相对于荣耀6这个单独的手机产品,Kirin 920在很长时间内将代表华为高端终端的产品思路和性能表现,无疑有更大意义。当然要完整的理解Kirin 920,必须要对华为海思处理器整体的发展脉络要有个清晰度了解,我们首先要来回顾K3V2的前世今生。
起个大早赶个晚集的K3V2
K3V2其实有个很响名头的世界之一,就是世界上第一个手机四核处理器。华为在WMC 2012上发布了采用K3V2的Ascend D Quad,其相比HTC采用同为四核的Tegra 3的One X要早上一天,因此获得了世界上第一款采用四核处理器手机的尊荣。
虽然是世界上第一款4核手机处理器,但Ascend D Quad却不是第一款买得到的四核手机,其在年初的MWC发布仅仅是Paper Launch。到夏天的时候媒体才拿到评测机,而在接近夏末的时候消费者才实际可以买到。当Ascend D Quad摆上货架的时候,相比其晚一天发布的HTC One X已经卖了数百万台,而晚上几个月发布的三星Galaxy S3销量早已过千万。K3V2最早发布最晚上市,因此我们可以说K3V2是起个大早,赶个晚集。
老兵不死的K3V2
华为对于K3V2 兼容性烂 发热大 迟迟不换代的自嘲颇为深刻
当然,K3V2的问题不仅于此,其还有几个问题:
第一个问题是K3V2 GPU问题。K3V2在当时颇为激进的使用A9架构,使得芯片规模较大,为了平衡芯片的整体规模,选择了小规模的Vivante GC4000图像核心。GC4000又有两个问题,第一个问题是兼容性不佳,
当时大多游戏和应用都是为Power VR和高通的Adeno进行优化设计,GC4000很少被采用,相对非主流,因此游戏很少为GC4000进行优化,这样使得K3V2运行游戏兼容性和性能较差。这个问题华为自己也承认,在麒麟的发布会上也对这个问题进行了自嘲。
K3V2 GPU的第二个问题在于GPU的频率。GC4000虽然规模小,
但理论性能和跑分并不差,这是如何达到的?这是通过GPU高频到达的,但这个高频在实际应用中不能长久只能降频。但华为又同时为了跑分不落人后,为K3V2制定了一个测试软件的白名单,例如安兔兔、GLbenchmark这样的白名单应用运行K3V2的GPU运行在480MHz的频率,而非白名单以外的一般游戏运行频率仅为240MHz,这就是说K3V2的实际性能仅有跑分的一半……
K3V2的第二个大问题在于工艺,K3V2和Tegra 3虽然在发布时间上获得了先手,但却来不及采用先进工艺,在2012年首发的K3V2和Tegra 3都是采用的台积电40nm工艺,而稍后发布的三星Exynos 4412则是采用的32nm HKMG,而骁龙600则是台积电的28nm lp。由于更为先进的工艺采用,这些处理器的频率更高,规模更大,性能更好,同时功耗和成本也更低。华为当然也明白40nm工艺已经落后,
在2013年中,华为在发布P6的时候,将K3V2升级到了台积电28nm lp工艺,在工艺的提升同时,华为也随便将K3V2的频率小小的提高了0.2GHz。
将K3V2升级到28nm其实也不是华为愿意而为之的,更多是迫属无奈,华为将2012年初发布的四核A9的K3V2一直用到了2014年年初,虽然中间升级了一次工艺和频率,但其性能却早已落后于竞争对手。对于K3V2而言相比GPU兼容性和工艺问题,迟迟没有替代者才是更大的问题。在K3V2服役期间高通、三星的处理器都已经迭代升级了多次,高通在这期间经历了骁龙600、800再到801,而三星也早从四核A9进化到了四核A15。华为在这段时间产品架构和性能的差距越落越大,到2013年底的时候K3V2性能至少落后一年半,而工艺至少落后一年。
华为在今年年初推出的X1则终于换掉了服役长达2年的K3V2,更换为Kirin 910。但Kirin 910也仅仅是四核A9,GPU虽然摆脱了口碑不佳的GC4000,但升级的也仅是Mali400的高频版mali450。整体而言Kirin 910的水平也仅仅是比三星2012年中Exynos 4412略好一点。在2014年还在推四核A9不合时宜,虽然现在看四核A9的性能/功耗比还比较出色,但后面高通、联发科后面还有一票四核A17、甚至A53蓄势待发, Kirin 910在后面与这些新架构的产品相比,无论是在性能、功耗,还是在成本方面都很吃亏。
8>4+4
当然Kirin 910仅仅是过渡,华为厚积薄发,改变K3V2的先发策略,而采取后发,在A15架构的后期,推出最强的Kirin 920,其CPU采用四核A15 1.7GHz+四核A7 1.3GHz,相比一年前三星的Exynos 5410频率稍高。
虽然这两者都是采用A15+A7的big.LITTLE架构,但Exynos 5410的A15版本是r0p2, Kirin 920是r0p5改进版, Exynos 5410的4+4仅能独立运作,低负载用4核A7,高负载用4核A15,而Kirin 920在架构方面的改进,在高负载可以4核A15和4核A7一起上。
CPU性能我们采用Geekbench 3.0进行测试,其考察处理器的加密解密和压缩解压算法的运行效能。
Kirin 920的单线程得分为859,得益于频率优势小幅领先同架构的Exynos 5410,但相比2.5GHz Krait 400的骁龙801还是落后。
而多线程测试Kirin 920领先Exynos 5410幅度超过50%,也超过了高频骁龙801。
究其原因,其多线程测试不仅是四核A15出力,四核A7也参与其中,虽然A7的性能仅有A15的一半稍多,但A15加上仅有自己一半性能的A7,使得Kirin 920的多线程性能也能傲视群雄。同理,安兔兔Kirin 920可以获得38000的高分而傲视群雄也是得益于此。当然,这个多线程的领先仅仅是理论性能的领先,试机应用情况不可能完美的需要八线程处理。因此Kirin 920的实际应用性能要比理论性能要缩水,落后于骁龙801。
我们除了考察CPU的绝对性能,还对处理器频率的稳定性进行测试。移动处理器持续高负载工作会使得温度和功耗上升,系统会强制降低核心频率来保护电路。我们使用Stablity Test的Classic Stablity Test来进行CPU负载,使得处理器一直处于满载(GPU为空载)。使用Android Tunner来对处理器的频率和温度进行监测。
Android Tunner可以看见Kirin 920的4个A15(右)和A4 A7核心(左)。
Kirin 920 的A15核心开始在1.7GHz,但没坚持2秒。就跌落到1.2GHz频率,然后在1.2GHz坚持大概一分钟,就在1.2GHz和800MHZ的频率来回晃动,并且在低频停留时间越来越长,直到一直停留在800MHz。而A7核心由于低功耗一直可以稳定在1.3GHz的满频。
Kirin 920的频率稳定性要优于满频2.5GHz但直接跪800MHz的骁龙801,但和三星的Exynos 5410稳定性还是有差距,究其原因,可能有两个原因:一是华为考虑功耗和温度对于Kirin 920的频率控制策略更为保守,另外一方面则是Kirin 920的工艺,Kirin 920虽然和Exynos 5410都是28nm工艺,但Kirin 920采用的是台积电的28nm hpm,hpm是追求高频和性能,在漏电率上有所牺牲,Exynos 5410而是采用低漏电的三星HKMG工艺,发热量更低。
现在Kirin 920 1.7GHz的频率其实并不能发挥hpm的高频优势,不过稍后2.0GHz高频版则能更为充分的利用,因此2.0GHz的Kirin 920才是麒麟心的完全体。
温度方面,可能是传感器接口的问题,现在的软件无法读出其处理器内核温度,但我们通过触摸感觉,机身的体感温度并不高,明显低于MX3和Find 7。华为在荣耀6上对于温度的宣传所言不虚。
GPU软肋不再

说完CPU再来说GPU,
这次Kirin 920在GPU上选择了相对主流的mali T628MP4,相比之前Kirin 910的Mali 450,要先进一代,之前的mali450仅能支持OpenGL ES 2.0(大概相当于Windows的DX8-DX9水平),而现在的T628则支持OpenGL ES 3.0,大概相当于Windows的DX10水平,并拥有少部分DX11特性。单个T628单元有8个shader core,4个T628单元一共有32个。
高端平台的3D性能测试从现在开始我们转用GFX Bench 3.0进行,主要测试T-Rex(Open GL ES2.0)和曼哈顿(Open GL ES3.0)两个场景,分别测试原生分辨率和1080P Offscreen性能。原生分辨率能够更好表现设备实际性能,而1080P Offscreen性能则将测试条件统一,合适横向比较。
Kirin 920的性能试T-Rex(Open GL ES2.0)和曼哈顿(Open GL ES3.0)两个场景性能大概是骁龙801的60%-70%。Exynos 5410的SGX544MP3仅能支持2.0,而不能支持3.0,因此不能运行Open GL ES 3.0的曼哈顿场景,在2.0的T-Rex场景,T628MP4性能大概比SGX543MP3快40%。虽然Kirin 920的图形性能还是不敌骁龙801,
但骁龙801的高性能是由Adeno 330的过度规模换来的,因此我们认为现在阶段Kirin 920的T628MP4是不错的选择。
整体而言,Kirin 920无论是CPU还是GPU,对于现在这个时间节点来看都是很不错的。
外围的优势
华为Kirin 920除了性能方面的优势,还有集成度和网络支持的优势。
Kirin 920的核心面积为125mm2,相比Exynos 5410的122mm2稍大,但我们需要记住,Exynos 5410仅仅是单独芯片,并不集成基带,而Kirin 920集成的基带面积都有26mm2,除去基带Kirin 920的面积还不到100mm2,同时Kirin 920的T628MP4 GPU规模也远远大于Exynos 5410的SGX544MP3。由此看来Kirin 920的集成度十分的高。更高的集成度可以使得手机结构更为紧凑,节约更多空间,可以让机身更薄或者电池更大。
再来说说网络支持,Kirin 920的基带可以支持处CDMA2000/EVDO外所有2G/3G和4G网络,而Exynos 5410配合的英飞凌基带只能支持WCDMA和GSM,不支持4G,即使是下一代的XMM7260虽然能够支持TDD和FDD,但还是不能支持CDMA2000,和Kirin 920一样。
高通骁龙801虽然也可以提供全网络的支持,但其对于4G的支持只是CAT.4,最高速度150mbps,而Kirin 920则可以支持最新的CAT.6,达到300mbps的速率。虽然不是高通不能做出CAT.6的基带,而是考虑手机MSM芯片的应用需求和功耗,仅仅提供CAT.4,认为CAT.6没有必要,但无论怎么说,在基带方面Kirin 920还是更为强大。
华为Kirin 920集成度高,功能丰富,核心面积较小,看来华为海思团队在芯片设计上也趋向成熟。
田忌赛马的胜利
再回来看看这个主流移动芯片的Roadmap,K3V2作为最早的四核A9处理器,先发优势并不大,并在之后很长时间落后竞争对手,而Kirin 920的策略完全相反,而是后来居上,成为本世代最强大处理器。问题是Kirin 920在最强大的处理器位置上可以坚持多久,依然是个很大的问题。
我们现在来展望下从现在到未来半年可能会出现的移动处理器。首先是即将上市的骁龙805,其CPU部分是骁龙801的高频版,而GPU部分Adreno 420这是全新架构,支持DX11.2 Level,因此其无论是CPU还是GPU性能全面碾压Kirin 920是很轻松的。
20nm相对28nm在相同性能的情况下,功耗有20%的下降
其次是可能被运用在魅族MX4G中的三星Exynos 5430,其规格和Kirin 920十分相似,也是采用四核A15+四核A7,并配合T628 GPU,但Exynos 5430采用的是三星20nm HKMG工艺,相比现在的28nm HKMG工艺其芯片密度基本高一倍,同时功耗也降低20%,得益于芯片密度的提高和功耗的降低,Exynos 5430的CPU可以达到更高的2.1GHz频率,T628MP6 GPU的规模相比Kirin 920的T628MP4要大上一半,同时功耗和发热控制也更好。
更远的还有Exynos 5433和高通810,这两者均为ARM 64位的A57+A53架构, GPU T760和Adeno 430都为完全的DX11级别架构,无论是CPU还是GPU相对现在A15都有本质的提升。虽然这两者虽然在今年几乎不可能看到,但在明年年初Kirin 920还是需要面对这样的怪物。
其实芯片的策略有田忌赛马有点类似,何时发力是很大的学问。其中最为关键的要素其实不是架构,而是工艺,工艺决定芯片规模和性能,而华为海思总是在这个问题上吃亏。K3V2在40nm末期强上四核A9,在规模和频率上自然比不过后来那些28nm的新品。而现在华为Kirin 920选择在本时代的末期发力,一举超越其他在2013年的产品而成为最为强大的A15处理器,当然在现在这个节点高通和三星由于之前的发力现在已经疲惫不堪,正在养精蓄锐等待下一场的大赛,华为在这个时候发力超过也是理所当然,因此我们可以说华为的这个胜利可以说是田忌赛马的胜利。但这个胜利无法长久,其他厂商采用完全新A50架构和20nm新工艺的产品都已上路。Kirin 920领先不了多长时间,其在架构、规模和工艺上又会大幅落后,K3V2的悲剧又将再次重演。
当然也有传言采用20nm工艺的华为A57 64位理器也在计划之中,其如果能在合适的时间节点(14nm FinFET量产)推出成功接班Kirin 920,那对于华为来说是最为理想的结果。现在阶段看来Kirin 920对于华为而言是一个很称职的过渡者,但如果指望它和K3V2一样长期坚持,那它毫无疑问就会重蹈K3V2的覆辙。因此对于Kirin 920而言,其是否能够很好的完成本职更多取决于它的继任者什么时候到来。