骁龙猫鼬劲敌华为海思麒麟950深度解析

左飞飞

随着华为Mate8的发售，安兔兔等测试软件的榜首之位终于被一颗国产之芯占领，而这颗国产芯就是华为自家的海思麒麟950处理器。那么，麒麟950又是凭借哪些秘籍实现了国产芯的逆袭呢？

华为海思发展简史

在国产手机阵营中，华为是唯一拥有自主移动SoC（片上系统，集成了CPU、GPU、Modem、ISP、DSP等芯片，为了便于理解，下文还是以“处理器”加以称呼）核心技术的企业。早在2012年，华为就凭借海思K3V2（40nm工艺，四核Cortex-A9架构，集成GC4000 GPU，代表产品：Ascend D1、Mate1、荣耀3等）抢先进入了四核战场（图1）。可惜，K3V2工艺相对落后，GPU的兼容性和优化也一般，因此一直被要求苛刻的玩家所排斥。

2014年初，华为海思新品正式冠以“麒麟”（Kirin）之名，其首代产品麒麟910（28nm工艺，四核Cortex-A9架构，集成Mali-450MP4 GPU，代表产品有P7、Mate2、荣耀X1等），在功耗（发热）和游戏兼容性等方面有了长足的进步。2014年6月，麒麟920（28nm工艺，四核A15+四核A7架构，集成Mali-T628MP4 GPU，代表产品有荣耀6）横空出世，麒麟家族正式进入八核时代。2015年，麒麟930（28nm工艺，四核A53E+四核A53架构，集成Mali-T628MP4 GPU，代表产品有荣耀X2）再度出发，从此麒麟在性能上终于可被列入高端行列。

“老麒麟”的尴尬

虽然麒麟92x/93x已经让华为海思在中高端领域站稳了脚跟（图2），但就处理器的实际性能而言，这些麒麟只能算是出色，但却依旧达不到一流的水准。以搭载麒麟935的荣耀7为例，在安兔兔V5.7x测试中可以取得50000左右的成绩，但到了安兔兔最新版V6.0时的分数依旧是50000上下。反观高通骁龙810，安兔兔V5.x中成绩约60000，升级到V6.0后则可突破80000大关。究其原因，则是安兔兔V6.0版提升了GPU性能的权重，更能体现一款处理器的真实性能。

实际上，“老麒麟”在GPU图形性能方面的瓶颈不是秘密，“万年Mali-T628MP4”就是玩家对其的评价。终于，华为在2015年11月祭出了海思麒麟950，而这颗处理器则凭借最新的Cortex-A72微架构和规格更高的GPU实现了性能上的逆袭（表1）。在安兔兔V6.0测试中可轻松突破90000大关（图3），将高通骁龙810和三星Exynos7420这两颗公认的旗舰级处理器甩在了后面。

“新麒麟”的谋划

麒麟950的发布时机可谓恰到好处。高通骁龙810的“热情”让人谈虎色变（图4），而上市近一年之久的三星Exynos7420也即将展露疲态。作为后来者，麒麟950自然有大把时间对这两款“年度旗舰”进行针对性的优化改良。因此，华为抢在骁龙820和三星Exynos 8890（代号猫鼬）之前祭出了这颗“谋划已久”的芯片，不能一举成名反而会显得不正常。接下来，就让我们对麒麟950做进一步的剖析吧。

深入骨髓的变革

和上代麒麟935相比，麒麟950有了深入骨髓的变革，而这场变革首先就体现在制程工艺与核心微架构的进化之上。

工艺杜绝发热隐患

高通骁龙810和三星Exynos7420都基于ARM公版Cortex-A57+A53微架构设计，它们的性能毋庸置疑，而骁龙810之所以会深陷发热泥潭就是被相对落后的20nm制程工艺“坑害”的。

为了不被工艺拖累，麒麟950在研发之初就与台积电展开了合作，也因此成为了继苹果A9之后，第二批用上台积电最新16nm FinFET Plus先进工艺的移动处理器（图5）。从iPhone 6S“芯片门”事件可见，台积电的16nm FinFET Plus工艺在功耗和发热的表现上甚至比三星的14nm FinFET还要优秀。

架构提升性能水准

为了与骁龙810和Exynos7420拉开差距，麒麟950绕过了Cortex-A57+A53微架构，直接选择ARM下一代顶级核心：Cortex-A72。简单来说，A72就是A57的升级版，性能比A57更高，但功耗却比A53还低（图6～图7）。此外，麒麟950依旧支持big.LITTLE技术，让A72和A53构成了双四核的微架构，唯一可惜的就是没能用上A72架构特有的“GIC500互连架构”（由于麒麟950研发较早，错过了GIC500的更新，因此沿用了上代GIC400）。

更换GPU一雪前耻

将GPU升级到Mali-T880也是麒麟950的一大亮点。Mali-T880是ARM目前最高端的GPU显示核心之一（图8），它最多可以配备16个计算单元（即Mali-T880MP16）。可惜，华为为了控制功耗和发热，采取了高频少核的策略：集成四核版的Mali-T880MP4，并将核心频率提升到了900MHz。就实际性能而言，Mali-T880MP4可秒杀麒麟935集成的Mali-T628MP4，但与骁龙810（Adreno 430 GPU）和Exynos7420（Mali-T760MP8 GPU）相比还是存在着较大的差距（表2）。综合来看，麒麟950的游戏性能至多与骁龙次旗舰808持平。

协处理器进一步降低功耗

细心的玩家可能已经发现了，麒麟950主打低功耗的Cortex-A53核心频率高达1.8GHz，远远超过了Exynos7420的1.5GHz和骁龙810的1.6GHz，这让麒麟950在一些常规应用中也能获得足够强大的性能基础。问题来了，高主频等于更高功耗，那麒麟950又该如何解决这一隐患呢？

答案就在于麒麟950改用了Cortex-M7架构的i5协处理器（图9）。与老麒麟集成的i3（Cortex-M3）相比，i5不仅在性能上提升了4倍，待机功耗也从之前的90mA下降到了6.5mA。不要小看协处理器的作用，它负责协调管理手机的重力、光线、指纹、加速、陀螺仪和指南针等感应器模块。比如，协处理器可以帮微信运动记录你一天的运动量，但功耗却可忽略不计。在i5协处理器的帮助下，麒麟950在更多低负载环境中可以“偷懒”，从而尽可能延长续航时间。

以体验为主的改进

除了性能提升之外，麒麟950更加注重日常体验。比如，它集成了华为自主研发的图像ISP核心，在拍照成像质量上有了明显提升;引入了启发式智能调度算法，可更合理地调度CPU核心和GPU的使用情况，减少卡慢现象的出现;支持芯片级智能定位，在室内导航或高架桥等复杂环境下可做到更精准的定位。

总结：暂时领先但易被超越

在上述特性的帮助下，麒麟950在综合实力上堪称2015年度Android手机处理器的最强音。但是，麒麟950的强悍还是存在局限性的。比如，它之所以CPU性能强悍，是凭借首发Cortex-A72架构的天然优势;它之所以功耗较低，也是源于更先进的16nm FinFET Plus工艺;就GPU图形性能而言，麒麟950只是实现了“自我超越”，与竞品相比还是存在较大的差距;在网络方面，麒麟950沿用了上代通讯基带，由此也就埋下了“被超越”的隐患。

高通骁龙820和三星猫鼬（Exynos 8890）等下代旗舰级处理器都会采用更先进的制程工艺，并改用自主研发（优化）的微架构核心，并武装更强悍的GPU单元，麒麟950的所谓优势也将在这些竞争者面前毫无招架之力。在高通骁龙820的沟通会上，展示样机在安兔兔6.0中甚至取得了130000的成绩（图10），麒麟950面临的压力可想而知。还好，骁龙820的量产时间预计要到2016年的4月，而三星Galaxy S7的发售时间也在这个节点之后。

当然，处理器的强弱并不能完全决定一款手机的优劣，在体验为王的当下，系统优化、拍照续航等方面的表现同样重要。但是，处理器却是最容易被量化的指标，从而给予用户最直观的选购参考建议。因此，未来的麒麟还有很大的改善空间，比如学习高通和三星的自主架构、武装更强悍的GPU等等。而我们也期待包括联发科在内的更多芯片厂加入到旗舰级处理器的“战争”中来，如此消费者才能享受到竞争的红利。