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“AI”不释手！联发科P90 SoC解读

百家作者：微型计算机 2019-02-06 12:49:27

联发科近年来发展似乎不是很顺利，高端市场受挫、中端市场被高通6系列和7系列新品冲击，其产品规划发展也让人感觉不是很给力。在2018年，联发科决定放弃高端市场，重新将重心放在自己充满优势的中低端市场，并推出了P70处理器，结合之前推出的P30、A22等产品，更新自己的产品线。从P70规格和上市宣传来看，似乎联发科还在隐藏着什么大招。终于，P90的发布，让人们看到一个积极进取的联发科，它又回来了。

联发科在2018年12月13日发布了全新的Helio P90处理器。从产品发布时间来看，联发科2018年底接连发布了Helio P70和Helio P90两款处理器，定位都是中端市场，其中P70属于上代P60的深度优化版本，定位要略低一些，而全新的Helio P90则采用了全新的架构和全新的设计，整体定位要更高，瞄准中端甚至中高端市场，直面高通骁龙700系列的竞争。

作为一款定位中高端市场的处理器，Helio P90这次打出的重点就是AI。不过在AI之前，我们还是先来看看Helio P90的一些基础配置，这样有助于大家快速了解这款产品具体的定位和技术要素。

▲联发科P90处理器本次主打AI技术

12nm工艺

延续性价比的选择

Helio P90定位是中端和中高端市场，可想而知并不太可能使用7nm这样的工艺来打造。从成本角度考虑，更成熟的14/16nm世代的相关工艺才是中端产品所应该拥有的。

一些业内消息显示，目前TSMC 7nm工艺费用极为惊人。不可靠消息来源显示，华为麒麟980 7nm工艺总体费用高达3亿美元之多，约合人民币21亿元。而第二代EUV工艺的7nm麒麟990每次测试需投入人民币2亿元。此外，也是由于费用过高，因此包括格罗方德、台联电在内的厂商都宣布放弃7nm以及以下制程的开发。

从联发科角度来看，2017年联发科全年营收大约在500亿人民币左右，毛利率大约35%，考虑到IC产业巨额的人力资源成本和研发投入，因此联发科整年的净利润应该不会超过50亿人民币。因此，考虑到联发科整体经济实力和产品定位，不选择7nm工艺是非常合理的。TSMC的12nm工艺是由16nm工艺深度改进而来，在芯片密度、功耗控制方面都有进步，搭配定位中端的产品是非常合适的。

DynamIQ大小核架构

Cortex-A75+ Cortex-A55

在处理器架构选择上，联发科已经数代没有采用新的架构了，2018年11月发布的P70也只是采用了比较老旧的Cortex-A73而已，但是在P90上，联发科进一步提升了处理器的架构，采用了新的Cortex-A75搭配Cortex-A55，在架构使用上向前迈了一大步。

Cortex-A75搭配Cortex-A55的重点在于DynamIQ技术的应用。DynamIQ技术在本刊之前的文章中已经有多次深入的介绍。它的技术重点在于重新定义了移动SoC中高性能核心和节能核心的使用关系，不再使用强制性的核心分组和核心绑定设计，并且重整了整个处理器的内存架构，带来了效能进一步地飞跃。

▲DynamIQ的引入是P90本次最大的变革之一

▲借助于DynamIQ技术，处理器可以根据需要进行性能分配。

在之前的big.LITTLE架构中，处理器需要大小核心一一绑定，四个高性能大核心一定要搭配四个低功耗小核心。但实际上在很多应用中，高性能大核心出场的机会很少，往往只有一两个高性能核心可以进入高负载状态，剩余的高性能核心常常以“打酱油”的形式存在。如果处理器设计是面向高端市场的，自然无所谓，毕竟为了一丁点性能提升都是值得的。

但是对注重性价比的中端甚至中高端市场而言，这样的绑定实际上是划不来的，因为大核心面积大、成本高。于是我们可以看到在big.LITTLE技术下一大堆八核心处理器都采用低功耗核心方案，用于区分他们的只是每个核心分组的频率差异。

根据ARM的一些测试数据表明，“4+4”的传统方案对比“2+6”甚至“1+7”的DynamIQ方案而言，在成本上耗费更多，但是性能却没有呈正比提升。ARM的数据显示，“1+7”的DynamIQ方案能够提供最高2.41倍的单线程性能和1.42倍的多线程性能，并且核心面积只有传统八颗小核心方案的1.13倍，但是性能却大幅提升。相比之下，“4+4”方案单核心性能还受制于集群启动的功耗约束，只能最多提升至1.95倍，核心面积却增加至1.55倍，成本大幅度上升。

▲相比之前的处理器，Cortex-A75计算模块更多、性能更强大。

▲Cortex-A55是典型的高性能功耗比核心，设计精巧而实用。

Helio P90在处理器核心方案上的设计采用的是2个Cortex-A75搭配6个Cortex-A55，这几乎是目前中端处理器最合适的方案之一。相比之下，高通的骁龙710采用的也是近似的“2+6”的方案，只不过大核心改用了自家重新优化过的Kryo 360（基于Cortex-A75修改），小核心改为高效能Kryo 360（基于Cortex-A55修改）而已。从这个水平来看，P90和骁龙710基本站在一个起跑线上。

▲DynamIQ取消了处理器绑定，能够带来更灵活的性能配置方案。

频率方面，Helio P90大核心最高频率为2.2GHz，小核心为2.0GHz，比骁龙710的2.2GHz搭配1.7GHz还略有胜出，估计实际效能应该在伯仲之间。

GPU

PowerVR上阵

在GPU架构的选择上，联发科没有和其他厂商一样采用ARM自家的Mali架构，而是使用了比较少见的PowerVR GM 9446。PowerVR GM 9446属于ARM PowerVR 9XM系列，是这个系列中性能最强的产品。PowerVR 9XM采用的是成熟的Rogue架构，支持目前几乎所有主流规格，包括OpenGL ES 3.1，Vulkan 1.1以及Android NN HAL等。

▲PowerVR 9XM架构图，采用了经典的Rogue架构设计。

根据imagination提供的数据，PowerVR GM 9446的浮点性能为128 FP32 FLOPS/Clock，像素填充能力为每周期8个。imagination推荐这款GPU定位在高端游戏设备上或者需要神经网络计算能力的设备上，因此使用在P90上还是相当合适的。联发科为PowerVR GM 9446设定的最高频率在970MHz，如此高频带来了非常大的性能提升。

▲PowerVR GM 9446规格，支持AI计算。

由于GPU规格提升，因此相对应的性能也得到了提升。联发科宣称P90的GPU性能比自家的P70、三星的Exynos 9610等采用Mali-G72 MP3这种典型的中端定位的GPU性能高出50%甚至更多。此外，联发科还提供了一些测试数据，P90在GFXBench Manhattan测试中能够达到30fps，而采用骁龙660的小米A2只有14fps，采用P60的OPPO A3只有11fps，提升还是非常大的。

再回头来看它在显示规格方面的情况，P90支持2520×1080 (Full HD+) 和21∶9的规格，能够支持更常被使用在中高端机型中的高清分辨率屏幕。编解码能力方面，P90支持H.264编码和H.265/HEVC解码，基本可以满足用户需求。

其他规格

特色的三ISP配置

除了在处理器的CPU和GPU部分有所进步之外，P90的其他规格也体现出均衡发展的态势。P90支持双通道LPDDR4内存，最大容量支持8GB，最大规格支持LPDDR4 1866，足以满足中高端机型使用了。存储方面，P90支持UFS 2.1规格，也是比较主流的选择了。

值得一提的是P90的ISP设计。联发科本次采用了三个ISP的方案，可以支持三个ISP同时开启，支持包括多焦段光学变焦的无缝切换等功能，并且和P90的相关AI技术配合还能够实现AI对照片的优化，这也是P90本次发布的重点。

由于ISP性能强大，P90能够支持最大4800万像素的摄像头或者2400万+1600万像素的双摄像头，支持用户拍摄最大4800万、30FPS的零延迟快门拍摄，慢镜头最高支持480FPS。在支持的图像格式方面，P90支持14位RAW和10位YUV，画面质量表现应该会更为出色。

▲索尼高端相机里提供了四个预设的HDR选项

另外，作为一款移动SoC芯片，P90的网络性能值得关注。根据联发科数据，P90支持包括4G LTE Cat-12(DL)/Cat-13(UL)(FDD/TDD)、4×4 MIMO、3CA、256QAM、HPUE、IMS (VoLTEViLTEWFC)、eMBMS、Dual 4G VoLTE (DSDS)、Band 71、TAS 2.0等诸多网络通信的规格和技术。这样一大段英文有点绕，实际上P90在网络上的特点在于支持双4G SIM卡双VoLTE，支持Cat.12，三载波聚合，同时支持4×4 MIMO和256QAM，集成2×2 802.11ac和蓝牙5.0。

其他链接方面，P90支持802.11 a/b/g/n/ac, Bluetooth 5.0，GPS + Glonass + Beidou + Galileo, FM radio等，基本上算是面面俱到了。

AI不释手

APU 2.0带来强大的AI性能

好菜总要到最后才端上来，对Helio P90来说也是这样。如果说P90在GPU、CPU、网络、ISP等规格上的升级算是常规升级的话，那么全力发力AI计算和应用，则是P90最大的技术和规格突破了。

根据联发科官方宣传来看，本次P90在四个方面的AI应用上都有独特的进展，分别是功能分类、对象分割、物体识别和超分辨率。那么这四类AI应用都有什么用呢？

功能分类不用多说了，主要是针对目前手机中成千上万的短消息和照片来说的，AI可以根据这些照片、视频或者文字的内容，进行智能分类，将其按照时间、地点、人物、来源归类，方便用户查找。这项功能在苹果和使用高通处理器的手机上已经实现，不过速度和效果还有进一步提高的空间。

对象分割则是类似于智能抠图的设计，联发科认为P90依靠强大的AI计算能力，能够对物体进行智能识别，并将其从整体画面中区分出来，随之就可以进行景深处理、更换背景、美化照片等相关操作。这项技术也是目前大部分中高端智能手机的特长。

物体识别就更容易理解了。P90借助于AI技术，能够自动识别画面中的内容和场景。物体识别并不是只针对最终用户的技术，通过识别物体，系统可以自动调用更多API帮助用户，比如查找物体价格，食品卡路里计算，照片或视频的智能优化等，非常有用。

最后则是SR功能，也就是Super Resolution超级分辨率。这项功能的特点在于可以帮助用户把较低分辨率的照片、图片等通过AI计算放大分辨率，并改善图片的画质。这对一些经过裁剪的较小的照片来说非常有效，AI计算的结果也比单纯的放大图片锐化质量出色很多。

有了这么多功能，联发科是如何在P90上实现的呢？对此，联发科表示，P90拥有强大的AI性能，才可以满足如此多的AI计算需求。联发科的数据显示，在瑞士苏黎世大学公布的AI Benchmark中，P90的分数高达25645分，超越了骁龙855的22083分。

在AI计算能力方面，P90高达1127GMACs，也就是每秒可操作11270亿次定点乘累加次数。这个数据已经超越了骁龙845的600GMAC和麒麟970的450 GMAC。从这一点来看，P90的AI计算能力已经略微胜出目前主流的高端SoC，令人惊讶。

▲联发科公布了P90在AI上的性能

Helio P90是如何拥有这么强大的AI计算效能的呢？首先这离不开联发科在AI功能和模块设计上的积累，包括在之前的P70上就推出的APU（AI Processing Unit）和相关支持神经网络功能的设计。在P90上联发科将其升级到了APU 2.0，计算平台也升级到了NeuroPilot 2.0版本，通过APU的升级和计算平台的设计，联发科实现了AI性能的大突破。

说到这里大家要问了，华为、苹果都在自家的旗舰SoC中集成了专用的AI计算单元，比如华为和苹果都有自家的NPU，那么联发科P90中是否存在专用的硬件单元呢？

对此，联发科表示由于目前AI的相关技术和算法正处在高速发展中，因此作为SoC的提供厂商，联发科很难确定究竟是哪种算法和数据类型最适合未来的AI计算，因此也很难提出专用的优化方案。因此，联发科选择和高通一样，没有加入专用的AI计算单元（高通通过使用张量加速器和GPU、CPU共同支持AI计算），而是通过整个系统优化，CPU、GPU以及之前出现在P30中的VPU（图像处理单元）深度优化后，共同提供了对AI计算的支持，最终实现了1127GMACs也就是2.25TOPs的计算能力，还可以灵活支持Int8和Int16。

借助于P90强大的AI性能，联发科最终实现了在P90上的四大AI功能的突破。实际上还不仅如此，AI的应用除了自身独立的一些特色技术之外，还能够结合传统的ISP等相关模块，实现其在摄影、摄像上的性能突破。比如联发科结合多个实用功能，推出了3D人体姿态识别和追踪、AI美颜美体、AI视频景深处理、AI焦点直播、AI降噪、AI抓拍等功能。

▲P90能够在视频直播中实现实时的AI景深处理

以AI降噪夜拍为例，传统弱光拍照下如果要获得比较明亮的照片，需要提高相机的ISO并延长快门曝光时间，这样将导致大量的噪点和不清晰的画面。在AI降噪的帮助下，P90能够通过同时拍摄多张不同光度的照片进行对比，获取摄像头在低光度下的成像特征和噪声分布特征，结合ISP传统去噪点手段，实现有针对性的AI降噪并尽可能多的保留图片信息，最终可以生成一张清晰、高亮度、低噪点、高饱和度、更多细节的新照片，同时还可以降低曝光时间延长照片拍虚的风险，非常实用。

▲P90的AI降噪能力对比

▲联发科对比几大SoC降噪性能

▲P90实现AI人体体态追踪

▲P90实现AI人像抠图，能够识别图像中的人类特征。

▲联发科P90的AI人脸识别功能

由于在AI技术上有所突破，应用联发科P90的机型相当于能够以中端产品的价格和定位，向用户提供高端甚至旗舰机型才有的AI使用体验，类似这样“田忌赛马”的策略，使得P90的性价比得到了极大的提升，AI的强化和推进也大大扩展了P90对于消费者的吸引力，很有潜力成为联发科的翻身之策。

▲借助AI大爆发，联发科P90实现了飞跃。

Helio P90

AI助力，中端市场更广阔

从本文的介绍来看，联发科推出的P90处理器在规格、性能和AI上表现都非常出色。在蛰伏了很长一段时间之后，联发科又推出了这样性能出众、特色鲜明的性价比产品，这将大大增强联发科在中端市场的竞争力，并配合联发科之前推出的P70、P30以及A系列处理器，形成联发科在中端和中低端市场的强大布局，有效应对高通等对手在产品线上的挑战，为移动SoC市场带来了新的竞争和看点。

对用户来说，P90的性能和规格都非常出色，考虑到联发科一贯的性价比策略，其最终产品的价格应该相对比较怡人。用户可以用更少的钱买到更出色的产品，这无疑是值得欣喜的，尤其是联发科在AI上的发力，使得以往在高端机型才能享受的AI技术有望进入广大中端用户市场，为用户带来更多、更好的使用体验，无疑值得人们赞许和期待。