Huawei 华为 海思麒麟 Kirin 955处理器综述和性能体验 [农步祥]

Huawei 华为 海思麒麟950处理器

高通新高端处理器均由三星代工，而AMD的新一代处理器和GPU也早已确定采用三星/GF的14nm FinFET工艺，台积电的16nm产能出现了相对的空余，国产处理器厂商也适时与台积电合作，直接一步到位，从相对较老的28nm HKMG/LP工艺大幅升级解决处理器和基带的性能功耗等瓶颈。目前台积电针对移动平台的16nm工艺主要有FinFET+以及FinFET PFC，前者主要是华为海思麒麟950/955系列处理器，而后者则是近期公布的联发科曦力P20以及展讯SC9860。

FinFET MOSFET结构

FinFET是FinField-EffectTransistor[鳍式场效晶体管]的缩写，属于多闸级晶体管工艺的一种，其主要特点是微观电路中导电通道被包在硅“鳍”中。在2002年台积电的实验性测试电路中，FinFET晶体管电路的闸长就已经可以控制至25nm，英特尔从22nm开始也采用了FinFET工艺。而麒麟950、955使用的16nm FinFET+是相对台积电为苹果代工A9处理器的16nm FinFET工艺改进版本。整体来说其实和三星、英特尔的14nm FinFET并没有什么差距，基本可以看作是同一级别的水准。

ARM Cortex-A72架构图 —— 来自ARM官方网站

ARM Cortex-A53处理器架构[来自ARM官网]

目前来看，最能体现台积电16nm工艺先进性和高性能的产品代表，自然还是nVIDIA最新上市的Geforce 1080。但手机显然不需要额定功率500瓦的PC电源，低功耗是移动产品最优先追求的目标。麒麟955是台积电16nm FinFET+工艺的首个正式商用产品，采用8核心ARM Cortex-A72+A53架构，其中4个A72大核心主频高达2.5GHz，4个A53核心主频最高1.8GHz，相比高通的骁龙820，海思麒麟955的核心数量更多，运行频率也更高。此外麒麟955还有一颗被称为“微智核i5”的低功耗核心，作用类似于苹果的M9协处理器，用于处理手机的各种感应器数据。

ARM Mali-T880介绍 —— 来自互联网

麒麟955的图形单元[GPU]同样来自ARM的技术，Mali-T880，运行频率900MHz，支持OpenGL ES3.2、Vulkan 1.0和DirectX 11，为了满足P9的双摄像头设计带来更高的图像处理负担，麒麟955的ISP性能相对950得到了增强。ARM的图形单元技术水平相对高通、PowerVR都要稍弱一些，当然对于手机应用来说已经绰绰有余。至于移动VR，显然目前的移动图形技术水平实在难以满足性能需求，也只能看看全景视频和图像了。而且骁龙820、Tegra X1等处理器，占据了整个处理器SoC面积核心的大部分[其实英特尔的高端桌面处理器也是如此]，也是主要的发热大户。视频解码是海思处理器的传统强项，麒麟955支持主流的HEVC[H.265]、H.264以及其它过去常用的视频编码格式，最高分辨率4K，对于手机而言完全足够。

Huawei 华为 P9 智能手机 - 播放720p MPEG4视频

Huawei 华为 P9 智能手机 - 播放4K MPEG4视频

Huawei 华为 P9 智能手机 - 播放HEVC[H.265]视频

Huawei 华为 P9 智能手机 - 播放HEVC[H.265]视频

基带可以说是华为海思处理器的最大优势之一，这种优势不单体现在连接性能和网络兼容性上，得益于TDD-LTE标准的主流化，华为的网络产品也随着TDD-LTE的网络推广遍布四海。手持4G通信专利的华为，其移动处理器和基带产品进入欧美的门槛相对联发科要低得多，在英国的市场尤为成功，这也是华为把P9的发布会放在伦敦的重要原因。P9支持三网全通和双卡双待，LTE数据上/下行分别为Cat4和Cat6标准，无线部分支持802.11ac高速网络、蓝牙4.2以及短距离超低功耗蓝牙传输规范BLE，定位系统支持GPS、格洛纳斯和北斗。麒麟950/955的配套音频CODEC为HI6402，支持24bit96kHz高音音频规范[但操作系统并不支持]。

尽管海思的芯片业务很多，移动处理器也不是其优势产品项目，处理器架构除基带部分，基本来自成熟的开放设计方案，但随着近年来华为手机市场表现的进步，其移动设备市场的份额也在逐步提升，而且华为海思一直视为国产商用处理器的代表性品牌，大家对麒麟的性能还是有着相当高的期望，而且麒麟955的架构和工艺水准，已经和三星Exynos8890、骁龙820完全处在同一起跑线上。

理论性能测试

Huawei 华为 P9 智能手机 - 《Geekbench 3》测试成绩

Huawei 华为 P9 智能手机 - 《PCMark》测试成绩

Huawei 华为 P9 智能手机 - 《3DMark》Ice Storm Unlimited测试成绩

Huawei 华为 P9 智能手机 - 《3DMark》测试成绩

Huawei 华为 P9 智能手机 - Geekbench3理论性能测试排名

Huawei 华为 P9 智能手机 - 3DMark理论性能测试排名

麒麟955的CPU性能表现优秀，较高的主频和核心数量的优势相比高通骁龙820领先幅度不小，而且从PCMark测试中可以看到，P9可将CPU的运行至最高值2.5GHz。综合性能表现也不错，PCMark得分明显高于骁龙820和652平台。而图形性能相对高通和三星较弱，理论GPU性能相比骁龙810落后20%。

与Tegra4相当的图形性能在目前的手机主流应用环境也完全可以满足，并不会出现像过去K3v2那样性能和兼容性都较差的尴尬。有观点认为P9的性能难以满足未来热潮移动VR的需求，但实际上能真正满足移动VR需求的移动处理器还远未出现，受限于渲染效率和图形处理性能，即使是骁龙820在VR游戏和PC无线显示应用中都很难达到令人满意的流畅度和清晰度。如果只是满足于全境视频和静态图像，那么目前2000元级别主流手机产品的瓶颈就只有VR视频和图片所需要的海量存储空间和屏幕了。而且P9的IPS NEO面板屏幕色彩、分辨率、刷新率和余晖等关键技术指标和实际表现相比AMOLED有明显差距，并不适合VR应用。

总结和展望

由于海思麒麟处理器仅用在华为手机上，并没有普遍性，公开的技术资料也非常少。得益于台积电16nm FinFET+工艺的实力，麒麟955的综合性能表现是当前移动处理器的高端水准，基本符合P9的价格定位。

除了955外，海思还有一款面向千元级手机市场的麒麟650，同样也采用了16nm FinFET+工艺，8核心Cortex-A53核心。借助华为品牌的影响力，麒麟950/955获得了不错的市场表现，海思处理器性能已经不再是华为手机的主要瓶颈，综合性能相比联发科已经领先，面对三星、高通的高端产品也是互有胜负。但智能手机是一个综合应用设备，华为若想要在高端消费市场获得更好的口碑，除了性能和外观设计，屏幕、拍照、音质等应用表现也是非常重要的因素，以华为手机目前的市场地位和供应商话语权，完全可以做得更好，为Google代工的Nexus 6P就是很好的技术参考对象。