驍龍貓鼬勁敵華為海思麒麟950深度解析

左飛飛

隨著華為Mate8的發售，安兔兔等測試軟件的榜首之位終于被一顆國產之芯占領，而這顆國產芯就是華為自家的海思麒麟950處理器。那么，麒麟950又是憑借哪些秘籍實現了國產芯的逆襲呢？

華為海思發展簡史

在國產手機陣營中，華為是唯一擁有自主移動SoC（片上系統，集成了CPU、GPU、Modem、ISP、DSP等芯片，為了便于理解，下文還是以“處理器”加以稱呼）核心技術的企業。早在2012年，華為就憑借海思K3V2（40nm工藝，四核Cortex-A9架構，集成GC4000 GPU，代表產品：Ascend D1、Mate1、榮耀3等）搶先進入了四核戰場（圖1）。可惜，K3V2工藝相對落后，GPU的兼容性和優化也一般，因此一直被要求苛刻的玩家所排斥。

2014年初，華為海思新品正式冠以“麒麟”（Kirin）之名，其首代產品麒麟910（28nm工藝，四核Cortex-A9架構，集成Mali-450MP4 GPU，代表產品有P7、Mate2、榮耀X1等），在功耗（發熱）和游戲兼容性等方面有了長足的進步。2014年6月，麒麟920（28nm工藝，四核A15+四核A7架構，集成Mali-T628MP4 GPU，代表產品有榮耀6）橫空出世，麒麟家族正式進入八核時代。2015年，麒麟930（28nm工藝，四核A53E+四核A53架構，集成Mali-T628MP4 GPU，代表產品有榮耀X2）再度出發，從此麒麟在性能上終于可被列入高端行列。

“老麒麟”的尷尬

雖然麒麟92x/93x已經讓華為海思在中高端領域站穩了腳跟（圖2），但就處理器的實際性能而言，這些麒麟只能算是出色，但卻依舊達不到一流的水準。以搭載麒麟935的榮耀7為例，在安兔兔V5.7x測試中可以取得50000左右的成績，但到了安兔兔最新版V6.0時的分數依舊是50000上下。反觀高通驍龍810，安兔兔V5.x中成績約60000，升級到V6.0后則可突破80000大關。究其原因，則是安兔兔V6.0版提升了GPU性能的權重，更能體現一款處理器的真實性能。

實際上，“老麒麟”在GPU圖形性能方面的瓶頸不是秘密，“萬年Mali-T628MP4”就是玩家對其的評價。終于，華為在2015年11月祭出了海思麒麟950，而這顆處理器則憑借最新的Cortex-A72微架構和規格更高的GPU實現了性能上的逆襲（表1）。在安兔兔V6.0測試中可輕松突破90000大關（圖3），將高通驍龍810和三星Exynos7420這兩顆公認的旗艦級處理器甩在了后面。

“新麒麟”的謀劃

麒麟950的發布時機可謂恰到好處。高通驍龍810的“熱情”讓人談虎色變（圖4），而上市近一年之久的三星Exynos7420也即將展露疲態。作為后來者，麒麟950自然有大把時間對這兩款“年度旗艦”進行針對性的優化改良。因此，華為搶在驍龍820和三星Exynos 8890（代號貓鼬）之前祭出了這顆“謀劃已久”的芯片，不能一舉成名反而會顯得不正常。接下來，就讓我們對麒麟950做進一步的剖析吧。

深入骨髓的變革

和上代麒麟935相比，麒麟950有了深入骨髓的變革，而這場變革首先就體現在制程工藝與核心微架構的進化之上。

工藝杜絕發熱隱患

高通驍龍810和三星Exynos7420都基于ARM公版Cortex-A57+A53微架構設計，它們的性能毋庸置疑，而驍龍810之所以會深陷發熱泥潭就是被相對落后的20nm制程工藝“坑害”的。

為了不被工藝拖累，麒麟950在研發之初就與臺積電展開了合作，也因此成為了繼蘋果A9之后，第二批用上臺積電最新16nm FinFET Plus先進工藝的移動處理器（圖5）。從iPhone 6S“芯片門”事件可見，臺積電的16nm FinFET Plus工藝在功耗和發熱的表現上甚至比三星的14nm FinFET還要優秀。

架構提升性能水準

為了與驍龍810和Exynos7420拉開差距，麒麟950繞過了Cortex-A57+A53微架構，直接選擇ARM下一代頂級核心：Cortex-A72。簡單來說，A72就是A57的升級版，性能比A57更高，但功耗卻比A53還低（圖6～圖7）。此外，麒麟950依舊支持big.LITTLE技術，讓A72和A53構成了雙四核的微架構，唯一可惜的就是沒能用上A72架構特有的“GIC500互連架構”（由于麒麟950研發較早，錯過了GIC500的更新，因此沿用了上代GIC400）。

更換GPU一雪前恥

將GPU升級到Mali-T880也是麒麟950的一大亮點。Mali-T880是ARM目前最高端的GPU顯示核心之一（圖8），它最多可以配備16個計算單元（即Mali-T880MP16）。可惜，華為為了控制功耗和發熱，采取了高頻少核的策略：集成四核版的Mali-T880MP4，并將核心頻率提升到了900MHz。就實際性能而言，Mali-T880MP4可秒殺麒麟935集成的Mali-T628MP4，但與驍龍810（Adreno 430 GPU）和Exynos7420（Mali-T760MP8 GPU）相比還是存在著較大的差距（表2）。綜合來看，麒麟950的游戲性能至多與驍龍次旗艦808持平。

協處理器進一步降低功耗

細心的玩家可能已經發現了，麒麟950主打低功耗的Cortex-A53核心頻率高達1.8GHz，遠遠超過了Exynos7420的1.5GHz和驍龍810的1.6GHz，這讓麒麟950在一些常規應用中也能獲得足夠強大的性能基礎。問題來了，高主頻等于更高功耗，那麒麟950又該如何解決這一隱患呢？

答案就在于麒麟950改用了Cortex-M7架構的i5協處理器（圖9）。與老麒麟集成的i3（Cortex-M3）相比，i5不僅在性能上提升了4倍，待機功耗也從之前的90mA下降到了6.5mA。不要小看協處理器的作用，它負責協調管理手機的重力、光線、指紋、加速、陀螺儀和指南針等感應器模塊。比如，協處理器可以幫微信運動記錄你一天的運動量，但功耗卻可忽略不計。在i5協處理器的幫助下，麒麟950在更多低負載環境中可以“偷懶”，從而盡可能延長續航時間。

以體驗為主的改進

除了性能提升之外，麒麟950更加注重日常體驗。比如，它集成了華為自主研發的圖像ISP核心，在拍照成像質量上有了明顯提升;引入了啟發式智能調度算法，可更合理地調度CPU核心和GPU的使用情況，減少卡慢現象的出現;支持芯片級智能定位，在室內導航或高架橋等復雜環境下可做到更精準的定位。

總結：暫時領先但易被超越

在上述特性的幫助下，麒麟950在綜合實力上堪稱2015年度Android手機處理器的最強音。但是，麒麟950的強悍還是存在局限性的。比如，它之所以CPU性能強悍，是憑借首發Cortex-A72架構的天然優勢;它之所以功耗較低，也是源于更先進的16nm FinFET Plus工藝;就GPU圖形性能而言，麒麟950只是實現了“自我超越”，與競品相比還是存在較大的差距;在網絡方面，麒麟950沿用了上代通訊基帶，由此也就埋下了“被超越”的隱患。

高通驍龍820和三星貓鼬（Exynos 8890）等下代旗艦級處理器都會采用更先進的制程工藝，并改用自主研發（優化）的微架構核心，并武裝更強悍的GPU單元，麒麟950的所謂優勢也將在這些競爭者面前毫無招架之力。在高通驍龍820的溝通會上，展示樣機在安兔兔6.0中甚至取得了130000的成績（圖10），麒麟950面臨的壓力可想而知。還好，驍龍820的量產時間預計要到2016年的4月，而三星Galaxy S7的發售時間也在這個節點之后。

當然，處理器的強弱并不能完全決定一款手機的優劣，在體驗為王的當下，系統優化、拍照續航等方面的表現同樣重要。但是，處理器卻是最容易被量化的指標，從而給予用戶最直觀的選購參考建議。因此，未來的麒麟還有很大的改善空間，比如學習高通和三星的自主架構、武裝更強悍的GPU等等。而我們也期待包括聯發科在內的更多芯片廠加入到旗艦級處理器的“戰爭”中來，如此消費者才能享受到競爭的紅利。