Contenu
- Spécifications HiSilicon Kirin 990
- Le premier SoC mobile 5G intégré de Huawei
- Une conception de cœur de processeur familière
- Kirin 990 GPU et NPU: la performance s'accélère
- Optimisation de la photographie de premier ordre
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- Pourquoi pas de Cortex-A77 ou de Mali-G77?
- À quoi s'attendre des téléphones Kirin 990
Lors du salon IFA 2019, HiSilicon de Huawei a dévoilé son dernier processeur d’application pour mobile, le Kirin 990. Ce chipset alimentera sans aucun doute la prochaine série de Huawei Mate 30, ainsi que le successeur du Huawei P30 Pro de l’année prochaine.
Après la Kirin 980 de l’année dernière, la 990 promet d’améliorer les performances de l’intelligence artificielle et les capacités de mise en réseau. Il existe également des améliorations de la performance bien connues, bien que peut-être pas tout à fait ce à quoi certains s'attendaient. Parmi les autres caractéristiques notables, citons une solution d’apprentissage automatique interne, le premier modem intégré 5G de la société et de meilleures capacités de traitement des images.
Le Kirin 990 se compare très favorablement aux chipsets actuellement sur le marché. Cependant, Huawei est toujours le premier à sortir du marché avec ses processeurs de nouvelle génération. Nous devrons attendre l’annonce du nouveau Snapdragon de Qualcomm vers la fin de l’année et de la prochaine génération de Samsung Exynos avant de tirer des conclusions sur la comparaison des smartphones phares de l’année prochaine.
Spécifications HiSilicon Kirin 990
Le premier SoC mobile 5G intégré de Huawei
Samsung a tenté de voler le tonnerre de Huawei avec son annonce Exynos 980 intégrée à la 5G, mais le Kirin 990 est le premier SoC mobile de premier plan à se vanter d’un modem 5G intégré. Il est également compatible multi-mode 4G / 5G, ce qui signifie que le Kirin 990 prend en charge les réseaux 4G et 5G dans un seul paquet et peut transférer des données simultanément sur les deux réseaux pour assurer une connexion solide.
Les modems intégrés présentent deux principaux avantages par rapport aux implémentations actuelles à deux puces. Le premier concerne la taille des circuits imprimés et du silicium, comme Huawei a tenu à le souligner lors d'une présentation. Le Kirin 990 occupe 36% moins d'espace qu'un combo Exynos 9825 et 5100 Modem ou un combo Snapdragon 855 et X50. Le deuxième avantage est que cette solution intégrée plus petite consomme moins d'énergie, ce qui signifie une durée de vie de la batterie plus longue. Le modem 5G est désormais étroitement associé à un ordonnanceur plus efficace et ne nécessite pas de second bloc de mémoire DRAM, ce qui permet de réduire les coûts et la consommation d’énergie.
Les bandes de fréquence mmWave du Kirin 990 ne sont pas prises en charge, ce qui est une omission flagrante. Bien que cela ne pose peut-être pas un problème, le chipset ne se rendra de toute façon pas aux États-Unis, très chargés en mmWave. Huawei indique que le Japon est le seul autre marché à adopter le protocole mmWave, et même dans ce cas, il le considère comme une fonctionnalité facultative plutôt que comme une fonctionnalité obligatoire dans son état actuel. Huawei a toujours son modem Balong 5000, si elle souhaite sortir un téléphone compatible mmWave, mais la technologie Sub-6GHz a déjà couvert Huawei en Chine et en Europe. En termes de vitesses, les téléchargements 5G culminent à 2,3 Gbps et les téléchargements peuvent atteindre 1,25 Gbps.
Il est intéressant de noter que Huawei propose des variantes 4G et 5G du Kirin 990. Le modèle 4G offre une vitesse de téléchargement de 1,6 Gbps, avec une agrégation de porteuses à 5 canaux et une MIMO 4 × 4. Il s’agit d’une stratégie flexible conçue pour réduire les coûts sur des marchés qui ne verront pas la 5G avant quelques années.
Une conception de cœur de processeur familière
Les conceptions de cœur de CPU Arm continuant de pousser les performances vers la classe des ordinateurs portables, les concepteurs de puces pour smartphones sont de plus en plus ingénieux dans la conception de clusters DynamIQ multicœurs. Tout comme le Kirin 980, le Kirin 990 offre trois domaines distincts d’horloge et de tension de processeur, que nous appellerons les grands, moyens et petits groupes. En fait, le design semble très similaire.
Le grand groupe abrite deux processeurs Arm Cortex-A76 plutôt que le dernier Arm Cortex-A77. La vitesse d'horloge atteint son maximum à 2,86 GHz, contre 2,6 GHz, ce qui, selon Huawei, se traduit par une victoire d'environ 10% sur le Snapdragon 855 de Qualcomm. Au milieu, nous voyons deux autres noyaux Arm Cortex-A76 avec une vitesse d'horloge maximale de 2,36 GHz. . C’est une amélioration notable par rapport à l’horloge à 1,9 GHz de l’année dernière et le changement le plus important apporté à la configuration du processeur. Huawei note que l'amélioration des performances des cœurs intermédiaires améliore l'expérience utilisateur dans de nombreux types d'applications couramment utilisés. La société revendique toujours une efficacité énergétique inégalée.
Le coeur du processeur central est très important pour les utilisations quotidiennes
Dr Benjamin Wang - Huawei
Enfin, le petit groupe comprend quatre cœurs familiers Cortex-A55 basse consommation. Ces cœurs sont utilisés par les processeurs mobiles de tous les fabricants pour gérer les tâches en arrière-plan et à faible consommation d'énergie avec une efficacité énergétique maximale. Le choix d'une vitesse d'horloge de 1,95 GHz signifie que ces cœurs peuvent gérer des tâches plus exigeantes, mais la plupart d'entre elles seront déplacées vers le cluster du milieu pour une exécution plus rapide. En ce qui concerne le cache, la configuration est identique à celle du Kirin 980 pour tous les cœurs.
La Kirin 990 conserve la conception de cluster 2 + 2 + 4 introduite avec la Kirin 980. Les performances haut de gamme ont été étendues grâce à une accélération accrue de la vitesse d'horloge résultant des optimisations et à la familiarité de Huawei avec le Cortex-A76. En attendant, l'efficacité énergétique est maintenue grâce à l'utilisation de grappes moyennes et petites hautement optimisées. Cependant, les surcharges de l’horloge poussent les processeurs à leur limite, nous allons donc surveiller de près les répercussions sur la consommation d’énergie.
C’est un peu décevant de ne pas voir les derniers cœurs Arm Cortex exposés dans la Kirin 990. La société semble satisfaite des performances de son processeur, ce avec quoi je ne suis pas en désaccord. Huawei a plutôt choisi de se concentrer sur d'autres priorités. Outre l’inclusion de la 5G, le Kirin 990 apporte d’importants changements à sa configuration GPU et NPU.
Huawei semble se contenter de la conception de son processeur, se concentrant plutôt sur de meilleures performances dans d’autres pays
Kirin 990 GPU et NPU: la performance s'accélère
Comme pour la CPU du Kirin 990, la conception du GPU comprend les mêmes cœurs Arm Mali-G76 que l’année dernière. Ici, pas de trace du dernier Mali-G77. Cependant, Huawei a consacré cette fois beaucoup plus de surfaces en silicium à la performance graphique, avec 16 cœurs Mali-G76 à l’intérieur.
Cela excède les 10 cœurs utilisés dans son produit de génération précédente, ainsi que les 12 cœurs Mali-G76 à l'intérieur de l'Exynos 9820 de Samsung. Huawei affirme également que le Kirin 990 surpasse de 6% les performances et 20% des tests de performance du Snapdragon 855. efficacité énergétique. Les gains d’efficacité proviennent de l’utilisation d’un grand nombre de cœurs GPU mais avec une horloge plus basse. Le Kirin 990 GPU n’a qu’une fréquence de 600 MHz, contre 720 MHz pour le Kirin 980.
Le fait d'inclure plus de cœurs permet à Huawei d'abaisser l'horloge du processeur graphique à 600 MHz pour une efficacité énergétique améliorée
Une implémentation de GPU Mali-G76 MP16 est un investissement lourd dans le domaine du silicium graphique. Le SoC ajoute à cela un nouveau «cache intelligent» de mémoire ou un cache système, comme Qualcomm l’appelle dans Snapdragon 855. Ce cache est conçu pour décharger la bande passante mémoire lors de l’exécution d’applications exigeantes, telles que les jeux, et est partagé entre le CPU, le processeur graphique et NPU. Huawei affirme que cela peut réduire de 15% les besoins en bande passante DDR et améliorer la consommation d'énergie de 12%.
Enfin, le Kirin 990 dispose d’une version améliorée du planificateur basé sur l’IA du Kirin 980. Ce logiciel équilibre la consommation énergétique et les performances du processeur, du processeur graphique et de la mémoire DRAM, en anticipant la trame suivante afin de prévoir l'équilibre des ressources requis pour une efficacité et des performances énergétiques optimales. La technologie fonctionne sur tous les jeux, il n’ya donc pas d’optimisation par application. Il est intéressant de noter que le planificateur non seulement adapte les vitesses d'horloge, mais gère également de manière dynamique les tensions de base pour une gestion de l'alimentation plus précise.
Le Kirin 990 est une très grosse victoire pour les joueurs mobiles Huawei et Honor.
Le Kirin 990 est le premier SoC de Huawei à présenter son architecture interne NPU DaVinci. Cette conception est initialement apparue dans le Kirin 810 de taille moyenne plus tôt cette année.
La 990 dispose d'une petite centrale nucléaire pour les applications permanentes et d'une grande centrale nucléaire pour les charges de travail plus exigeantes. En fait, la variante 5G du Kirin 990 dispose de deux grands noyaux NPU pour encore plus de puissance de traitement. Le but du jeu est de trouver le meilleur équilibre entre efficacité énergétique, la petite NPU offrant une amélioration de l'efficacité énergétique jusqu'à 24 fois supérieure pour des charges de travail telles que la reconnaissance faciale avec déverrouillage d'écran.
Les noyaux NPU, grands et petits, reposent tous deux sur la même architecture, qui va des périphériques ultra-basse consommation aux serveurs en nuage. L'architecture comprend trois unités de traitement pour les opérations scalaires, vectorielles et cubiques. Le processeur de cube est spécialement conçu pour les opérations de multiplication-addition (FMA) et d’accumulation multiple (MAC) communes. La NPU prend en charge les nombres à virgule flottante 16 bits et 8 bits.
La Kirin 990 n’a pas peur des performances d’apprentissage automatique. En fait, Huawei affirme qu’il s’agit de la NPU la plus puissante du secteur mobile, du moins lorsqu’elle utilise la norme de référence de l’ETH AI. La conception DaVinci offre une amélioration de performance de 1,88 fois par rapport à la double NPU à l'intérieur du Kirin 980.
Optimisation de la photographie de premier ordre
Les téléphones phares de Huawei ont acquis une solide réputation basée sur d’excellentes capacités photo. Cela s’explique en partie par le processeur de signal d’image (FAI) de Huawei, qui entre dans sa cinquième génération avec le Kirin 990.
Le dernier fournisseur de services Internet de Huawei augmente de 15% le débit tout en réduisant de la même manière la consommation d’énergie. La fonctionnalité la plus convaincante de cette mise à niveau réside dans l’amélioration considérable des capacités de réduction du bruit: 30% pour les images et 20% pour les vidéos. Ceci propulse davantage la photographie en basse lumière de Huawei au sommet du marché.
Il s'agit du premier SoC mobile doté de la technologie de réduction de bruit BM3D de qualité DSLR intégrée.
La clé de ces améliorations provient de l’introduction de la prise en charge matérielle de la réduction de bruit par filtrage et filtrage (BM3D) par filtrage par blocs (une première pour les smartphones). Cette technique est généralement associée aux appareils photo reflex numériques. Il s’agit d’un puissant algorithme de réduction du bruit qui peut être exécuté presque en temps réel. Le Kirin 990 accélère BM3D en exécutant l'algorithme sur le fournisseur de services Internet avec un matériel dédié. En logiciel, le même algorithme fonctionnerait simplement trop lentement et consommerait trop d'énergie.
Le Kirin 990 prend en charge les appareils photo jusqu’à 64 mégapixels. La société ne semble pas trop inquiète de l’idée que des téléphones-appareils photo de 108 MP apparaîtront bientôt sur le marché. Pour les amateurs de vidéo, le Kirin 990 prend désormais en charge l’encodage et le décodage 4K à 60 images / seconde. La puce met également en œuvre des technologies améliorées de réduction du bruit dans le temps, dans l'espace et sur la fréquence.
Pourquoi pas de Cortex-A77 ou de Mali-G77?
La grande question qui pèse sur le Kirin 990 est de savoir pourquoi n’utilise-t-il pas le dernier processeur Cortex-A77 d’Arm ou le processeur graphique Mali-G77? Une question importante lorsque Samsung et MediaTek proposent des produits bas de gamme utilisant ces composants.
Lorsqu'on lui a demandé, Huawei a souligné deux raisons principales: les objectifs d'efficacité énergétique et les performances sous-optimales sur 7 nm.
S'adressant au Dr Benjamin Wang de Huawei, il a noté que les ingénieurs évaluaient les modèles Cortex-A77 et Mali-G77 par rapport à sa sélection actuelle et avait constaté que, pour la même performance, ces deux processeurs consomment plus d'énergie. Les noyaux Mali-G77 et Cortex-A77 sont également légèrement plus grands que les noyaux G76 et A76 respectivement. En ce qui concerne le processeur graphique, Huawei souhaitait avoir plus de cœurs pour réduire la tension d'horloge et améliorer l'efficacité, ce qui, selon elle, donne de meilleurs résultats que le passage au G77. Au lieu de cela, Huawei considère que 5 nm est un nœud bien plus approprié pour ces puces de nouvelle génération. Nous devrons attendre la prochaine étape avant que Huawei n’adopte ces cœurs.
Si vous souhaitez utiliser pleinement l’A77, nous pensons que le processus à 5 nm est indispensable.
Dr Benjamin Wang - HuaweiEn plus de ce qui précède, le Dr Wang a noté que les ingénieurs de Huawei connaissaient très bien leurs conceptions A76 et G76 au cours des deux dernières années. Plutôt que de travailler à partir de zéro sur un nouveau design, Huawei a réussi à extraire des performances supplémentaires et à optimiser certaines parties du Kirin 990 pour atteindre des performances supérieures. Il a comparé le Cortex-A77 à 2,2 GHz de Samsung de l’Exynos 980 à l’A-76 du Kirin 990 à 2,86 GHz et revendiqué une performance de 10% pour le Kirin. Cela semble prometteur, mais j'ai encore des questions en suspens sur la performance durable et la consommation électrique avec ces horloges très hautes.
Huawei suggère de ne pas toujours utiliser les dernières pièces pour atteindre vos objectifs de conception. L'entreprise est convaincue que le Cortex-A76 et le Mali-G76 sont les meilleurs composants d'efficacité énergétique et de performances adaptées à l'utilisateur lors de la fabrication à 7 nm. . Il sera intéressant de voir si les rivaux de Huawei ne sont pas d’accord quand ils lancent leurs propres produits phares. Nous ne pouvons pas non plus oublier que le différend commercial en cours entre la Chine et les États-Unis a également joué un rôle dans les accords de licence de Huawei.
À quoi s'attendre des téléphones Kirin 990
Huawei est de plus en plus ambitieux avec la gamme Kirin et la 990 marque un autre lot d'importantes premières pour l'industrie des puces mobiles.
En tant que premier SoC phare 5G intégré, Huawei a donné le ton pour les appareils livrés fin 2019 et 2020. La 5G est désormais la norme dans le haut de gamme, enfin pour ce qui est de la prise en charge du sous-6 GHz. Le Kirin 990 continue également de faire progresser l'imagerie mobile et l'apprentissage automatique / l'IA. Ce sont des fonctionnalités essentielles qui permettent à ses combinés de rester au top.
Du côté des processeurs et des GPU, le chipset frappe toutes les notes, même s’il n’a pas de nouvelles pièces fantastiques à vanter. Sur le plan des processeurs, une amélioration modeste des performances fournira certainement toute la puissance dont vous aurez besoin pour les tâches quotidiennes. Pour les joueurs, la conception GPU plus grande et plus efficace de Huawei comble l’écart sur ses concurrents. Au moins pour l'instant.
La très attendue série Huawei Mate 30 sera certainement la première à arborer la Kirin 990. Pour ma part, je suis impatiente de mettre à l’épreuve la dernière puce de Huawei.
