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深度:华为芯片的自研之旅

SDNLAB  · 公众号  ·  · 2020-10-14 16:38

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布局二:昇腾系列


在摩尔定律逐渐失效的情况下,AI芯片有助于解决算力问题。昇腾系列是华为全面AI战略的重要支撑。2018年华为全联接大会上,昇腾310与910同时发布,证实了外界对华为研制AI芯片的猜测。


昇腾310面向边缘场景,高效、灵活、可编程。基于典型配置,八位整数精度(INT8)下的性能达到16TOPS,16位浮点数(FP16)下的性能达到8 TFLOPS,而其功耗仅为8W。基于已实现量产的昇腾310,华为发布Atlas 200、Atlas 300、Atlas 500、Atlas 800等产品,广泛应用于安防、金融、医疗、交通、电力、汽车等行业。




昇腾910面向训练场景,具有超高算力,其最大功耗为310W,自研的达芬奇架构大大提升了其能效比。八位整数精度下的性能达到512TOPS,16位浮点数下的性能达到256 TFLOPS。昇腾910的测试表现远超NVIDIATesla V100和Google TPU v3。2019年8月,910正式发布,标志着华为AI战略的执行进入新的阶段。




未来,针对不同场景,华为仍将持续推出更多的AI处理器,提供更充裕、更经济、更适配的AI算力,华为部分在研与规划的AI芯片包括用于自动驾驶开发的昇腾610、310升级而来的320(计划2021年推出)以及910升级而来的920。


3、从追赶到领跑的SoC芯片:麒麟



手机SoC(System-on-a-Chip)芯片由应用处理器(AP)与基带处理器(BP)组成。其中,AP包括CPU(中央处理器)、GPU(图形处理器)、ISP(图像处理器)等,负责操作系统、用户界面和应用程序处理;BP包括基带和射频部分,负责通信信号处理。


近年来,各大芯片厂商开始研发SoC芯片,提供整体解决方案,华为海思也积极布局。从技术上来看,SoC芯片研发的难点在于各个组成部分的集成与协同。


华为起步于一款算不上成功的产品——K3V1。2006年,成立两年的海思受联发科启发,开始研究手机芯片,三年后推出第一款应用处理器,即K3V1,但由于110nm工艺远落后于当时的主流方案,且对应Windows Phone系统,最终未能上市。2012年,K3V2发布,工艺仍相对落后且发热较严重,但性能差距在缩小,搭载于华为D、P和Mate系列上,激励着芯片技术的提升。


转机最终出现于2013年,海思推出第一款手机SoC芯片——麒麟910,是全球首款四核SoC芯片,采用当时主流的28nm工艺,匹配Mali 450MP4 GPU,集成自研巴龙710基带,应用于华为P6s。此次崭露头角为更大的成功奠定了基础。




此后,麒麟920、925、928、930、935、950、960、970、980以及面向中端手机的620、650、710、810等先后发布,制程工艺不断升级,实现了由追赶到并排,再到领跑的转变。


其中,麒麟925应用于华为Mate7上,全球销量超700万部;620先后应用于中端的荣耀4X、4C上,荣耀4X销量破千万;930标志着手机芯片进入64位时代;950、970、980分别在全球率先商用16nm、10nm和7nm工艺;970还首次在SoC芯片中集成人工智能计算平台NPU,开创端侧AI先河,搭载该芯片的Mate 10出货量累计达1000万台。




2019 年 9 月,华为最新一代旗舰芯片麒麟 990 系列推出,包括麒麟 990 和麒麟 990 5G 两款芯片,采用 7nm+工艺  这句改成 其中前者采用7nm工艺,后者采用7nm+工艺。其中,麒麟990 5G是全球首款旗舰5G SoC芯片,首次将5G Modem集成到SoC芯片中,率先支持NSA/SA双架构和TDD/FDD全频段,是业界首个全网通5G SoC。基于巴龙5000的5G联接,麒麟990 5G实现了2.3Gbps的5G峰值下载速率,5G上行峰值速率达1.25Gbps。


4、5G通信设备制霸的核心芯片:巴龙、天罡



布局一:巴龙系列基带芯片


基带芯片用来合成即将发射的基带信号,对接收到的基带信号进行解码。2007年开始,华为布局基带芯片研发,原因是华为当时的热门产品数据卡的基带芯片依赖于高通,常常断货。2010年,华为推出首款TD-LTE基带芯片——巴龙700,打破高通的垄断。2014年,在麒麟910上,华为第一次将基带芯片和AP集成在一块SoC上。目前,巴龙4G系列套片全球累计发货过亿,有完整的产品组合,能力从Cat 4到Cat 19,对应单连接速率从150Mbps到1.6Gbps不等。




2018年2月,华为发布巴龙5G01基带芯片,是第一款商用的、基于3GPP标准的5G芯片,但体积较大;此前,高通曾发布业界首款5G调制解调器骁龙X50,但并非基于3GPP标准,且仅支持5G网络而不兼容前代网络。







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