2019年是5G商用的元年，各大手機(jī)品牌爭(zhēng)先推出5G手機(jī)。不過，5G目前是旗艦級(jí)手機(jī)才具備的功能。因此，5G手機(jī)什么時(shí)候才能人人都買得起多次成為焦點(diǎn)話題。
從5G處理器的角度看，或許紫光展銳最新發(fā)布的第二代5G SoC虎賁T7520的大規(guī)模商用之時(shí)，我們也將迎來5G手機(jī)的大規(guī)模普及。
超2億美元打造的5G SoC如何？
本周三，紫光展銳發(fā)布了第二代5G智能手機(jī)平臺(tái)虎賁T7520，這是全球首款采用6nm EUV工藝的芯片。先進(jìn)的工藝也意味著昂貴。紫光展銳首席執(zhí)行官楚慶在發(fā)布會(huì)上表示：“沒有2億美元，別想開一顆6nm的芯片。”
僅流片成本就超過2億美元，總體成本超2億美元的5G SoC——虎賁T7520，CPU采用4個(gè) Arm Cortex-A76核心，4個(gè) Arm Cortex-A55核心，GPU采用 Arm Mali-G57核心。
5G性能方面，基于紫光展銳新一代5G技術(shù)平臺(tái)馬卡魯，虎賁T7520支持5G NR TDD+FDD載波聚合，以及上下行解耦技術(shù)，可提升超過100%的覆蓋范圍。同時(shí)支持 Sub-6GHz 頻段和NSA/SA雙模組網(wǎng)，支持2G至5G七模全網(wǎng)通，在SA模式下，下行峰值速率超過3.25Gbps。還支持雙卡雙5G以及EPS Fall back、VoNR高清語音視頻通話。
AI性能，虎賁T7520集成新一代NPU，相比上一代實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的功耗控制，能效（TOPS/W）相對(duì)上一代產(chǎn)品提升超過50%。
多媒體處理性能方面，虎賁T7520搭載的是紫光展銳自主研發(fā)的第六代影像引擎Vivimagic解決方案和第二代FDR ( Full Dynamic Range ) 技術(shù)，專用AI加速處理器，全新升級(jí)的四核ISP架構(gòu)，支持高達(dá)一億像素的超高分辨率和多攝處理能力。
另外，虎賁T7520采用全新一代多核顯示架構(gòu)，最高支持120Hz的刷新率，全通路、全格式HDR標(biāo)準(zhǔn)渲染能力，多屏顯示最高可支持4K HDR 10+，能極大提升用戶在高幀率類競(jìng)技游戲、5G超高清視頻觀影、AR/VR等視覺沉浸式場(chǎng)景上的體驗(yàn)。
安全性上，虎賁T7520采用了展銳第二代集成安全方案，將金融級(jí)iSE安全單元集成在SOC中，相較外置SE，更難攻擊定位，安全性更高。
在六大特性中，我們重點(diǎn)關(guān)注工藝、5G性能以及AI。
全球首款6nm EUV芯片年內(nèi)量產(chǎn)
6nm對(duì)于大部分人而言并不熟悉，因?yàn)槟壳吧逃玫淖钸M(jìn)的半導(dǎo)體制程是7nm以及7nm EUV，今年多款處理器將會(huì)轉(zhuǎn)向5nm節(jié)點(diǎn)。在去年臺(tái)積電的中國技術(shù)論壇期間，臺(tái)積電全球總裁魏哲家就透露，7nm+之后，臺(tái)積電先推出的并非6nm而是5nm。
魏哲家解釋稱，6nm（N6）之所以選擇在7nm+和5nm后推出，是希望借助7nm+和5nm的經(jīng)驗(yàn)，讓6nm比7nm+有更優(yōu)的邏輯密度，且與7nm的IP相容，使用7nm+工藝的IP可以繼續(xù)使用6nm工藝，減少制程復(fù)雜度的同時(shí)降低成本。
雷鋒網(wǎng)也了解到，在臺(tái)積電的規(guī)劃中，7nm將會(huì)是一個(gè)過渡節(jié)點(diǎn)，6nm則是一個(gè)主要節(jié)點(diǎn)，預(yù)計(jì)會(huì)在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)都扮演重要的角色。
也就是說，紫光展銳第二代5G SoC選擇的是一個(gè)未來的主流節(jié)點(diǎn)，這是降低風(fēng)險(xiǎn)的一個(gè)合理選擇。
紫光展銳首席執(zhí)行官楚慶
楚慶解釋，EUV對(duì)于光刻機(jī)來講是一個(gè)革命性的提升，它重新讓摩爾定律獲得了生命，業(yè)界第一個(gè)使用EUV的工藝節(jié)點(diǎn)是7納米。我們沒有選擇7納米，而是選擇的6納米，這是因?yàn)椋?納米對(duì)于EUV的使用達(dá)到了一個(gè)更加成熟的新節(jié)點(diǎn)，它所體現(xiàn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常之充分。
用數(shù)字來體現(xiàn)這種量化的優(yōu)勢(shì)，相比上7nm，6nm EUV晶體管密度提高了18%，這將使芯片單位面積內(nèi)集成更多的晶體管，芯片功耗降低8%，可提供更長的續(xù)航時(shí)間。
從長遠(yuǎn)來看，紫光展銳能夠降低成本。臺(tái)積電已經(jīng)說了，6nm將會(huì)在很長一段時(shí)間扮演重要角色。楚慶也說了，流片6nm的芯片成本至少2億美元。把雙方的表態(tài)合起來看，就可以明白，雖然紫光展銳首款6nm EUV的成本高達(dá)2億美元，但未來使用這個(gè)工藝的IP在很長一段時(shí)間仍能夠復(fù)用，未來也就能夠節(jié)省很多開發(fā)成本。從紫光展銳整體的5G戰(zhàn)略而言，無疑一個(gè)降低風(fēng)險(xiǎn)和增加收益的選擇。
據(jù)悉，虎賁T7520將會(huì)在年內(nèi)量產(chǎn)。
5G覆蓋能力提升1倍，功耗降低35%
6nm EUV能夠帶來的是整顆SoC性能和功耗的提升，具體到5G，新一代的平臺(tái)又帶來了哪些提升？在接受雷鋒網(wǎng)(公眾號(hào)：雷鋒網(wǎng))等媒體采訪時(shí)，紫光展銳執(zhí)行副總裁周晨明確，虎賁T7520集成的5G調(diào)制解調(diào)器并非春藤V510，而是基于新一代的馬卡魯平臺(tái)。但他并未透露新一代5G基帶的具體名稱。
紫光展銳執(zhí)行副總裁周晨
不過，新一代平臺(tái)的5G功能顯然更強(qiáng)大和更實(shí)用。這其中的一大亮點(diǎn)是，虎賁T7520集成的全場(chǎng)景覆蓋增強(qiáng)5G調(diào)制解調(diào)器支持5G NR TDD+FDD載波聚合，以及上下行解耦技術(shù)，可提升超過100%的覆蓋范圍。
載波聚合有什么意義呢？楚慶解釋，對(duì)于移動(dòng)的場(chǎng)景，比如在高速公里上的汽車或者高鐵上，F(xiàn)DD就非常有優(yōu)勢(shì)。如果是在高密度通信的場(chǎng)景，TDD在頻譜的利用率上又能展現(xiàn)出無可比擬的優(yōu)勢(shì)。
高通上周發(fā)布的最新一代基帶驍龍X60的特性之一也是支持TDD與FDD載波聚合。
除此之外，紫光展銳還有一項(xiàng)特別重要的創(chuàng)新。楚慶說：“上行增強(qiáng)技術(shù)也是虎賁T7520的一個(gè)特別重要的創(chuàng)新，我們?cè)鰪?qiáng)了上行發(fā)射功率，里邊包含了一些新的幀技術(shù)把它增強(qiáng)，增強(qiáng)后使上行跟下行信號(hào)質(zhì)量一樣好，即便是鋰電池支持的小型無線裝備，也能夠跟公平電支撐的基站相媲美。”
這個(gè)技術(shù)可為小區(qū)近點(diǎn)提升60%上傳速率，解決了增強(qiáng)VR、4K/8K超高清視頻直播等業(yè)務(wù)需要更大上行帶寬的痛點(diǎn)。
周晨也介紹，“使用5G時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)在某一個(gè)位置上我們看到手機(jī)上顯示的信號(hào)挺好，但就是感覺不通暢。這是因?yàn)樵诟哳l段下手機(jī)發(fā)射功率和基站功率不一致，導(dǎo)致有些點(diǎn)能收到基站的信號(hào)，但數(shù)據(jù)發(fā)不到基站。而我們的全場(chǎng)景覆蓋增強(qiáng)技術(shù)，能讓用戶能夠明顯感覺到基于我們的全場(chǎng)景覆蓋增強(qiáng)技術(shù)，在數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)的體驗(yàn)上能夠做到上行增加了100%的覆蓋，做到上下行是平衡的?！?/p>
但是，如果功耗隨著性能的增強(qiáng)而增加，將是消費(fèi)者無法接受的。不過紫光展銳給出的數(shù)據(jù)顯示，虎賁T7520相比上一代虎賁T7510可，5G數(shù)據(jù)場(chǎng)景下整體功耗降低35%，5G待機(jī)場(chǎng)景下功耗降低15%。
功耗的降低主要來源于三個(gè)方面的技術(shù)提升。周晨接受采訪時(shí)說：“首先是得益于我們采用的最先進(jìn)6nm EUV工藝，這帶來了至少8%的功耗降低。其次，多模融合把5G和前年幾代通信技術(shù)都做了很好地融合，這個(gè)融合在前一代馬卡魯平臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升，升級(jí)的融合架構(gòu)下能夠體現(xiàn)出最好的性能和穩(wěn)定性和功耗。還有，我們有非常多細(xì)致的分配技術(shù)來匹配不同的場(chǎng)景，并且運(yùn)用了AI的技術(shù)，對(duì)5G基帶也進(jìn)行了智能分配，來達(dá)到功耗降低的效果。”
楚慶補(bǔ)充，“降低功耗首先是需要更高效的硬件，但最終決定用戶體驗(yàn)很大程度取決于軟件。需要軟件做到精準(zhǔn)判斷，根據(jù)不同的場(chǎng)景調(diào)配不同的資源。我們使用了AI技術(shù)對(duì)場(chǎng)景做智能的判斷，希望5G手機(jī)的續(xù)航能夠和4G一樣甚至更長。”
NPU性能可達(dá)8TOPS以上
紫光展銳去年8月發(fā)布虎賁T710應(yīng)用處理器的時(shí)候，其AI 跑分曾在蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院AI Benchmark跑分榮登榜首。而最新發(fā)布的虎賁T7520集成的是新一代NPU，相比上一代平臺(tái)，算力大幅度提升，同時(shí)通過創(chuàng)新的架構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了更優(yōu)的功耗。官方說法是，能效相比上一代提升超過50%。
周晨透露，虎賁T7520 NPU提供的性能比4TOPS至少大一倍。
為什么需要這樣的AI算力？從目前的情況看，5G會(huì)帶來分辨率更高的各種實(shí)時(shí)高清視頻，AR、VR也被看好會(huì)隨著5G的普及而爆發(fā)。周晨說：“從技術(shù)的角度講，要做到實(shí)時(shí)高清視頻的分割或其他處理，至少需要4TOPS以上的能力，并且AI應(yīng)用還會(huì)疊加，這樣就需要更高的AI算力。我們定義虎賁T7520的時(shí)候考慮的是未來兩三年的需求，所以我們提供了這樣的AI性能?！?/p>
雷鋒網(wǎng)我此前也報(bào)道，Arm去年推出的AI IP就提供的是1-4TOP/s的算力。
與5G基帶一樣，如何才能實(shí)現(xiàn)更高AI性能的同時(shí)控制好耗也是一大挑戰(zhàn)。對(duì)此，周晨表示：“我們對(duì)手機(jī)主要的場(chǎng)景用到的模型做了整體的分析后發(fā)現(xiàn)，對(duì)性能訴求最強(qiáng)的是實(shí)時(shí)性的某些圖像視覺類的算法。在這些算法持續(xù)工作的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量的能量和熱，對(duì)性能會(huì)產(chǎn)生影響。我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)就針對(duì)于這一類的場(chǎng)景做了更多的硬件級(jí)的工作，用專用硬件電路確保對(duì)性能要求特別高的場(chǎng)景有更高效率，最后得到相對(duì)更好的能效比。”
紫光展銳將推動(dòng)5G手機(jī)的普及
可以看到，紫光展銳最新一代5G SoC，雖然CPU、GPU、基帶并非業(yè)界最頂級(jí)，但依舊展現(xiàn)出了不俗的競(jìng)爭(zhēng)力。這當(dāng)然與紫光展銳的定位和目標(biāo)有關(guān)，楚慶表示，“紫光展銳的5G技術(shù)跟一線廠商是同一條線，但我們進(jìn)入市場(chǎng)的目標(biāo)不一樣，有一些廠商屬于高舉技術(shù)大旗引領(lǐng)式，紫光展銳是為最大多數(shù)用戶服務(wù)，這是我們的定位?！?/p>
目前紫光正在用其第一代5G解決方案虎賁T7510（春藤V510 + 虎賁T710應(yīng)用處理器）推動(dòng)5G的普及。這一方案已經(jīng)被搭載到海信5G手機(jī)F50上，這款手機(jī)也即將上市。
另外，采用春藤V510的中國聯(lián)通自有品牌5G CPE VN007也已經(jīng)推出，這款CPU能同時(shí)支持4G /5G無線及有線方式上網(wǎng)，內(nèi)置5G全頻段天線，支持n78/n41/n79等5G主流頻段，基本實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)覆蓋，下載速率可達(dá)2.3Gbps，環(huán)形布局設(shè)計(jì)，360度信號(hào)覆蓋，售價(jià)僅為999元。
除此之外，OEM廠商和解決方案提供商基于春藤510開發(fā)的終端形態(tài)還有模組、MiFi、機(jī)頂盒、AR 、VR、IP攝像頭、工業(yè)網(wǎng)關(guān)、直播機(jī)、自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸輛（AGV）、無人機(jī)等。在2020年將有數(shù)十款搭載春藤V510的5G終端實(shí)現(xiàn)商用。
至于虎賁T7520正式的商用時(shí)間，楚慶表示：“虎賁T7520正在制定市場(chǎng)策略，另外，我們要聽客戶的意見什么時(shí)候合適對(duì)外宣布?！?/p>
那么，等到首款6nm EUV 5G SoCial量產(chǎn)，性能和體驗(yàn)更好的虎賁T7520大規(guī)模應(yīng)用，5G整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)更成熟之時(shí)，我們就將迎來5G手機(jī)的大規(guī)模普及。