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華為、蘋果爭「世界首款7納米」,台積電:穩了!

新智元AI WORLD 2018世界人工智慧峰會

倒計時6

新智元將於9月20日在北京國家會議中心舉辦AI WORLD 2018世界人工智慧峰會,計算機視覺領域先驅、約翰霍普金斯大學認知與計算機科學系教授Alan Yullie將親臨會場,發表主題演講《深度網路及更多:大數據不是萬能的》。隨著計算機視覺技術的發展,如何利用小數據乃至無數據解決特定應用場景問題,將是最新的一個關鍵點,歡迎到現場交流!

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新智元報道

來源:IEEE Specturm,DigitTimes 等

新智元編輯部

【新智元導讀】「穩了」,余承東在蘋果發布會後說;華為終端公司則「感謝」蘋果,「給了我們做英雄的機會」。蘋果A12和華為麒麟980,究竟誰才是「全球首款7納米手機晶元」?如果非要點名指姓說一家,那就是生產這兩款晶元的台積電。

「穩了」!

昨天,在蘋果2018秋季新品發布會剛剛結束後的凌晨3點零1分,華為消費者BG CEO余承東在微博上發文:「穩了,我們十月十六日倫敦見!」

10月16日,倫敦,正是華為下半年旗艦機 Mate20 系列的發布時間和地點。

隨後,「華為終端公司」微信號發布海報,標語為——「謝謝你,給了我們做英雄的機會」。

這簡直就像某老壇酸菜牛肉麵的廣告最後直接說別人抄襲一樣,華為要表達的意思也再明顯不過。

今年,蘋果的新品外觀雖無太大新意,價格反而讓人「驚喜」:「廉價版」iPhone XR起售價6499元,頂配版iPhone XS MAX則高達12799元。

缺乏新意卻昂貴的蘋果新品,可能讓中國消費者有更多的興趣關注國產手機。在這樣一個日子裡,華為這一波操作不僅引起輿論熱議,熱心網友還紛紛在線激情P圖,為華為助威,順帶把華為送上了微博熱搜。

蘋果A12 vs 華為麒麟980:究竟誰才是全球首款7納米AI晶元?

這次輿論關注的一個最大焦點,是蘋果和華為雙方都在各自發布會上公開宣稱為「全球首款7納米手機SoC」的蘋果A12和華為麒麟980。

晶元決定了手機應用程序的種類和性能,先把誰是「全球首款」這個問題放在一邊,新智元根據公開資料,整理了A12和麒麟980的性能規格對比:

A12仿生:iPhone 迄今最智能、 最強大的晶元

蘋果的新款 A12 仿生晶元(A12 Bionic)由4 個 GPU 核心、6 個 CPU 核心以及 8 核心的 「神經網路引擎」組成,用於處理機器學習任務。

根據蘋果公司的說法,這種神經網路引擎每秒能執行 5 萬億次運算,是之前的八倍,消耗的能量只有之前版本的十分之一。

在開始拆解分析蘋果A12仿生之前,我們應該提一下去年A11仿生的重要升級也很重要。該處理器採用全新的性能控制器,允許 A11 同時運行所有六個內核,以實現密集型工作負載。蘋果在移動硬體領域真正改變了遊戲規則,這一事實鞏固了蘋果在智能手機處理器頂端的領先優勢。

回到A12仿生,在 CPU 核心中,有兩個是為性能而設計的,比前一代 A11 仿生晶元快 15%。其他 4 個 CPU 核心都是為提高效率而設計的,比 A11 仿生晶元節能最高達 50%。系統可以決定如何組合分配三種類型的核心,以最高效地運行任務。

A12仿生的GPU 為四核心,與 A11 仿生相比速度提升 50%。對於這個四核心的GPU,除了知道它是定製設計的外,現在還沒有任何公開架構細節。這個GPU最早出現在A8上,具有定製的著色器核心(shader core)和編譯器。蘋果去年正式與Imagination Technologies分道揚鑣,但早在那之前蘋果就開始著手自研定製設計。

最大的重頭戲是8核心的神經網路引擎,這是蘋果處理器升級的真正優勢。A11的神經網路引擎只有兩個核心,A12將其增加到8個——相應地,峰值性能增加到5 TFLOPS,即每秒執行 5 萬億次運算。這是8倍的提升,顯示出密集SoC的強大優勢。此外,A12的ISP(圖像信號處理器)也加持了神經網路引擎,新iPhone系列的智能HDR效果有了大幅提升。

八核心的

神經網路引擎

最後,半精度浮點數(16 位)也出現在 A12 上。 在 A8 之後,Apple 開始轉向 16 位,A12 的神經引擎也是如此。這使得晶元可以快速執行操作並節省電力。

神經網路引擎能力的提升,也增強了新 iPhone 的機器學習能力,包括發送信息、拍照、人像模式、AR 功能、甚至原彩顯示,都可以調用神經網路引擎進行學習優化。包括 Siri 在 iOS 12 中也擁有更強的學習功能,可以深度學慣用戶的使用路徑與習慣。值得一提的是,這些神經網路功能的運算調用,所消耗的電量僅為前代產品的十分之一。

AR 功能調用神經網路引擎

A12仿生的神經網路引擎也開放給 Core ML 平台,Core ML 運行速度比 A11 仿生提高 9 倍。開發者可將強大、實時的機器學習應用到自己的 app 中,讓學習在 iPhone 上即可進行。

VLSI 研究分析師 G. Dan Hutcheson 稱,A12 仿生晶元是 「一項令人印象深刻的壯舉」,他說該晶元 「表明沿著摩爾定律這條路走下去,對各廠家來說仍然有吸引力」。

麒麟 980:創造了 6 個世界第一

華為的麒麟 980 晶元於 8 月 31 日在柏林 IFA 2018 上亮相。它將 69 億個晶體管封裝在一塊 1 平方厘米的晶元上。


華為宣稱,麒麟 980 創造了 6 個世界第一:

全球最早商用的台積電 7nm 工藝的手機 SoC 晶元

全球首次實現基於 ARM Cortex-A76 開發的商用 CPU 架構,最高主頻可達 2.6GHz

全球首款搭載雙核 NPU

全球最新採用 Mali-G76 GPU

全球最先支持 LTE Cat.21,峰值下載速率 1.4Gbps,達到業內最高

支持全球最快 LPDDR4X 顆粒,主頻最高可達 2133MHz,同樣業內最高

具體來說,麒麟 980 是第一款使用基於 Arm Cortex-A76 處理器的晶元,與其前身 A73 和 A75 相比,性能提高了 75%,效率提高了 58%。

它有 8 個內核,2 個是基於 A76 的大型高性能內核,2 個同樣是 A76 的中等性能內核,以及 4 個基於 Cortex-A55 設計的小型高效內核。這個系統運行在 ARM big.LITTLE 架構的一個變體上,其中大型處理器處理即時、密集的工作負載,小型處理器負責持續的後台任務。

麒麟 980 的 GPU 組件稱為 Mali-G76,與上一代相比,它的性能提升了 46%,效率提升了 178% 的。麒麟 980 晶元還有一個雙核神經處理單元。用業界最常用的圖像識別速率做標準,使用雙核 NPU 的麒麟 980 每分鐘識別圖片的數量達到 4500 張,比 970 增加了一倍多。

華為還設計了一個名叫 「Flex-Scheduling」 的智能調度機制,能根據手機運行的應用智能地進行三級的調度,比如播放音樂就只需要一個小核,使用社交軟體就動用中核,當有很多大量的負載,比如玩大型遊戲時,就會使用大核。

蘋果華為相爭,台積電成最大贏家

很難說蘋果A12仿生和麒麟980誰是真正的「王者」。光看數據,蘋果強調每秒計算次數,華為強調圖像識別速度,誰更厲害可能要等 10 月 16 日搭載麒麟 980 的華為 Mate 20 系列正式發布,拿真機測評才知道。

不過,A12處理器最傲人的是神經網路引擎的強化,一下子比上代提升9倍,有網友認為相比980的NPU可能是碾壓級的。

蘋果A12也好,華為麒麟980也罷,如果非要指名點姓說一家,誰才是真正的「全球首款7納米晶元」,那答案則是生產這兩種晶元的台積電

台積電7納米晶元製作工廠。來源:Apple

事實上,現在的市場形勢對台積電非常有利。

全球第二大晶圓代工廠格芯 (Global Foundries) 上月底宣布,將無限期擱置7納米投資計劃。

格芯執行長 Tom Caulfield表示,執行此計劃的背後原因是:無法承受與三星和台積電的競爭壓力。該公司希望避免將其大部分研究和設備預算,投入到可能永遠無法獲得回報的工作中。

格芯的重要客戶是AMD,主要代工AMD的Ryzen、Radeon晶元。而此項宣布將使AMD將轉向台積電。

這對台積電來說也是一份意外之喜,據報道,AMD的相關訂單價值高達15億美元,但目前台積電是唯一量產7nm代工廠,未來兩三年還有可能增加到50億美元。

儘管其他有可能角逐霸主之位的三星和英特爾也曾表示預定在2018年提供代工業者7納米節點的對應技術,但台積電在這一方面仍處於領先位置。

為了摩爾定律「續命」,台積電也拼了老命

至於台積電本身,為了給摩爾定律「續命」,這家半導體巨頭也可謂是拼了老命。

在大多數人感嘆摩爾定律已經走向完結的當口,除了早早投入7納米工藝研發,並於2017年第二季度進入試產階段。

台積電使用DUV光刻的第一代7nm FinFET與此前10nm FinFET製程相比,7nm FinFET將可在晶體管數量不變的情況下使晶元尺寸減少37%,或在電路複雜度相同的情況下降低40%的功耗。

為了滿足聯發科、海思和高通等無晶圓廠客戶不斷增長的需求,台積電還提前在2018年第二季度將7納米工藝技術推向大規模生產。

據台灣當地媒體DIGITIMES今年6月報道,有消息人士稱,台積電已經收到越來越多的7納米訂單,還有更多的無晶圓廠客戶打算跳過10nm工藝,轉而直接使用7nm。

2016年,台積電就對外宣稱,預計投入250億美元,建設製造5納米工藝晶元的工廠,並計劃於2020年上半年推出5納米工藝的晶元。

不僅如此,台積電還表示,計劃在2022年之前籌建並運營全球首個3nm半導體晶圓廠,雖然有關其對環境潛在影響的公眾聽證會還在進行中,並且有可能減緩其計劃。

但無論如何,3納米已經逼近晶元上能容納晶體管數量的極限,再往下縮就不得不考慮電子的量子效應。IBM高管在日前在一次公開發表會議上說,3年內量計算機就將成為現實。

在摩爾定律這條路上,在代工廠這個商業模式上,台積電非常成功,現在以及未來幾年也將很輝煌,但良品率和研發投入高昂的5納米、3納米工藝,性價比是否真的值得?

最終,由此帶來的性能提升,以及費用增長,都將落到消費者身上。

新智元AI WORLD 2018世界人工智慧峰會

倒計時6

門票已開售!

新智元將於9月20日在北京國家會議中心舉辦AI WORLD 2018世界人工智慧峰會,邀請機器學習教父、CMU教授 Tom Mitchell,邁克思·泰格馬克,周志華,陶大程,陳怡然等AI領袖一起關注機器智能與人類命運。

大會官網:

http://www.aiworld2018.com/

活動行購票鏈接:

http://www.huodongxing.com/event/6449053775000

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