معرفی چیپ‌ست هواوی Kirin 980 – اولین پروسسور 7 نانومتری دنیا

تاریخ : 1397/6/11        نویسنده: آرش افراسیابی
برچسب‌ها : پردازنده Processor ، سیستم روی تراشه SoC (System on a Chip) ، هواوی Huawei

واحد خبر mobile.ir : شرکت هواوی در روز جمعه 31 آگوست 2018 (9 مرداد 1397) در اولین روز از نمایشگاه IFA 2018 از جدیدترین پروسسور موبایلی خود به نام Kirin 980 رونمائی کرد که طبق معمول در مجموعه HiSilicon (از زیر مجموعه‌های هواوی) ساخته شده و جایگزین چیپ‌ست Kirin 970 سال گذشته می‌شود. این پروسسور با لیتوگرافی 7 نانومتری شرکت TSMC ساخته شده و تقریبا در تمامی جنبه‌ها اعم از پردازش، گرافیک، هوش مصنوعی و مصرف انرژی شرایط برتری را نسبت به گذشته نشان می‌‌دهد. عملیات پردازشی و گرافیکی این SoC به ترتیب بر مبنای هسته‌های Cortex-A76 و Mali-G76 انجام می‌شود که اواخر بهار سال جاری توسط شرکت ARM معرفی شده بودند.

ْIntroducing HiSilicon Kirin 980 SoC

مجموعه HiSilicon در حیات و سودآوری هواوی نقش اساسی و مهمی ایفا می‌کند و همچون سازندگان بزرگی مثل اپل و سامسونگ، احتیاجات پردازشی گوشی‌های هوشمند این شرکت را تقریبا به طور کامل برطرف می‌سازد. تکیه بر محصولات داخلی و استفاده نکردن از تولیدات پردازشی معمول ساخت دیگر شرکت‌ها مثل کوالکام یا مدیاتک همچون یک شمشیر دو لبه در استراتژی شرکت‌هائی همچون هواوی و اپل عمل می‌کند و با وجود نقش انکارناپذیر در کاهش هزینه‌ها و افزایش سودآوری شرکت، به همان نسبت در صورت عقب ماندن از سرعت فناوری، امکان وارد آوردن ضربه‌های جبران ناپذیر بر فروش و عرضه این برندها را خواهد داشت.

ْHiSilicon Logo

مجموعه HiSilicon از مدت‌ها پیش و به طور مشخص از سال 2012 با چیپ‌ست 40 نانومتری K3V2 وارد عرصه رقابت با دیگر سازندگان پروسسورهای موبایلی شد. این شرکت در نیمه اول سال 2014، کسب و کار خود را به دو دسته مشخص در رده بالا با سری Kirin 9xx و رده پائین و میانی با سری Kirn 6xx تقسیم کرد که از جمله اولین‌ نمونه‌ها در هر دو سری باید به Krin 910 و Kirin 620 اشاره کرد. دراواخر سال 2015 و اوائل 2016 پردازنده‌های رده بالای این شرکت با Kirin 950 و Kirin 955 تجدید حیات دوباره‌ای را تجربه کردند جائی‌که برای اولین بار از هسته‌های قوی‌تر ARM A72 در کنار هسته‌های ضعیف‌تر A53 در یک ساختار 16 نانومتری استفاده شده بود و در زمینه گرافیکی نیز جهش بزرگی دیده می‌شد. Kirin 960 در اواخر 2016 و اوائل 2017 در سری P10 و Mate 9 هواوی به کار گرفته شد و زمانی که در صنعت موبایل پروسسورهای 10 نانومتری Snapdragon 835 و Exynos 8895 حضور داشتند همچنان با ریسک بالا با ساختار 16 نانومتری قبلی ارائه شد اما در عوض از هسته‌های قوی‌‌تر ARM A73 استفاده کرده و در زمینه گرافیکی نیز برای اولین بار از یک مجموعه 8 هسته‌ای قدرتمند از نوع Mali-G71 بهره می‌برد.

ْHuawei P20 Plus

هواوی P20 Plus

اوج تغییرات و روند رو به رشد HiSilicon در ساخت پروسسورهای موبایلی اما در سال گذشته و با معرفی Kirin 970 به وقوع پیوست؛ این پروسسور جدید هم‌گام با تغییرات صورت پذیرفته در دیگر پروسسورهای برتر موبایلی با لیتوگرافی 10 نانومتری ساخته شده بود اما در حالی‌که Snapdragon 845 و Exynos 9810 چند ماه بعد با هسته‌های جدیدتر ARM یعنی Cortex-A75 معرفی شدند، Kirin 970 بار دیگر از همان هسته‌های قدیمی‌تر Cortex-A73 استفاده می‌کرد. در ساختار این مدل از گرافیک 12 هسته‌ای Mali-G72 استفاده شده بود و تغییراتی در زمینه پهنای باند حافظه و سرعت تبادل LTE در آن به چشم می‌خورد.

ْHiSilicon Kirin 970

تغییر اصلی Kirin 970 نسبت به گذشته اما در قابلیتی نوظهور به اسم NPU یا واحد پردازش عصبی نهفته بود که به گفته هواوی، در زمینه پردازش‌های مرتبط با هوش مصنوعی نسبت به یک پروسسور 4 هسته‌ای (با هسته‌های عادی ARM A73) تا 25 برابر پرفورمنس بالاتر و تا 50 برابر بهره‌وری بیشتری را ارائه می‌‌کرد. از جمله نتایج عملی استفاده از واحد پردازش عصبی در Kirin 970 در زمان معرفی این چیپ‌ست به مواردی مثل افزایش سرعت دستگاه هنگام انجام تسک‌های مرتبط با هوش مصنوعی، ارائه پیشنهادهای هوشمندانه‌ به کاربران متناسب با شرایط و امکان ترجمه متون با استفاده از دوربین گوشی اشاره شده بود. NPU همچنین امکانات هوشمندانه جدیدی را به دوربین دستگاه نیز می‌افزود که از آن جمله می‌توان به شناسائی خودکار سوژه‌های مختلف و اعمال اتوماتیک تنظیم‌های متناسب با هر سوژه اشاره کرد.

ْHiSilicon Kirin 970

شرایط منحصر به فرد سال جاری اما فرصت بی‌بدیلی را در اختیار HiSilicon قرار داده که با استفاده از آن نه تنها عقب‌مانده‌گی‌های یکی دو سال گذشته جبران می‌شود بلکه امکان گذر از رقبای همیشگی این کلاس یعنی کوالکام و سامسونگ و به تنهائی تکیه زدن بر جایگاه برترین پروسسور موبایلی (حداقل در رده اندروید) را در اختیار مجموعه هواوی قرار می‌دهد. دو اتفاق کاملا مطلوب و مساعد برای هواوی در سال 2018، ارائه به موقع طرح جدید پردازنده و گرافیک Cortex A76 و Mali-G76 از سوی شرکت ARM از یک سو و به تولید انبوه رسیدن پروسه ساخت 7 نانومتری شرکت TSMC بود که با جمع شدن آنها در قالب جدیدی به نام Kirin 980، پروسسور قدرتمندی را شکل می‌دهد.

ْIntroducing HiSilicon Kirin 980 SoC

ابعاد: میلیاردها تراسیستور در یک سانتی‌متر مربع

تعداد پردازنده‌های حاضر در Kirin 980 به 6.9 میلیارد عدد می‌رسد که در مقایسه با Kirin 970 سال گذشته که 5.5 میلیارد ترانسیستور را در خود جای می‌داد با نزدیک به 25 درصد ارتقاء روبرو شده است. به‌کارگیری لیتوگرافی ساخت 7 نانومتری، ابعاد die یا بستر این پردازنده را به کمتر از 100 میلی‌متر مربع (1 سانتی‌متر مربع) می‌رساند که در نوع خود رقم قابل ملاحظه‌ای به حساب می‌آید.

پردازش: ساختار جدید کلاستر DynamiQ

Kirin 980 در نگاه اول از دو کلاستر 4 هسته‌ای متشکل شده که در بسته اول 4 هسته ARM A76 و در بخش دوم چهار هسته ARM A55 قرار دارند؛ این البته تنها ظاهر ماجراست و طراحان HiSilicon در ساخت این چیپ‌ست از یکی از پیشرفته‌ترین الگوهای طراحی ARM موسوم به DynamiQ Shared Unit یا DSU بهره گرفته‌اند. شرکت ARM سال گذشته در جریان معرفی ARM A75، ARM A55 و Mali-G72 از فناوری جدیدی به نام DynamiQ رونمائی کرد که در آن سیستم قدیمی big.LITTLE متشکل از کلاسترهای چند هسته‌ای حاوی هسته‌های یکسان، با یک کلاستر تکی دارای هسته‌های ترکیبی متنوع جایگزین شده و به دلخواه سازنده در یک کلاستر چندین هسته مختلف (تا 8 عدد) اعم از هسته‌های قوی و ضعیف در کنار هم قرار می‌گرفتند. این روند در سال جاری نیز ادامه پیدا کرد و پردازنده ARM A76 نیز به لیست پردازنده‌های پشتیبانی‌کننده از این قابلیت افزوده شد.

ْIntroducing HiSilicon Kirin 980 SoC

Kirin 980 یکی از اولین چیپ‌ست‌های موبایلی مدرن به حساب می‌آید که به طور کامل از فناوری کلاستر DSU و سیستم DynamiQ پشتیبانی می‌کند؛ بخش پردازنده‌های قوی‌تر Kirin 980 از چهار هسته ARM A76 در یک کلاستر تشکیل شده اما این هسته‌ها در فرکانس کاری مشابه یکدیگر نیستند و خود به دو دسته دوتائی تقسیم شده‌اند که فرکانس دسته اول 2.6 گیگاهرتز بوده و دسته دوم 1.92 گیگاهرتزی است. تفکیک هسته‌های چهارگانه کلاستر اول به دو دسته دیگر به ویژه در مصرف انرژی تأثیر محسوسی بر جای می‌گذارد چرا که دسته دوم در این بخش )که اصطلاحا به آنها هسته‌های متوسط یا medium اطلاق می‌شود( در فرکانس و ولتاژ کاری پائین‌تری فعالیت می‌کنند و در کنار دسته نخست در کاربری‌های مختلف چند رشته‌ای منجر به صرفه‌جوئی چشمگیری در انرژی خواهند شد. در گذشته پردازنده‌های حاضر در کلاسترهای چهار هسته‌ای همگی در یک فرکانس و یک ولتاژ یکسان عمل می‌کردند و در صورت روبرو شدن با یک عملیات تک رشته‌ای سطح بالا که به قدرت پردازشی بالائی نیاز داشت، رشته‌های پردازشی سطح متوسطی (به دلیل مشکلات مربوط به مصرف انرژی) در وضعیت ناکارآمدی اجرا می‌شدند. حضور پردازنده‌های رده میانی این مشکل را که امری معمول در دنیای واقعی به حساب می‌آید مرتفع می‌سازد.

ْIntroducing HiSilicon Kirin 980 SoC

کلاستر بعدی در ساختار پردازشی Kirin 980 به چهار هسته ARM Cortex-A55 تعلق دارد که به صورت معمول در فرکانس حداکثر 1.8 گیگاهرتز به فعالیت مشغولند. در زمین حافظه کش، همه هسته‌های A76 با 512 کیلوبایت حافظه L2 ارائه می‌شوند که این مقدار برای پردازنده‌های A55 به 128 کیلوبایت می‌رسد. حافظه کش L2 در ساختار کلاستر DynamiQ به صورت اختصاصی به هر کدام از هسته‌های پردازنده تعلق دارد و حافظه کش L3 این ساختار نیز به 4 مگابایت ارتقاء یافته که دو برابر مقداری‌ست که در Snapdragon 845 دیده بودیم.

به گفته HiSilicon، پروسسور Kirin 980 در مقایسه با Kirin 970 سال گذشته از لحاظ عملکرد پردازشی تا 75 درصد ارتقاء یافته و در بهره‌وری انرژی نیز با 58 درصد بهبود روبرو می‌شویم. درصد ارتقاء عملکرد پردازشی این چیپ‌ست تقریبا با آنچه شرکت ARM در مورد عملکرد A76 به آن اشاره کرده هماهنگ است اما در مورد دوم یعنی بهره‌وری انرژی هنوز مشخص نیست که منظور هواوی از این آمار، 58 درصد بهبود Kirin 980 نسبت به Kirin 970 در یک پرفورمنس یکسان است یا اینکه با اندازه‌گیری شاخص پرفورمنس/وات هر دو چیپ‌ست Kirin 980 و Kirin 970 در حداکثر خروجی آنها، برتری 58 درصدی مدل 980 حاصل شده است؛ اگرچه می‌توان حدس زد که منظور هواوی بیشتر به حدس دوم نزدیک‌تر است چرا که ARM نیز نتیجه نسبتا مشابهی را در این مورد ارائه داده است. تصویر زیر جزئیات برتری A76 نسبت به A75 در هر دو مورد کارائی و مصرف را نشان می‌دهد که به نتیجه‌گیری‌های هواوی نزدیک است.

ْIntroducing HiSilicon Kirin 980 SoC

گرافیک: 10 هسته قدرتمند، 20 پایپ‌لاین رندرینگ

در لیست اولین‌های Kirin 980 به جز ساختار DynamiQ پردازنده‌ها، عنوان اولین SoC با گرافیک جدید Mali-G76 نیز درج شده است؛ G76 در مقایسه با GPUهای Midgard و Bifrost با تفاوت‌های بزرگی از لحاظ ساختار بلاک داخلی و آنچه هسته یا core نامیده می‌شود روبرو شده و در آن واحدهای سایه‌زن، رندرینگ و پایپ‌لاین‌های محاسبانی دو برابر شده‌اند بدین‌ترتیب می‌توان هر یک هسته G76 را در مقایسه با Mali-G72 دو هسته تلقی کرد. به بیان دیگر در حالی‌که گرافیک G76MP10 روی کاغذ کوچک‌تر و ضعیف‌تر از G72MP12 (حاضر در Kirin 970) به نظر می‌رسد اما این گرافیک حتی بدون در نظر گرفتن بهبودهای ناشی از حضور پردازنده‌های جدید، تا 66 درصد منابع محاسباتی بیشتری را در اختیار دارد.

فرکانس GPU حاضر در Kirin 970‌ برابر با 747 مگاهرتز اعلام شده بود اما به دلیل اتلاف شدید انرژی در این فرکانس بالا، عملا در اکثر موارد، این گرافیک در فرکانس بسیار پائین‌تری مورد استفاده قرار می‌گرفت. فرکانس GPU در Kirin 980، اندکی پائین‌تر و 720MHz اعلام شده و به گفته شرکت سازنده در مقایسه با نسل قبلی، 46 درصد کارائی بالاتری در آن مشاهده می‌شود. اما بزرگ‌ترین ادعای HiSilicon در مورد این گرافیک جدید به 178 درصد بهره‌وری بهتر در مصرف انرژی تعلق دارد که البته برخی از ناظران در مورد صحت آن در دنیای واقعی ابراز تردید کرده‌اند.

ْIntroducing HiSilicon Kirin 980 SoC

حافظه: کنترلر سریع‌تر LPDDR4X

یکی از نقاط ضعف اصلی Kirin 970 به کنترلر حافظه آن تعلق داشت که به‌خصوص در فرکانس‌های بالا با مصرف انرژی بالاتری همراه بود. در Kirin 980 از کنترلر حافظه LPDDR4X استفاده شده که طبق ادعای هواوی نخستین نمونه در صنعت موبایل با سرعت 2,133MHz به حساب می‌آید. ارتقاء پهنای باند از 19.2 به 23.1 گیگابایت بر ثانیه نسبت به Snapdragon 845 و کاهش زمان تاخیر از 176 به 138 نانوثانیه (بازهم در مقایسه با چیپ‌ست پرچمدار کوالکام) به نقل از بنچ‌مارک Geekbench 4.2 از دیگر موارد قابل اشاره در رابطه با بخش حافظه Kirin 980 است.

ْIntroducing HiSilicon Kirin 980 SoC

ISP: پروسسور سیگنال با ویژگی جدید تصویری

در Kirin 980‌ از پروسسور سیگنال تصویر یا ISP جدیدی استفاده شده که سرعت پردازش تصویر در دوربین را تا 46 درصد ارتقاء می‌بخشد و از وضوح بالاتری برای دوربین‌ پشتیبانی می‌کند. یک نکته کاملا جدید در این قسمت برای HiSilicon و پردازنده‌های Kirin، حضور پایپ‌لایت 10 بیتی برای برداشت‌های HDR است که با وجود آنکه در سال جاری در چیپ‌ست‌های رقیب نیز معرفی شده بود اما به دلیل مشکل مدیریت رنگ‌ها و تأخیرهای صفحه‌نمایش، به ندرت در دنیای واقعی به کار گرفته شد.

ْIntroducing HiSilicon Kirin 980 SoC

ISP جدید همچنین از قابلیت جدیدی برای حذف نویز با عنوان multi-pass noise reduction بهره می‌برد که احتمالا چیزی مشابه قابلیت multi-frame noise reduction اسنپ‌دراگون 845 است که در آن به جای انجام عملیات کاهش نویز درون هر پیکسل، این کار با گرفتن چندین تصویر (حداکثر 60 تصویر در وضوح 16 مگاپیکسل) و ترکیب آنها برای حدف نویز انجام می‌پذیرد. 33 درصد تأخیر کمتر مابین برداشت‌های ویدئویی از دیگر ویژگی‌های اعلام شده برای این ISP جدید به حساب می‌آید. به عنوان یک نکته منفی، ظاهرا حداکثر وضوح برداشت ویدئو در این ISP بدون تغییر نسبت به گذشته 4K با 30 فریم در ثانیه است که در صورت صحت در مقایسه با دیگر رقبا، جایگاه پائین‌تری را برای هواوی به همراه خواهد داشت.

پردازش عصبی: Dual NPU با 2 برابر خروجی بیشتر

در حالی‌که کلیدی‌ترین قابلیت نسل قبلی پروسسورهای شرکت هواوی به پردازش عصبی یا NPU تعلق داشت مطمئنا این قابلیت در Kirin 980 نیز ادامه خواهد داشت؛ در ساختار این پروسسور از واحد پردازش عصبی جدیدی به نام Dual NPU استفاده شده که مطابق نام آن به دو برابر شدن NPU قبلی اشاره دارد. به گفته هواوی این واحد جدید پردازش عصبی نسبت به NPU حاضر در Kirin 970 نزدیک به 2.2 برابر سرعت بیشتری را ارائه می‌کند و سرعت استنتاج آن به تشخیص 4,500 تصویر در هر دقیقه یا 75fps‌ می‌رسد. این سرعت طبق اطلاعات ارائه شده از سوی هواوی در Snapdragon 845 و Apple A11 به ترتیب 2,371 و 1,458 عکس در دقیقه است و بدین‌ترتیب بهبود قابل ملاحظه‌ای از این لحاظ در Kirin 980‌ مشاهده می‌شود.

ْIntroducing HiSilicon Kirin 980 SoC

ارتباطات تحت شبکه: LTE Cat.21، مودم 5G

همانطور که از یک پروسسور جدید و مدرن می‌توان انتظار داشت سرعت اتصالات 4G LTE این چیپ‌ست به لطف پشتیبانی از LTE Cat.21‌ ارتقاء یافته و با تجمیع اپراتوری سه‌گانه و MIMO‌ چهار در چهار به 1400Mbps در دانلود می‌رسد و در آپلود نیز با LTE Cat.18 و MIMO دو در دو، این سرعت تا 200Mbps ارتقاء یافته است. HiSilicon در کنار معرفی Kirin 980 از برنامه خود برای ساخت یک مودم 5G جدید به نام Balong 5000 نیز خبر داد که درست همانند مودم X50 کوالکام که در کنار نسل بعدی پروسسورهای Snapdragon قرار می‌گیرد، برای فعال کردن 5G همراه با Kirin 980 قابل ارائه است. هواوی اطلاعات بیشتری در این زمینه ارائه نکرده و تنها به این نکته اشاره کرده که دستگاه‌های مجهز به این ترکیب، در سال آینده ارائه می‌شوند.

ْIntroducing HiSilicon Kirin 980 SoC

در حالی‌که شرکت هواوی نیز مثل اکثر دیگر سازندگان چیپ‌ست تا پیش از این از محصولات وای‌فای شرکت برادکام در پروسسورهای پیشین خود بهره می‌برد این بار و در Kirin 980 با معرفی چیپ‌ست وای‌فای جدید Hi1103 سورپرایز دیگری را به نمایش گذاشته است؛ این چیپ‌ست جدید از استاندارد 802.11ac همراه با MIMO دو در دو با حداکثر سرعت 1732Mbps و کانال‌های 160 مگاهرتزی پشتیبانی می‌کند. این چیپ‌ست جدید همچنین به قابلیت مسیریابی از طریق فرکانس‌های L5 و آنچه GPS با فرکانس دوگانه خوانده می‌شود نیز مجهز است که ظاهرا در عمل به 10 برابر تعیین دقیق‌تر موقعیت می‌انجامد. این قابلیت پیش از این برای اولین بار در اسمارت‌فون Xiaomi Mi 8 نیز به‌کار گرفته شده بود.

دستگاه‌های دریافت‌کننده، زمان حضور در بازار

Kirin 980 که در شش مورد شامل لیتوگرافی 7 نانومتری، استفاده از پردازنده A76، حضور گرافیک Mali-G76، واحد پردازش عصبی Dual NPU، مودم LTE با سرعت 1.4Gbps و پشتیبانی از سرعت 2,133MHz تحت LPDDR4X عنوان اول را در جهان به خود اختصاص می‌دهد طبق انتظار برای اولین بار در پرچمداران بعدی هواوی یعنی سری Mate 20 که در ماه اکتبر معرفی خواهند شد به کار گرفته می‌شوند و از حضور آنها در نسل بعدی اسمارت‌فون‌های سری P نیز می‌توان با اطمینان سخن گفت. 

منبع : Huawei

تبلیغات

تبلیغات

سايمان ديجيتال
ایسام