадра.

Kirin 980 поддерживает улучшенную многоканальную технологию шумоподавления, значительно снижающую помехи при съёмке в условиях низкого освещения и в режиме ночной съёмки для создания чистых и детализированных снимков. Ещё одна новая функция ISP — отслеживание движения.

Для съёмки движущихся объектов была значительно повышена точность автофокуса, а процент успешных срабатываний системы определения и распознавания лиц повысился до 97,4%. Также в Kirin 980 использована совершенно новая технологическая цепочка обработки видеокадров, которая снижает задержку обработки на 33%.

Интеллектуальные функции процессора Kirin 980

Первый процессор, оснащённый технологиями искусственного интеллекта — Kirin 970, представленный в 2017 году, открыл для пользователей возможности локального искусственного интеллекта. Сегодня Kirin 980 предлагает ещё более мощный и функциональный инструментарий для обработки приложений, использующих технологии искусственного интеллекта.

Благодаря двойному нейромодулю и высокой вычислительной мощности, Kirin 980 поддерживает интеллектуальное распознавание лиц, объектов, сегментацию изображений, перевод в реальном времени и другие функции, которые исполняются непосредственно на мобильном устройстве.

С помощью глубинных нейронных сетей этот процессор способен выполнять в реальном времени самые разнообразные действия, обеспечивая пользователям высокий комфорт и интуитивность на повседневных задачах. Kirin 980 распознаёт 4500 изображений в минуту, что на 120% быстрее, чем Kirin 970.

Благодаря высокой частоте считывания кадров (до 30 fps) и способности распознавать позы сразу несколько людей в кадре, Kirin 980 позволяет получать чёткие и яркие снимки танцующих людей или спринтеров на дистанции, прорисовывая суставы и линии в реальном времени.

Kirin 980 поддерживает общие платформы искусственного интеллекта, такие как Caffe, TensorFlow и TensorFlow Lite. Он имеет высокую совместимость с системами глубинного обучения и обеспечивает целый набор полноценных инструментов компиляции, среди которых офлайн компиляция, онлайн компиляция и 8-битное квантование.

Все это значительно снижает инженерную сложность локальной модели развёртывания и использования самой большой в отрасли вычислительной способности за счёт применения преимуществ модуля нейронных вычислений. В дополнение к этому, процессор поддерживает гетерогенные вычисления на CPU, GPU, NPU и DSP, упрощая автоматическое планирование алгоритмов глубокого обучения.

Благодаря искусственному интеллекту, поддержке фреймворков и большому набору инструментов для компиляции, Kirin 980 предлагает разработчикам интеллектуальных приложений широкие возможности для исследований и инноваций.

Надежная связь и скорость интернета до 1,4 Гбит/с

По мере того, как пользователи смартфонов проводят всё больше времени в приложениях и играх, и используют самые разнообразные сервисы, от бесконтактной оплаты покупок до навигации и поиска в интернете, их жизнь всё сильнее зависит от скорости и стабильности беспроводной связи. Новый процессор Kirin 980 получил улучшенные коммуникационные функции стандарта 4G.

Kirin 980 получил поддержку стандарта LTE Cat.21. Помимо скорости скачивания, достигающей 1,4 Гбит/с, он способен гибко использовать комбинации частотных диапазонов различных операторов связи. Это позволяет гарантировать пользователям высокую скорость передачи данных в любых сетях по всему миру.

Разработчики процессора Kirin учитывали требования онлайн приложений, работающих в реальном времени, таких как ресурсоёмкие многопользовательские игры, которые сильно зависят от качества связи с сетями передачи данных. Инженеры смогли добиться стабильного и плавного игрового процесса в самых сложных условиях — например, в скоростных поездах, в метро, на автотрассах и в многолюдных пространствах.

Для тестирования процессора были привлечены более 100 опытных игроков, которые испытывали устройства в течение более чем 30 000 часов в 50 крупнейших городах мира, выявляя возможные проблемы, связанные с мобильными сетями. По итогам этого тестирования Kirin 980 прошёл дополнительную оптимизацию, которая снизила количество лагов и фризов, чтобы гарантировать максимальный комфорт поклонникам мобильного гейминга по всему миру.

В дополнение, Kirin 980 был оснащён самым быстрым в мире мобильным Wi-Fi чипом Hi1103, поддерживающим частоту 160 МГц. Теоретическая пиковая скорость загрузки этой комбинации составляет 1,7 Гбит/с, что в 1,7 раза выше средних отраслевых показателей прошлого года. Это позволяет пользователям получать максимально возможные скорости доступа в сеть в офисах, дома и в общественных пространствах.

Более того, чип Hi1103 поддерживает лучшее в отрасли сверхточное двухчастотное L1+L5 GPS позиционирование. Частотный диапазон L5 повышает точность позиционирования в 10 раз, позволяя с высокой достоверностью определять местоположение в сложных условиях городской застройки и на высоких автострадах.

Интеллектуальная экосистема HiAI 2.0

В 2017 г. компания Huawei представила мобильную платформу HiAI и открыла доступ к ней для разработчиков приложений и партнёров. С тех пор компания успешно сотрудничает со специалистами со всего мира, работая над созданием пакета интеллектуальных приложений, которые приблизят начало эры искусственного интеллекта.

После прорыва в быстродействии локального искусственного интеллекта, Huawei официально запускает экосистему HiAI 2.0, предлагая высокую вычислительную мощность для приложений с искусственным интеллектом и более удобные интерфейсы, операторы и простые в использовании SDK для разработчиков. Всё это значительно сокращает цикл создания интеллектуальных приложений и повышает эффективность разработки и интеграции.

Читайте также:

Автор

Ольга Дмитриева

Редактор направлений «Мобильные устройства» и «Техника для дома»