O que já sabemos sobre o processador Huawei Kirin 990 e Kirin 990 5G?

Apesar dos contratempos regulatórios e da concorrência mais acirrada do que nunca, a Huawei continua sendo o segundo maior fornecedor de smartphones do mundo em volume de remessas. Mas os smartphones são apenas um dos muitos segmentos em que a empresa com sede em Pequim investiu bilhões, com gadgets como tablets, decodificadores, notebooks e fones de ouvido. Na IFA 2019, a Huawei apresentou seu mais novo processador para dispositivos móveis - o Kirin 990. Este chipset alimentará a próxima série Huawei Mate 30, bem como o futuro Huawei P30 Pro.

Após o sucesso do Kirin 980, o 990 promete atualizações importantes no desempenho, na inteligência artificial, com uma solução interna de aprendizado de máquina ​​e novos recursos de rede, sendo o primeiro a ter uma variante com recurso para 5G da empresa, além de recursos aprimorados de processamento de imagem.

Teremos que aguardar o novo anúncio do Snapdragon da Qualcomm no final do ano e o Exynos da próxima geração da Samsung antes de tirar conclusões sobre o desempenho do Kirin 990 em relação aos seus concorrentes.

O Kirin 990 5G é um verdadeiro líder neste mercado, e a Huawei diz que é o processador mais poderoso do mercado e o melhor da classe em relação à eficiência de energia.

Abordagem de SoC duplo: Kirin 990 (4G) e Kirin 990 5G

À medida que avançamos na era do 5G, temos um mercado bifurcado. Por um lado, a maioria dos países, como o Brasil, não estão nem um pouco prontos para o 5G, e além disso, os consumidores nem sempre tem condições financeiras de adquirir um dispositivo para oferecer suporte ao 5G.

Outras regiões estão aproveitando a onda 5G e estão na vanguarda e, portanto, podem pagar pelo recurso. Em vez de oferecer uma solução única para ambos os mercados, a Huawei está dividindo pela primeira vez sua estratégia, com duas versões do Kirin 990.

Essas versões são oficialmente conhecidas como Kirin 990 e Kirin 990 5G. Os dois chipsets Kirin são bastante similares em um nível básico. A mesma configuração principal, o mesmo suporte à câmera, a mesma memória e o mesmo armazenamento. No entanto, em algumas áreas importantes além do modem, existem diferenças, como desempenho da NPU e frequências principais.

O Kirin 990 5G oferece suporte a redes Sub-6 GHz 5G nas arquiteturas SA e NSA. Para manter o tamanho da matriz sob controle, a Huawei está usando o mais recente processo de fabricação 7+ da TSMC com EUV, o que ajuda a permitir um tamanho menor da matriz para os tipos de dispositivos nos quais este chip será usado.

Até o momento, nenhuma das principais concorrentes (Qualcomm, Samsung e Apple) têm um design de chip principal unificado que está próximo da comercialização. Atualmente a Huawei é a primeira a anunciar essa tecnologia.

Portanto, apesar de ter um único SoC para smartphone que possa executar 4G e 5G sem hardware adicional, a Huawei ainda considerou prudente produzir um chip separado sem 5G, especialmente porque a adoção do 5G será bastante gradual e deve demorar alguns anos. Também ajuda a Huawei a dividir alguns de seus recursos, deixando o melhor do hardware para a versão 5G.

Kirin 990: detalhes

Um dos elementos-chave do Kirin 990 5G é o uso do 7FF + da TSMC com EUV, o que permite que o chip tenha um tamanho pequeno de matriz. O chip tem mais de 100mm2, que é superior a 74,13 mm2 no Kirin 980 (TSMC 7nm) e 96,72 mm2 no Kirin 970 (TSMC 10nm), possivelmente o maior SoC de smartphone da Huawei até hoje.

Isso é comparado à versão Kirin 990 4G, que é de aproximadamente 90 mm2, mas é construída no mesmo processo de 7 nm que o Kirin 980, tornando-o um pouco maior. A contagem de transistores para os dois chips coloca o 990 5G em 10,3 bilhões, enquanto o 990 4G é de 8 bilhões.

CPU

A configuração do núcleo em ambos os SoCs é a mesma - dois núcleos A76 de alta frequência, dois núcleos A76 de média frequência e quatro núcleos A55 mais eficientes. Eles são divididos em seus próprios domínios de potência e frequência, permitindo melhor flexibilidade com base na carga de trabalho. No entanto, o Kirin 990 5G e o Kirin 990 4G terão frequências ligeiramente diferentes, com base nas diferenças entre os processos 7 e 7+.

Para caches, os quatro núcleos A76 têm 512 kB L2, enquanto os núcleos A55 têm 128 kB cada.

Tecnicamente, a Huawei chama os núcleos do A76 de 'baseados no A76', porque algumas melhorias foram feitas no núcleo do sistema de cache para melhorar a latência da memória. A Huawei não ditaria nada mais do que dizer que sua implementação 'SmartCache', que ajuda a GPU, também ajuda a CPU e a NPU. Este cache está acima do DynamiQ DSU, semelhante às implementações da Qualcomm e da Samsung.

Era esperado que a Huawei lançasse o novo Kirin com o mais recente núcleo A77 da Arm, como foi anunciado no início deste ano, o que não aconteceu de fato. Mas a Huawei afirma que, embora o A77 atinja um desempenho de pico mais alto, a eficiência de energia do A77 e do A76 em 7nm é praticamente idêntica; no entanto, devido à melhor experiência com o A76 em 7nm, eles foram capazes de aumentar muito as frequências do núcleo.

Foi citado que outras empresas com produtos A77 anunciados estavam atingindo apenas 2,2 GHz em tecnologias de processo semelhantes. O A77 provavelmente virá em um produto futuro, quando 5nm se tornar mais amplamente disponível. Sobre o suporte ao LPDDR5, a huawei informa de que o LPDDR5 ainda é uma tecnologia cara e a Huawei está procurando por produtos futuros.

Gráficos

Para os gráficos, o Kirin 990 terão uma implementação Mali-G76 de 16 núcleos, contra uma Mali-G76 de 10 núcleos no Kirin 980. Isso se deve em parte ao motivo do aumento do tamanho da matriz: a Huawei acredita que um tensão mais baixa, frequência mais baixa, mas GPU mais amplo oferecerá um chip melhor em geral.

O desempenho da GPU aumentou, à medida que passamos de um design de 10 núcleos a 750 MHz para um design de 16 núcleos a 600 MHz.

NPU

Além de implementar o modelo 5G, a maior mudança no Kirin 990 será a NPU, ou Unidade de Processamento Neural. No hardware Kirin 970 e Kirin 980, a Huawei sublicenciou um projeto de hardware de aprendizado de máquina da Cambricon Technologies, que foi produzido em um projeto de pesquisa universitária na China. Com o Kirin 990, essa parceria com a Cambricon desaparece e a empresa está implementando sua arquitetura interna Da Vinci.

A Huawei anunciou que a arquitetura Da Vince será encontrada em tudo, desde placas de servidor suplementares de 300W até dispositivos incorporados do tamanho de cartões de crédito. O primeiro chip de smartphone da Huawei com um NPU baseado em Da Vinci foi o Kirin 810, mas agora chega ao carro-chefe SoC da geração 2019/2020.

O que exatamente Da Vinci traz? Dois elementos, ambos importantes na aplicação de algoritmos de aprendizado de máquina.

Primeiro, os 'grandes' núcleos Da Vinci suportam a quantização de redes INT8 e FP16. No Kirin 980 com design Cambricon, o NPU duplo foi dividido, com os dois núcleos suportando o FP16, mas apenas um suportou o INT8 por razões técnicas. Essa restrição desaparece e todos os grandes núcleos da Da Vinci suportam os dois. O suporte à quantização se torna importante para oferecer soluções mais rápidas e de menor potência para problemas de inferência de ML.

A segunda alteração é a adição de uma nova NPU 'Tiny Core'. Os modelos 4G e 5G terão um, e essa é uma versão menor da arquitetura Da Vinci, focada na eficiência de energia (a Huawei cita 24x melhor eficiência) conectada através do barramento AXI. O desempenho do Tiny Core é naturalmente mais baixo, mas é um local onde o ML não crítico ou com baixa pesquisa de opinião pode ocorrer, como ativação por voz ou características de carregamento. Pode até processar fotos individuais, mas não é rápido o suficiente para padronizar a correspondência no vídeo ao vivo. Para isso, você precisa dos grandes núcleos.

Uma característica importante sobre a arquitetura Da Vinci é que a Huawei afirmou que já otimizou a pilha de software para 90% das redes neurais, baseadas em visão por computador mais populares do mercado. Um dos benefícios do design Da Vinci sobre o design Cambricon é que o Da Vinci é totalmente compatível com NNAPI, enquanto a versão mais antiga era uma mistura de recursos aplicáveis.

Essa é a mudança de NPU, mas também há uma diferença entre o 990 5G e o 990 4G. Uma das contribuições para a diferença de tamanho da matriz, além do modem, da GPU e do processo de fabricação, é que o 990 5G possui o dobro do número de núcleos de NPU. O 990 5G terá dois 'grandes' núcleos NPU, suportando processos duplos de ML simultaneamente, juntamente com um NPU Tiny Core. O 990 4G, em comparação, terá apenas um 'NPU' grande, mais o Tiny Core. Isso significa que provavelmente veremos alguns recursos dos dispositivos Kirin 990 5G que podem não ser possíveis em dispositivos Kirin 990 4G.

Ochipset Kirin 990 4G está pronto e disponível. Devido a outros fatores, provavelmente relacionados à segmentação e estratégia de mercado, os dispositivos Kirin 990 5G podem ser um pouco mais tarde.

Versão 5G

Além de ser o primeiro design 5G de smartphone integrado, a Huawei não deu muitos detalhes sobre o novo processador 5G, nem nenhuma atualização no design 4G. Foi citado que o Kirin 990 5G é o primeiro chipset de freqüência de banda completa, que suporta arquitetura de NSA e SA (embora o Exynos Modem 5100 possua tecnicamente esse título).

Eles citaram que as velocidades de pico com o modem serão de até 2,3 Gbps de download e de 1,25 Gbps, com tecnologia adicional de formação de feixe, baseada em ML, que ajuda a suportar velocidades mais altas durante viagens. O design também permitirá a conexão 5G e 4G simultaneamente, para áreas de sinal fracas.

A empresa ainda está usando os DSPs da Tensilica, com a equipe técnica afirmando que, apesar das preocupações internacionais, a licença da Tensilica ainda é válida.

Desempenho do Huawei Kirin 990 5G

Como era de se esperar, a Huawei queria mostrar o desempenho do maior SoC contra os atuais rivais do mercado. O modelo 4G não estava em muitos dos gráficos que foram mostrados.

A Huawei anunciou um aumento de + 9% no desempenho de thread único de Kirin 980 para o Kirin 990 5G, principalmente impulsionados pela frequência mais alta. O desempenho multithread global teve um aumento de 10%. No entanto, a eficiência de energia aumentou 35% nos núcleos médios do A76 em comparação com o ano passado, e a Huawei espera que a maioria das cargas de trabalho não exigentes relacionadas ao desempenho sejam executadas nesses núcleos médios. A Huawei afirma que os núcleos de alto desempenho são + 12% mais eficientes em relação à geração anterior, e os núcleos menores são + 15% mais eficientes.

Sobre a GPU, a Huawei evita citar números, mas falou em um aumento de 6% no desempenho em relação ao S855. O Kirin 990 (ambas as versões) tem uma redução de 15% na largura de banda da GPU para DDR e uma redução de 12% no consumo de energia de DDR, porque ele é usado menos na mesma carga de trabalho.

O desempenho principal se dá na inteligencia artificial, embora os números aqui se dividam entre o 990 4G, com um núcleo 1 + 1 NPU, e o 990 5G, com um núcleo 2 + 1 NPU. A Huawei coloca o desempenho do Kirin 990 5G em 2,5x sobre o Kirin 980, e uma quantia semelhante em relação ao Snapdragon S855 e Exynos 9825, como pouco menos de 2x em comparação com o Apple A12. A eficiência de energia também é aprimorada em quantidades semelhantes.

Kirin 990 e Kirin 990 5G: Disponibilidade

Estes novos chips devem estar presentes nos top de linha da Huawei e Honor no final de 2019 e em 2020. A Huawei tem um evento para a imprensa em Munique no dia 19 de setembro, onde espera-se o lançamento do Huawei Mate 30 e Mate 30 Pro, provavelmente com um anúncio de um modelo 5G.

O chipset Kirin 990 4G está pronto e disponível. Devido a outros fatores, provavelmente relacionados à segmentação e estratégia de mercado, o Kirin 990 5G podem ser lançado um pouco mais tarde.

Especificações - Kirin 990 e Kirin 990 5G