【芯扒客】刚才,紫光展锐发布首颗6nm 5G单芯片虎贲T7520,能否杀入一线手机品牌供应链?
发布时间:2020-02-27 20:25:32

来源:芯扒客  

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在疫情影响下,2020年全球科技和通信产业最为瞩目的西班牙巴塞罗那通信站MWC不得不取消,于是各大科技公司纷纷将产品发布会改到了线上进行。

 

尽管疫情影响到了全球正常的社会、经济生活,但是从客观上对于科技产业应用却造成了新的促进作用。

 

比如5G应用,隔离在家无法正常的见面交流和办公,必然对于远距离通信产生了更大需求。比如移动医疗、移动教育、移动办公、无人物流等。

 

2020年2月26日,全球领先的移动通信及物联网核心芯片供应商紫光展锐举行了一场“特殊”的线上发布会,正式发布了其新一代的5G SOC移动平台虎贲T7520。

 

虎贲T7520是紫光展锐第二代5G智能手机平台,采用6nm EUV制程工艺,性能大幅提升的同时,功耗再创新低。


 


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紫光展锐官方对于虎贲T7520的特点用一张图来概括,这一点笔者稍后会单独的进行解读。

 

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从虎贲T7520的架构图上可以看到,虎贲T7520采用4 个 Arm Cortex-A76 核心,4 个 Arm Cortex-A55 核心,GPU采用 Arm Mali-G57核心。值得重点关注的还包括Modem(基带)、Vivimagic 6.0、NPU(AI算力)、ISP(摄像头)、Security(安全性) ,笔者也将分别进行解读。

 

6nm工艺的好处?展锐为什么不上7nm?

 

虎贲T7520首先值得一提的是采用了台积电的先进6nm EUV工艺。

 

由于采用多层极紫外(EUV)光刻技术加持,工艺光源波长缩短到13.5nm,接近X射线的精度带来了极高的光刻分辨率,使芯片的成本、性能和功耗达到了更好的平衡。

 

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台积电中国区业务发展副总经理陈平

台积电中国区业务发展副总经理陈平在线上发布会上表示,5G所有的指标和技术都是高性能的,能够支持5G芯片的工艺技术一定是最先进的。

 

如果用5G的三大指标来看,超宽带、低时延、海量连接如果转化成工艺语言,就是高速、低功耗、高集成,必须用先进工艺来完成。

 

过去先进工艺一直遵循摩尔定律的发展方向,过去十几年内,摩尔定律在微缩上遇到了一定的技术瓶颈。

 

台积电在工艺技术上取得了很多的重大突破,总结这个突破在几个方向:1.新材料采用,2.新的晶体管架构,3.光刻技术,正是由于这些技术的革新突破能够保证摩尔定律能够持续的延伸和发展。

 

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过去几年,5G的厂商把7nm看作首选的工艺选项。7nm的诞生对于5G技术来说是应运而生,因为5G技术需要这样的力度和速度、功耗。


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台积电的7nm取得重大成功之后,EUV的技术也开始成熟。去年开始台积电在7nm的基础上结合了EUV技术,创造了一个新的工艺节点6纳米。这是7nm的延伸和扩展,由于采用EUV得到了很大的改善。由于工艺是兼容,很多7nm的IP可以直接用到6nm上。在6纳米上,由于使用了EUV,台积电的生产效率和生产时间都得到了极大的改善,晶体管密度相比7nm有了18%的提高,功耗则有了8%的降低。


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相比上一代7nm,6nm EUV晶体管密度提高了18%,这将使芯片单位面积内集成更多的晶体管,芯片功耗降低8%,可提供更长的续航时间。


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紫光展锐芯的5G SOC芯片就是基于6nm之上。未来工艺还会如何发展呢?台积电中国区业务发展副总经理陈平表示,将会有三个主要方向:

 

1. 是传统的工艺微缩,会沿着摩尔定律继续前行;

2. 3D 异构集成,用不同的工艺做成的产品集成在一起;

3. 软硬件共同优化,包括设计与工艺的优化。


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紫光展锐CEO楚庆

 

为什么要越过7nm直接用6nm工艺?紫光展锐CEO楚庆认为,10nm以后,摩尔定律越来越难维持,主要是要提升一个工艺档次,提升的工艺每平方毫米能够集成的器件已经低于原有产品,这个主要是因为光刻机的原因。如果光刻机不发生重大的进步,摩尔定律实际上已经失效了。

 

不过,荷兰的光刻机公司ASML发布了EUV,重新让摩尔定律获得生命。

 

楚庆表示,第一款使用EUV的工艺节点是7nm,作为第一款使用EUV的工艺,不可避免会有各种麻烦。所以紫光展锐没有选择7nm,而是选择了6nm,对于EUV的使用达到更加成熟的新节点。

 

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紫光展锐执行副总裁周晨

 

紫光展锐执行副总裁周晨表示,去年大部分的旗舰芯片都是基于7nm,今年紫光展锐则率先走到6nm的节点。在晶体管密度提升18%,意味着同样的尺寸能多放18%的晶体管,功能有提升,同时能获得8%的能耗下降。对于消费者拿到的产品功能更强,续航更长。

 

笔者认为,选择6nm工艺,紫光展锐显然不甘心继续在5G时代被边缘化,很明显是要凭借更先进的工艺来弯道超车,撬动主流的手机客户。

 

虎贲T7520如何做到功耗降低35%?

 

据介绍,与分离式5G方案相比,虎贲T7520无论是在轻载还是重载场景下,功耗优势全面领先,在部分数据业务场景下的功耗降低了35%。



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上图为虎贲T7520与竞品进行的续航对比

 

更高的工艺自然带来更低的功耗。虎贲T7520采用6nm的EUV工艺,首先就带来了8%的功耗下降。

 

楚庆表示,十几年前开发手机时就发现,如果需要硬件效率更高,更多需要通过软件来决定。对于场景要做到精准判断,不同的场景调配不同的资源。

 

此外,针对手机上不同的随机应用场景,有非常多的细致分配技术,在不同使用场景下,使用不同的能力。这就需要应用VPU的AI能力来进行分配。

 

通过AI对使用场景进行智能判断,最终使得虎贲T7520的功耗降低35%。

 

5G基带,为什么要全场景覆盖?

 

更高的工艺是为了5G应用而服务,虎贲T7520基于紫光展锐的5G技术平台马卡鲁开发。

 

这里要科普一下,紫光展锐的命名是所有的连接芯片都叫“春藤”,所有的数据处理芯片都叫“虎贲”。

 

这是全球首颗支持全场景覆盖增强技术的5G调制解调器。虎贲T7520支持5G NR TDD+FDD载波聚合,以及上下行解耦技术,可提升超过100%的覆盖范围。

 

官方解释是:“可拓展大带宽4G/5G动态频谱共享专利技术,使运营商在现有4G频段上能够部署5G,最大限度利用既有资源,并满足未来5G共建共享的需求,有效降低网络部署成本,加快5G部署。同时,虎贲T7520针对速度高达500KM/h的高铁场景进行技术优化,帮助用户在高速旅行的同时,尽享5G带来的畅快体验。”

 

为什么要全场景覆盖增加技术?

 

这是因为对于5G来说,上行特别重要。这个上行增强技术也是T7520特别重要的创新,把上行从发射功率进行增强,使得上行和下行信号质量一样好。


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到了5G,我们的频谱在不断的升高。对于移动通信领域,特别是无线传输,更高的频率会有不断的传输特性,更高的频率是能承载更高的带宽。但是穿透性,和传递性的衰减会严重。

 

所以5G上可能会出现某一个位置手机信号不错,就是感觉连接不顺畅。

从基站侧来说,基站的发射功率比手机要大。比如我们看一场足球赛,有2/3的观众在发短视频。以前我们假设下行是上行的10倍,但在这种应用场景下上行可能是下行的10倍。

 

基于紫光展锐创新的5G超级发射技术,可为小区近点提升60%上传速率,解决了增强VR、4K/8K超高清视频直播等业务需要更大上行带宽的痛点。虎贲T7520支持 Sub-6GHz 频段和NSA/SA双模组网,支持2G至5G七模全网通,在SA模式下,下行峰值速率超过3.25Gbps。虎贲T7520还支持领先的双卡双5G以及EPS Fall back、VoNR高清语音视频通话。

 

第六代影像引擎Vivimagic 6.0 ,如何呈现更适应人眼的视觉?

 

再来说一下Vivimagic。

 

这是紫光展锐自主研发的第六代影像引擎解决方案。

 

周晨表示,紫光展锐在该领域积累了十几年,逐渐积累起完整的解决方案。

 

他表示,判断一个手机拍照好不好,从摄像头到视频的展示,中间会经过漫长的环节,使用起来非常复杂。Vivimagic基本上全部呈现给用户,包括大量使用AI的处理,一方面我们要反应真实的世界,另一方面要让真实的世界更适应人眼的视觉。

 

这里体现了硬件和软件的能力,比如对色域的分割,一系列的算法在AI平台上都能完整的进行运算。

 

从捕捉这些图像,怎么把真正的细节信息捕捉到,Vivimagic面对5G应用场景进行了很大的提升。采用专用AI加速处理器,全新升级的四核ISP架构,高达一亿像素的超高分辨率和多摄处理能力,结合安奇逻辑(ACUTElogic)领先的影像技术,将为拍照和摄像提供出类拔萃的效果。

 

除了Vivimagic,虎贲T7520同时还采用全新一代多核显示架构,最高支持120Hz的刷新率,全通路、全格式HDR标准渲染能力,多屏显示最高可支持4K HDR 10+,将极大提升用户在高帧率类竞技游戏、5G超高清视频观影、AR/VR等视觉沉浸式场景上的体验。

 

 

5G应用如何推动AI算力进入T时代?


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虎贲T7520集成新一代NPU,相比上一代平台,算力大幅度提升,同时通过创新的架构设计,虎贲T7520在算力提升的同时,实现了优异的功耗控制,能效(TOPS/W)相对上一代产品提升超过50%。

 

那么为什么说5G时代对于AI算力有了更高的要求呢?首先因为5G时代会有实时性的视频应用需求,比如更加实时的AR/VR高清需求。这种对于人工智能的算力需求是非常高的。如果做到实时的高清视频,在做视频分割的算法上至少需要4T的数据传输,物体检测达到1.5T、动作识别达到1T的AI算力。

所以在最初定义虎贲T7520的时候,紫光展锐就考虑了未来2年的客户需求。虎贲T7520集成新一代NPU,拥有业界领先的移动端AI商用成熟度,支持业界主流ML训练框架,提供丰富的算子库,实现对Android NN的完整支持,用户能够体验更加多样化的移动端AI应用。

 

“我们已经进入T时代,虎贲T7520提供的预量实际上比4T至少要大1倍,所以包括客户、最终用户,会在里边体验到非常宽松的运算环境,一切都随心所欲。”楚庆表示。

 

金融级别的安全性是如何做到的?

 

现在很多科技公司开发布会都喜欢提到安全性,但是真正提“金融级别”安全性的很少。

 

所谓金融级别的安全性主要是以金额来划分,一般要到银行进行大额度的转账的才可以算到金融级别。

 

比如很多智能设备支持人脸解锁,但不支持人脸支付,就是因为安全性达不到。

 

智能终端的安全性也经过了不同阶段的升级,从最初的REE、TEE到SE,如今的做法是将SE的能力集成到芯片中。智能化程度越高,对安全要求必然越高。

 

要做到安全,简单来说就是要防范黑客破解密码。就是藏钥匙游戏。黑客在寻找密码的时候也取决于安全的级别,有一种方式是把钥匙扔到沙发后面,小偷猜到你放在沙发后面,就可以找出来。

 

如果配合软硬件,相当于我把钥匙放到柜子里,就算你猜到柜子里有钥匙,但是我打不开这个柜子。而且这个柜子是保险柜,有一米厚的钢板,就算你能找到存密码的地方你也没有办法。紫光展锐提供的就是这种硬件的加密机制。


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虎贲T7520采用了展锐第二代集成安全方案。该方案将金融级iSE安全单元集成在SOC中,相较外置SE,更难攻击定位,安全性更高;运算能力提升100%,支持视频加密通话等高算力安全需求;支持国际主流算法,扩展能力更为出色,并提升了存储容量,可同时支持数百个应用。虎贲T7520的高度集成化优势,大幅降低了PCB设计难度,并且降低了整机设计和制造成本,为客户带来更有竞争力的方案。

 

除了虎贲T7520,展锐还发布了什么?


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去年紫光展锐在全球的4G儿童手表市占率超过50%


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今年,展锐推出全新的4G儿童手表平台W307,主打三项功能:1.超级续航、2.亚米级定位、4G+WIFI高清视频通话

 

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春藤8910DM,填补亿级市场空白,全球首款专门针对LTE CAT.1物联网专用芯片

 

NB IOT 和LTE CAT4百兆通信之间有巨大的市场空间,成本要么太高,要么性能不够。NB-IOT的能力不够,LTE CAT4价格太高,紫光展锐推出Cat1产品,平衡双方需求。


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春藤V5663是一个超强的MCU,采用双核ARM M33核,每一个运算速度都达到460Mhz以上,比当初的奔腾3要强大。

 

超强连接能力,WIFI 5和BT5支持超大的数据传输量和短距离的低功耗连接技术。通过ARM PSA认证的超级安全。


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除了芯片产品,搭载春藤510基带的终端产品也陆续商用。

 

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家庭数据中心,与联通合作的5G WPS CPE产品,可以把5G信号转化成WIFI信号。这款5G CPE预计售价999元,正在广泛应用在各类疫情防控应用下,如教育、医疗、办公等领域。

 

后记:海信之后,紫光展锐能否成功杀入一线手机品牌供应链?

 

2019年紫光展锐进行了重大的业务调整。

 

加盟展锐不久的CEO楚庆将旗下的9个业务部整合为三大板块:

 

第一个是消费电子板块,包括手机、智能手表等一切为个人消费者服务的智能产品。

 

第二启动了工业电子事业部,提供工业物联网的连接,包括汽车电子、通信终端等事业部,

 

第三个事业部做连接芯片,包括WIFI、蓝牙等,这个是泛连接事业部。

 

同时,抽调六成的研发力量投入到5G研发中。事实证明,这一选择非常正确。

2019年,MWC上,紫光展锐发布了马卡鲁和春藤510 5G基带芯片。春藤510跟竞品相比,是一个全功能的基带,含有所有的通信制式,也有一颗不错的CPU。所以春藤510没有AP配合,也能在物联网完成70%的功能。

 

如果配合虎贲T710强大的应用处理器,可以为用户提供完美的解决方案。

 

2019年发布的虎贲T710 在AI跑分上战胜了一线品牌的同类竞品。


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海信首款5G手机F50采用首款马卡鲁5G基带春藤510,搭载T710处理器,12nm双核,性能强大,价格亲民

 

2020年对于集中力量豪赌5G的紫光展锐来説,将是一场加速度的弯道超车。从虎贲T7520来看,产品性能、工艺、通信制式等各项指标和产品定义上已经不弱于任何对手,与竞品站在了同一起跑线上。据说接下来华为的麒麟820也将采用6nm工艺,在第二季度量产。

 

针对手机市场,虎贲T7520很有希望杀入TOP5手机品牌的供应链。以紫光展锐历来的性价比路线,入门千元机到两千元中端5G手机将会是T7520的突破点。

 

虽然小米、OPPO、VIVO都传出自研手机芯片以谋求增加品牌力和竞争力,这反映出面对美国的科技战和出口管制,手机厂商都表现出掌控供应链的紧迫感。

 

但是高端旗舰芯片的竞争门槛逐渐加剧。做中低端产品又面临专业选手“MTK”和紫光展锐的虎视眈眈。所以笔者根本就不看好华为以外的国产手机自研芯片。手机行业很难再出现新的供应商,甚至现有的供应商还会减少。因为目前5G芯片要兼容2G到5G的10种网络制式,还需要在全球120张骨干网络中进行测试认证,单认证工作就需要一个庞大的队伍在七八年内才能做完,并且还需要骨干网络方面的配合。

 

如今的手机芯片市场,华为和高通、三星在高端旗舰机厮杀,但其实目前出货量最大的还是中低端入门机市场。随着各大运营商对于5G终端和网络的普及推动,虎贲T7520需要的可能仅仅是一个契机。不管如何,紫光展锐已经牢牢的抓住了5G终端爆发的船票。

 

作者:芯扒客季牧

     责编:芯扒客Amy