麒麟710/710F/710A/710H高能效原理分析

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麒麟710/710F/710A/710H高能效原理分析

2024-07-14 17:48:27| 来源: 网络整理| 查看: 265

额……老铁们,我图吧老捡垃圾的了。最近咱在麒麟9000S发布之前入手了麒麟710A 710F的手机,发现其芯片整体性能水平虽然不如垃圾佬22年捡垃圾来的麒麟990高,但是能效却意外地很高。

比如垃圾佬的麒麟710F手机配的杂牌鼓包电池这么多年过去了都能轻易实现充满电之后续航3天,而麒麟710A手机也可以实现3天一充,且即使是用来大战原神也有很长的续航,可以轻易实现在火车上打完每日清体力,打完周本打活动,随便配个20000mAh就能告别续航焦虑(相对的,麒麟990完成同样的需求20000mAh可能就不太够,尤其是平板)。

所以简单来说完成同样的任务其实麒麟710A是更省电的,尤其是和麒麟710同时期的960 970对比那就更是如此。

前作:

【图吧杂谈】为什么说麒麟710A是个好芯片?

【图吧杂谈】麒麟990的主频提升是因为工艺吗?(附龙芯频率上不去原因补充)

麒麟960/970功耗翻车原因分析

咱提到了麒麟710F/710A相比麒麟960 970能效更高的原因主要是工艺,现在咱就来基于实物全面分析一下原因。

首先这里简单给各位演示一下海思麒麟从930开始的进化史,估计大多数人也是从这时候开始上车华为的,咱家当时是买了台华为的M2平板花了1600块钱还是1400忘了,低配应该是1400。然后这个平板并没有小米平板的睡死问题也没有当时的千元寨板的触屏失灵+刷参数问题(指刷RAM刷ROM包括用联发科的看上去CPU核很多的芯片之类的),一直活到了现在还能用。

麒麟930其实是初代冰麒麟,相比麒麟920 925发热低很多,这个芯片的发热平板完全可以压得住,不像骁龙800用平板时间长了都会过热,手机更是完全没法看日常过热缩肛。当时的麒麟芯片其实也没什么秘密,就是架构能效高+工艺不翻车

麒麟930是采用4×A53e+4×A53,其中A53e是华为自研的A53升级版,其性能接近A57,但是能效远远高于A57,而且性能功耗平衡

所以麒麟930作为初代冰麒麟使用自研的A53e击败当时同时代的高通+三星A57芯片也算是一代佳话了。

到了麒麟950/955这代华为再接再厉,通过更换16nm工艺将A72核心拉到了2.5G,而且能效不低功耗控制出色,虽然T880 GPU性能性能相比同时代其他产品略差,但是作为手机华为P9的续航是合格的咱在使用华为P9的那些年中基本告别了充电宝没有续航焦虑。

这里其实主要得归功于咱用的华为P9移动版并没有外挂基带+麒麟955使用的工艺其实是TSMC 16nm初代FF+工艺,它其实相比后来的16nm工艺要好得多。

而麒麟960就没这么好运了,麒麟960是非常标准的火麒麟,它的功耗相比麒麟955几乎翻了倍,由于功耗过高散热跟不上导致当时出现了比闪存抽奖更麻烦的虚焊闪屏问题,而且续航雪崩。

麒麟960相比麒麟950虽然性能得到了提升,但是能效却并没有提升。结果导致了功耗飙升,用户的实际体验并没有比麒麟955好。手机功耗过高烫手续航雪崩无论什么时候对于用户来说都不是好事,但是遗憾的是华为在那时候并没有选择。TSMC拒绝提供麒麟950/955同款16nm FinFet+工艺,只能用缩水的16nm FinFET Compact工艺,导致芯片的能效翻车。

到了麒麟960这代海思官网已经不标注工艺了。

前作咱就提到过麒麟960的能效翻车其实和台积电的偷工减料工艺其实是有相当大的关系的。

顺带说下国产X86中兆芯KX6000的TSMC版本16nm芯片用的也是这个FinFET Compact(FFC)工艺,这就能解释为什么标称16nm的芯片能效看上去并没有16nm的GTX1060那么好了。因为10系显卡的16nm工艺使用的仍然是麒麟955同款的16nm FinFet+(FF+)工艺,是远远比使用三星14nm的GTX1050 1050Ti能效更高的。

咱之前就被坑买过1050的笔记本,结果发现这个GPU功耗比8750H的六核CPU还高。此14nm非彼14nm,英特尔的14nm能效还是没啥大问题的相比TSMC 16nm FF+都不差,更是远强于TSMC 16nm FFC,所以从工艺来看兆芯KX6000的能效并不算高情有可原。

不过兆芯依然通过优化处理器设计在不更换工艺的前提下将处理器能效提升了60%,这意味着即使工艺很差依然可以通过优化设计改善芯片的能效,所以个人认为麒麟960的翻车除工艺以外海思并没有足够的时间优化设计就将芯片仓促上市责无旁贷。

不过优化设计需要的时间雀食也过长了,兆芯在22年才完成KX6000G,距离KX6000发布已经过去了3年。

这时间再过一年新架构的KX7000都已经要发布了。所以从商业角度来讲放弃优化芯片直接选择迭代也是合理的选项。

到了麒麟960这代海思依然没有太好的运气,TSMC分配的是10nm答辩工艺,导致麒麟970虽然CPU依然使用号称高能效的A73甚至频率都没动结果功耗依然居高不下。

虽然相比麒麟960功耗略有降低,但是TSMC 10nm FinFet工艺并不怎么样,结果导致麒麟970的能效依然不高,所以麒麟970的功耗依然无法和麒麟950 955时代相比。

所以海思官网的麒麟970标称工艺只写了10nm,这也不是什么值得宣传的工艺。

不过如果各位仔细看这里的话就能明白海思在那个时候也并不是什么都没有做,首先CPU部分麒麟960依然使用的是r0p1的旧步进,而麒麟970已经换了r0p2的新步进了,并不是一点没动,而且GPU部分也从G71更换了G72,相比前代麒麟960的Mali G71 MP8来说970的12 core Mali-G72堆核降频了,这个操作无疑是正确的,如果工艺拉跨不适合跑高频的话就堆核降频,这其实是正招。提升性能未必一定要提升主频,堆核降频也能完成一样的目的,所以图吧人手一颗几块钱包邮的E5不知道什么是对手,双核就算超冒烟了也打不过10核。

而这里就是麒麟710F了,它的A73 CPU步进其实和麒麟970是同样的r0p2,所以在修订版本来看其实麒麟710是比960先进的。

初代的麒麟710/710F其实频率相比麒麟960 970并没有低多少。CPU 2.9G和2.36G只差了7%,小核的1.71G和1.84G的性能差距也可以忽略不计。

这里主要看GPU,麒麟710由于没有960 970的旗舰BUFF所以并不需要堆GPU规模。结果就是它使用的是Mali-G51 MP4的GPU,规模其实并不高和麒麟955的GPU差不多但是更新更先进一些。

这样就极大的降低了GPU的待机功耗,毕竟更小规模的核心就意味着更少的晶体管就能更容易有更低的待机功耗。各位如果不能明白这个概念可以参考GTX1650的四种版本,不同规模的GPU核心砍下来的1650功耗、编解码性能、显存都是不一样的。

只有TU106/116核心的GTX 1650才是基于图灵的最新NVENC解码器,其余两款GTX 1650都是Volta平台的老NVENC解码器。

然而原有的GPU规模越大砍掉的流处理器数量越多显卡的功耗就越高,所以从能效的角度来看就越低,因此垃圾佬即使是捡垃圾也不愿意买砍过核心的GTX750和950这种,除非是像AMD 7850这种不砍核心功耗就会很高的显卡。

对于手机来说GPU是也有刀法的问题的,在旧麒麟的末期海思就提供了砍GPU的麒麟9000E和990E,对于芯片本身来说能效肯定是下降的因为有晶体管因为存在缺陷所以不工作但是耗电,但是对于散热有限的情况下由于不工作的核心无负载所以发热较低可以通过提高芯片的频率来补偿这个性能损失,比如GTX670超公版当初不少就是通过超频实现用少一个SMX单元的GK104核心达到和GTX680同样的性能的。

所以芯片的这个设计还是很有意思的,原生设计规模越大理论上良率就越低成本越高,而目前的情况来看芯片的大量面积其实还是在GPU和缓存上的,所以在设计上如果直接降低规模就能有效降低芯片所需晶体管数量从而降低功耗。

顺带说下G51的能效似乎也比G72更高,所以能实现在更低的功耗下提供更高的性能,虽然麒麟710的GPU规模不大,但是性能还是有的,跑分比麒麟955不差:

麒麟710A虽然是低端芯片相比P9 PLUS 麒麟955上的GPU依然性能更好

另外麒麟710已经实装了双卡4K VoLTE全网通,这是麒麟970档次的基带,比麒麟960单卡4G强。而且ISP也实装了AI,这些都是过去不具有的。

TSMC的12nm制程工艺也解决了过去16nmFFC和10nm的答辩工艺功耗翻车的问题,根据实际情况来看,12nm FFC终于达到了早期16nm FF+的性能水平,而且晶体管密度更高。

所以各位一定要明白过来芯片产品标称工艺多少nm不能直接等同于工艺水平,一定要看具体的工艺

要研究芯片产品的水平如何各代工厂的工艺水平是一定绕不过去的,千万别学隔壁知乎用户搁这一边大谈工艺对芯片频率的影响另一边一问就露馅,答出个典中典的台积电14nm出来

台积电的工艺节点就在官网上放着,随便查一下就能知道具体有没有相应的节点。如果不愿意查也没关系,垃圾佬很愿意代为科普。

TSMC近代工艺整理更新预定

所以麒麟710/710F/710A/710H本身从设计方面就并没有原生的过于追求极限性能带来能效问题,实际上和麒麟930那年代一样回到了性能功耗平衡的一个状态,一个好的芯片产品既要有足够的性能保证满足使用需求又需要考虑功耗,不能顾头不顾腚,芯片性能上去了能效不要了功耗翻车烧闪屏虚焊掉WIFI那就真是为发烧而生了。只不过有些厂家的芯片设计可以自行完成能决定自己的产品要使用的是什么芯片,有些厂家并没有设计制造芯片的能力所以能用什么样的芯片完全身不由己,有些厂家意识到这点想要有自己的芯片结果最后依然有心无力解散研发团队放弃项目收场。自研并不是为了自研而自研,而是为了通过更低的成本得到更好的产品。如果自己自研了半天最后并没有解决卡脖子问题甚至还没有市场上的产品好用的话那么自研是没有意义的。所以各位消费者还是要保持理智不要看到“自研”就条件反射的花钱买,还要看实际产品水平,咱作为图吧垃圾佬看到大量用户被爆金币就感觉很乐,有些人买完之后根本就不是为了用而是为了给自己加BUFF,买完国潮显卡直接当大手办挂着欣赏了甚至没上过机,这是没有意义的。

回到麒麟710A,麒麟710A是海思真正试图尝试解决芯片制造卡脖子问题的机器,它使用SMIC 14nm FinFET工艺生产,但是芯片的面积是比TSMC 12nm的710/710F更大的。

没办法国产工艺就是落后,但是麒麟710F开始海思就已经尝试解决生产制造的卡脖子问题了,710F意味着芯片的封测是在大陆进行的,而不是由代工厂完成。而710A虽然芯片面积比710/710F更大甚至主频更低,但是由于继承了710的优秀设计加上SMIC的14nm工艺能效并没有那么差,所以生产出来的芯片依然是处于可用水平甚至能效不比TSMC差,这其实就已经是国产化的一大步了。毕竟有TSMC 16nm FFC和10nm这种金玉其外的答辩工艺珠玉在前,各位就能明白国产工艺能达到TSMC 12nm水平究竟是什么水平(相当于能效已经大差不差只差密度了)。

芯片的面积和晶体管密度其实对于用户来说并没有什么意义,这只对于生产阶段的成本核算有意义。对于用户来说同样规模的芯片面积越大反倒越不容易积热,除了费点导热硅脂以外其实是好事(反过来说芯片面积低用户通常可以买到更便宜的芯片而且更省硅脂,这也是个取舍)。所以咱当时看到麒麟710A的功耗和能效的时候感觉是很意外的,国产工艺生产出来的芯片居然可以达到比麒麟960和970不差的水平,这进步速度雀食有点出乎意料(更重要的是它还很便宜当时只要300包邮)。更意外的是买完这个麒麟710A手机没多长时间基于国产工艺的新麒麟就出现了,而且比14nm水平更高,且未来还会有更好的工艺出现,所以这才是最重要的。国产芯片的进程并没有断,过去龙芯吧小吧主彭东锋攻击龙芯以外的其他国产芯片一被掐脖子就翻白也是完全的无稽之谈,因此其实咱现在对这事也释怀了,毕竟被龙芯吧小吧主彭东锋攻击的其他国产芯片都不以为意,咱也自然不应该纠结。

(外网表格信息有误,麒麟980的A76核心并不是四核2.6G而是双核2.6G+双核1.92G)

咱还是唠唠上期咱说的这个麒麟990的频率提升是否是依靠工艺这事吧,其实并不是依靠工艺。就像咱前作说的一样,麒麟980的7nm工艺是和麒麟990完全相同的,晶体管数量还少一些,使用的也是寒武纪的NPU。

这里咱通过群友分享蹲到的160包邮的麒麟980手机的实机信息来看麒麟980和麒麟990的CPU步进还真不一样,这里麒麟980的信息来看已经使用了华为基于A76魔改研发的A76H了,但是修订版本是r1p0,GPU虽然是Mali-G76但是10核750Mhz,比990的16核700Mhz规模更小。

而麒麟990 4G在工艺不变的前提下将CPU大中小核频率全面提升靠的是改进CPU设计,这里可以看到修订版本已经是r3p0步进了,华为在麒麟930年代其实就有修改公版设计魔改架构的能力,到了麒麟980时代终于又开始魔改A76架构整出A76H这种华为版的设计了。

所以隔壁知乎用户把频率的提升归结为工艺提升有问题,而且问题不小。

只能说这种写文章都不参考现实资料搁这完全脑补臆测然后被人找到问题之后嘴硬拒不承认甚至贴吧水平都能看得出来问题,自己主动发贴吧被发现之后直接急了急了对贴吧用户重拳出击也是咱没想到的。咱搁海上看钻井船上井钻的那个金刚石钻头都没有一些人的嘴硬。

给各位看下麒麟990 5G的CPU步进更新,修订版本是r3p1,相比麒麟980 990 4G来说已经更新到了三代了。

海思麒麟的A76H经过了三步走每次设计改进都能提高频率,这其实就说明芯片设计已经可以抵消工艺劣势在工艺不变的前提下提高芯片能效从而提升芯片频率或者核心数提高性能了。把这个芯片频率或者性能低下甩锅给工艺是不现实的。龙芯的性能或者频率低从来不是能追溯到工艺的问题,同工艺的其他国产芯片产品都能实现有更高的频率或者更高的能效甚至更高的性能。

顺带说下紫光展锐的T760的A76就没有H后缀,紫光展锐源自展讯+锐迪科,目前似乎主要在研发NPU和基带,并没有CPU GPU架构设计能力。

不过这个CPU步进很新是r4p0,比麒麟990 5G的r3p1还要新。

结果就是紫光展锐的A76虽然使用了6nm EUV工艺,但是全核只有2.2G,主频较低。

即使是最新产品T820依然只能2.7G,达不到麒麟990的2.86G,这就是云泥之别。

紫光展锐的GPU甚至还使用的是比麒麟990那年头的G76更新的G77下位产品G57,结果产品的实际性能水平也就那么回事,加上大量的第三方组装厂为了省钱偷工减料配4G+64GEMMC和典中典720P屏幕以及出厂就放弃维护的垃圾系统,导致咱作为垃圾佬即使花265包邮就能弄到紫光展锐的双5G芯片手机也很难对它有什么溢美之词的评价,加上中兴还在大量使用KPI就更影响咱对其的印象。

所以还真不是垃圾佬被华为PUA,而是放眼其他国产芯片真就没啥可支持的。

目前咱得到的情报来看华为应该是把麒麟710A转自产并恢复710原有的频率给芯片的丝印加H后缀了,而且最近两年的710产品系统信息里面不写CPU型号的都是这种,所以其实正常来说710H作为低端双4G芯片应该距离停产还有很长时间,即使新麒麟有其他下位替代产品也是一样。从价格来看自产芯片的成本应该比从采购外国芯片更低,像畅享60这种机器的价格是nova11 SE的一半就能看出来自产芯片的成本优势,等以后畅享60这种机器便宜了之后咱会考虑买一个回来看看CPU频率步进或者拆开看看丝印之类的。

就这样,谢谢朋友们!



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