Inhoud
- HiSilicon Kirin 990 specificaties
- Huawei's eerste geïntegreerde 5G mobiele SoC
- Een bekend CPU-kernontwerp
- Kirin 990 GPU- en NPU-prestaties nemen toe
- Krachtige fotografie in zijn klasse
-
- Waarom geen Cortex-A77 of Mali-G77?
- Wat te verwachten van Kirin 990-telefoons
Op IFA 2019 heeft Huawei's HiSilicon zijn nieuwste mobiele applicatieprocessor onthuld - de Kirin 990. Deze chipset zal ongetwijfeld de komende Huawei Mate 30-serie en de opvolger van volgend jaar op de Huawei P30 Pro voeden.
In navolging van de Kirin 980 van vorig jaar, belooft de 990 upgrades naar AI-prestaties en netwerkmogelijkheden. Er zijn ook bekende prestatieverbeteringen, hoewel misschien niet helemaal zoals sommigen hadden verwacht. Andere opvallende kenmerken zijn een interne machine learning-oplossing, de eerste 5G geïntegreerde modem van het bedrijf en verbeterde beeldverwerkingsmogelijkheden.
De Kirin 990 is zeer gunstig in vergelijking met chipsets die momenteel op de markt zijn. Huawei is echter altijd eerst uit de poort met zijn next-gen-processors. We zullen moeten wachten op Qualcomm's nieuwe Snapdragon-aankondiging tegen het einde van het jaar en de volgende generatie Exynos van Samsung voordat we conclusies trekken over de vergelijking van de vlaggenschip-smartphones van volgend jaar.
HiSilicon Kirin 990 specificaties
Huawei's eerste geïntegreerde 5G mobiele SoC
Samsung probeerde de donder van Huawei te stelen met zijn 5G-geïntegreerde Exynos 980-aankondiging, maar de Kirin 990 is de eerste mobiele SoC met een geïntegreerde 5G-modem. Het is ook compatibel met 4G / 5G multi-mode, wat betekent dat de Kirin 990 zowel 4G- als 5G-netwerken in een enkel pakket ondersteunt en gegevens tegelijkertijd via beide kan overdragen om een solide verbinding te garanderen.
Er zijn twee belangrijke voordelen van geïntegreerde modems ten opzichte van de huidige implementaties met twee chips. De eerste is voor PCB- en siliciumoppervlakte, zoals Huawei graag opmerkte tijdens een presentatie. De Kirin 990 neemt 36% minder ruimte in beslag dan een Exynos 9825- en 5100-modem of een Snapdragon 855- en X50-combinatie. Het tweede voordeel is dat deze kleinere, geïntegreerde oplossing minder stroom verbruikt, wat betekent dat de batterij langer meegaat. De 5G-modem is nu ook nauw gekoppeld aan een efficiëntere planner en vereist geen tweede blok DRAM, wat zowel op kosten als op stroomverbruik bespaart.
Er is geen ondersteuning voor mmWave-frequentiebanden in de Kirin 990, wat een opvallende omissie is. Hoewel dit misschien niet zo'n probleem is omdat de chipset toch niet naar de mmWave-zware VS gaat. Huawei stelt dat Japan de enige andere markt is met een brede acceptatie van mmWave en zelfs dan beschouwen ze het als een optionele in plaats van een verplichte functie in de huidige staat. Huawei heeft nog steeds zijn Balong 5000-modem, mocht het een mmWave-compatibele telefoon willen uitbrengen, maar sub-6 GHz heeft Huawei in China en Europa voor de nabije toekomst. Qua snelheid bereiken 5G-downloads een piek van 2,3 Gbps en kunnen uploads 1,25 Gbps halen.
Interessant is dat Huawei 4G- en 5G-varianten van de Kirin 990 aanbiedt. Het 4G-model biedt 1,6 Gbps downloadsnelheden, met 5-kanaals carrier-aggregatie en 4 × 4 MIMO. Dit is een flexibele strategie die is ontworpen om de kosten laag te houden in markten die 5G nog enkele jaren niet zullen zien.
Een bekend CPU-kernontwerp
Met Arm CPU-kernontwerpen die de prestaties in de laptopklasse blijven pushen, zijn smartphone-chipontwerpers steeds ingenieus in hun ontwerp van multi-core DynamIQ-clusters. Net als de Kirin 980 biedt de Kirin 990 drie verschillende CPU-klok- en spanningsvoedingsdomeinen, die we de grote, middelste en kleine clusters zullen noemen. In feite lijkt het ontwerp inderdaad erg op elkaar.
Het grote cluster herbergt twee Arm Cortex-A76 CPU's in plaats van de nieuwste Arm Cortex-A77. De kloksnelheid piekt op 2,86 GHz, tegen 2,6 GHz, waarvan Huawei beweert dat dit leidt tot een prestatiewinst van ongeveer 10% ten opzichte van de Snapdragon 855 van Qualcomm. In het midden zien we nog twee Arm Cortex-A76-kernen met een maximale kloksnelheid van 2,36 GHz . Dit is een opmerkelijke boost van de 1,9 GHz-klok van vorig jaar en misschien wel de grootste wijziging in de CPU-configuratie. Huawei merkt op dat het verbeteren van de prestaties van de middelste kernen de gebruikerservaring verbetert bij veel veelgebruikte app-typen. Het bedrijf claimt ook nog steeds toonaangevende energie-efficiëntie.
De middelste CPU-kern is erg belangrijk voor dagelijks gebruik
Dr. Benjamin Wang - Huawei
Ten slotte bestaat het kleine cluster uit vier bekende Cortex-A55-kernen met laag vermogen. Deze kernen worden gebruikt door mobiele CPU's van alle fabrikanten om achtergrond- en energiezuinige taken met maximale energie-efficiëntie af te handelen. De keuze voor een kloksnelheid van 1,95 GHz betekent dat deze cores wat meer veeleisende taken aankunnen, maar de meeste hiervan zullen worden verplaatst naar de middelste cluster voor snellere voltooiing. Qua cache is de configuratie identiek aan de Kirin 980 voor alle cores.
De Kirin 990 behoudt het 2 + 2 + 4 clusterontwerp dat met de Kirin 980 is geïntroduceerd. De topprestaties zijn verbeterd dankzij enkele kloksnelheidsboosters die zijn voortgekomen uit optimalisaties en de bekendheid van Huawei met de Cortex-A76. Ondertussen blijft de energie-efficiëntie behouden door het gebruik van zeer geoptimaliseerde middelgrote en kleine clusters. De klokboost duwt de CPU's echter naar hun limiet, dus we zullen zorgvuldig kijken naar eventuele domino-effecten op het stroomverbruik.
Het is een beetje teleurstellend om de nieuwste Arm Cortex-cores niet te zien in de Kirin 990. Het bedrijf lijkt blij met de CPU-prestaties in zijn huidige vorm, iets waar ik het niet mee oneens ben. In plaats daarvan heeft Huawei ervoor gekozen zich te concentreren op andere prioriteiten. Naast de opname van 5G brengt de Kirin 990 enkele grote wijzigingen aan in de GPU- en NPU-instellingen.
Huawei lijkt content met zijn CPU-ontwerp, in plaats daarvan te focussen op grotere prestatieverbeteringen elders
Kirin 990 GPU- en NPU-prestaties nemen toe
Net als bij de CPU van de Kirin 990, heeft het GPU-ontwerp dezelfde Arm Mali-G76-cores als vorig jaar. Er is geen teken van de nieuwste Mali-G77 hier. Huawei heeft deze keer echter aanzienlijk meer siliciumgebied aan grafische prestaties gewijd, met 16 Mali-G76-kernen binnenin.
Dit overtreft de 10 cores die zijn gebruikt in zijn vorige generatie product, evenals de 12 Mali-G76 cores in de Exynos 9820 van Samsung. Huawei claimt ook dat de Kirin 990 de Adreno 640 GPU van de Snapdragon 855 verslaat met 6% in prestatietests en met 20% in energie-efficiëntie. De efficiëntiewinst komt door het gebruik van een groot aantal GPU-kernen maar met een lagere klok. De Kirin 990 GPU klokt in op slechts 600 MHz in vergelijking met 720 MHz in de Kirin 980.
Met meer cores kan Huawei de GPU-klok verlagen tot 600 MHz voor verbeterde energie-efficiëntie
Een Mali-G76 MP16 GPU-implementatie is een forse investering in grafisch siliciumgebied. De SoC vult dit aan met een nieuwe geheugen "slimme cache", of systeemcache zoals Qualcomm het in de Snapdragon 855 noemt. Deze cache is ontworpen om geheugenbandbreedte te ontladen bij het uitvoeren van veeleisende toepassingen, zoals games, en wordt gedeeld tussen de CPU, GPU en NPU. Huawei stelt dat dit de DDR-bandbreedtevereisten met 15% kan verminderen en het stroomverbruik met 12% kan verbeteren.
Ten slotte beschikt de Kirin 990 over een verbeterde versie van de op AI gebaseerde planner van de Kirin 980. Deze software brengt het energieverbruik en de prestaties over de CPU, GPU en DRAM in evenwicht, en kijkt vooruit naar het volgende frame om de vereiste balans van bronnen te voorspellen voor maximale energie-efficiëntie en prestaties. De technologie werkt op elke game, dus er vindt geen optimalisatie per app plaats. Interessant is dat de planner niet alleen kloksnelheden schaalt, maar ook kernspanningen dynamisch beheert voor fijnafstemming van energiebeheer.
De Kirin 990 is een behoorlijk grote overwinning voor mobiele spelers van Huawei en Honor.
De Kirin 990 is de eerste toonaangevende SoC van Huawei met zijn eigen DaVinci NPU-architectuur. Dit ontwerp verscheen eerder dit jaar in de middenklasse Kirin 810.
De 990 beschikt over een kleine NPU voor altijd-aan toepassingen en een grote NPU voor meer veeleisende workloads. De 5G-variant van de Kirin 990 beschikt zelfs over twee grote NPU-kernen voor nog meer verwerkingskracht. Het doel van de game is de beste balans tussen energie-efficiëntie, waarbij de kleine NPU tot 24x verbetering van de energie-efficiëntie biedt voor werklasten zoals gezichtsherkenning met schermontgrendeling.
De grote en kleine NPU-cores zijn beide gebaseerd op dezelfde architectuur, die kan worden opgeschaald van apparaten met ultralaag vermogen tot cloudservers. De architectuur bestaat uit drie verwerkingseenheden voor scalaire, vector- en kubusbewerkingen. De kubusprocessor is specifiek ontworpen voor algemene fused multiply-add (FMA) en multiple-accumulate-bewerkingen (MAC). De NPU ondersteunt 16-bit en 8-bit floating-point nummers.
De Kirin 990 is niet verlegen over machine learning-prestaties. Huawei beweert zelfs dat het de krachtigste NPU in de mobiele ruimte is, tenminste wanneer de ETH AI-benchmark wordt gebruikt. Het DaVinci-ontwerp biedt 1,88x betere prestaties dan de dubbele NPU in de Kirin 980.
Krachtige fotografie in zijn klasse
De vlaggenschiptelefoons van Huawei hebben een solide reputatie opgebouwd op basis van uitstekende fotomogelijkheden. Een deel hiervan is te danken aan de beeldsignaalprocessor (ISP) van Huawei, die met de Kirin 990 zijn vijfde generatie op de markt brengt.
De nieuwste ISP van Huawei verhoogt de doorvoer met 15% en vermindert tegelijkertijd het stroomverbruik. Maar de meest aantrekkelijke functie van deze upgrade zijn aanzienlijk verbeterde ruisonderdrukkingsmogelijkheden, een daling van 30% voor afbeeldingen en 20% voor video. Dit brengt Huawei's fotografie bij weinig licht naar de top van de markt.
Dit is de eerste mobiele SoC met ingebouwde DSLR-klasse BM3D-ruisonderdrukkingstechnologie.
De sleutel tot deze verbeteringen komt van de introductie van ondersteuning voor blokreductie en 3D-filtering (BM3D) ruisonderdrukking in hardware - een primeur voor smartphones. Deze techniek wordt meestal geassocieerd met DSLR-camera's en het is een krachtig denoise-algoritme dat bijna in realtime kan worden uitgevoerd. De Kirin 990 versnelt BM3D door het algoritme op de ISP uit te voeren met speciale hardware. In software zou hetzelfde algoritme gewoon te langzaam werken en te veel stroom verbruiken.
De Kirin 990 ondersteunt camera's tot 64 megapixels. Het bedrijf klinkt niet al te bezorgd over het vooruitzicht van 108MP cameratelefoons die naar verwachting binnenkort op de markt zullen komen. Voor videoliefhebbers ondersteunt de Kirin 990 nu 4K 60fps codering en decodering. De chip implementeert ook verbeterde temporele, ruimtelijke en op frequentie gebaseerde technologieën voor ruisonderdrukking.
Waarom geen Cortex-A77 of Mali-G77?
De grote vraag die boven de Kirin 990 hangt, is waarom deze niet de nieuwste Cortex-A77 CPU of Mali-G77 GPU van Arm gebruikt? Een krachtige vraag wanneer zowel Samsung als MediaTek producten van lagere kwaliteit hebben die deze componenten gebruiken.
Desgevraagd schetste Huawei twee belangrijke redenen: doelen voor energie-efficiëntie en suboptimale prestaties op 7 nm.
In een gesprek met dr. Benjamin Wang van Huawei merkte hij op dat ingenieurs Cortex-A77 en Mali-G77 hebben geëvalueerd op basis van hun bestaande selectie en ontdekten dat deze twee processoren voor dezelfde prestaties meer stroom verbruiken. De kernen Mali-G77 en Cortex-A77 zijn ook iets groter dan respectievelijk de G76 en de A76. Als het ging om de GPU, wilde Huawei meer cores om de klokspanning te verlagen en de efficiëntie te verbeteren, wat naar zijn mening betere resultaten oplevert dan overstappen op de G77. In plaats daarvan ziet Huawei 5 nm als een veel geschiktere knoop voor deze next-gen-chips. We moeten wachten op de volgende stap voordat Huawei deze kernen overneemt.
Als u de A77 volledig wilt benutten, denken we dat het 5nm-proces een must is
Dr. Benjamin Wang - HuaweiIn aanvulling op het bovenstaande merkte Dr. Wang op dat de ingenieurs van Huawei de afgelopen jaren zeer vertrouwd zijn geraakt met hun A76- en G76-ontwerp. In plaats van helemaal opnieuw te werken aan een nieuw ontwerp, is Huawei in staat geweest om extra prestaties uit te persen en delen van de Kirin 990 te optimaliseren om hogere prestaties te bereiken. Hij vergeleek de 2.2 GHz Cortex-A77 van Samsung in de Exynos 980 met de A-76 van de Kirin 990 op 2,86 GHz en claimde een prestatiewinst van 10% voor de Kirin. Dat klinkt veelbelovend, maar ik heb nog steeds vragen over duurzame prestaties en stroomverbruik met deze zeer hoge klokken.
Huawei suggereert dat je niet altijd naar de nieuwste onderdelen hoeft te gaan om je ontwerpdoelen te bereiken, en het bedrijf is ervan overtuigd dat de Cortex-A76 en Mali-G76 de beste componenten zijn voor energie-efficiëntie en geschikte gebruikersprestaties bij productie op 7 nm . Het zal interessant zijn om te zien of de rivalen van Huawei het niet eens zijn wanneer ze hun eigen vlaggenschipproducten lanceren. We kunnen ook niet uitsluiten dat het lopende handelsconflict tussen China en de VS mogelijk ook een rol heeft gespeeld in de licentieovereenkomsten van Huawei.
Wat te verwachten van Kirin 990-telefoons
Huawei is steeds ambitieuzer geworden met het Kirin-assortiment en de 990 zet een nieuwe reeks belangrijke primeurs af voor de mobiele chipsetindustrie.
Als het eerste geïntegreerde 5G-vlaggenschip SoC heeft Huawei de toon gezet voor apparaten die eind 2019 en 2020 worden verzonden. 5G is nu de standaard in het topsegment, eindelijk wat betreft sub-6 GHz-ondersteuning. De Kirin 990 blijft ook mobiele imaging en machine learning / AI naar voren duwen en dit zijn belangrijke functies die zijn handsets aan de top van het veld houden.
Aan de CPU- en GPU-kant heeft de chipset alle juiste noten, zelfs als er geen leuke nieuwe onderdelen zijn om te prijzen. Qua CPU levert een bescheiden prestatieverbetering zeker alle kracht op die je nodig hebt voor dagelijkse taken. Voor gamers sluit het grotere, efficiëntere GPU-ontwerp van Huawei de kloof van zijn rivalen. Tenminste voor nu.
De langverwachte Huawei Mate 30-serie zal vrijwel zeker de eerste zijn die de Kirin 990 sport. Ik, bijvoorbeeld, kan niet wachten om de nieuwste chip van Huawei uit te proberen.
