Всё, что нужно знать про ИИ в чипсетах на примере Huawei Kirin 980

Содержание

Введение
Что, как и почему?
Что нового и важного в Huawei Kirin 980?
Про чипсеты и искусственный интеллект
Заключение

Введение

Большинство потребителей абсолютно не интересуются тем, какой чипсет стоит в их смартфонах. То же самое касается и компьютеров. Попробуйте человеку, не следящему за рынком техники, задать вопрос, какой процессор у него в ноутбуке. Вполне вероятно, что у него в голове всплывет завершающий слоган любой рекламы компьютеров с характерным звуком «Intel Inside».

К слову, это очень мощная рекламная кампания, въевшаяся в голову многих потребителей. Больше всего от неё бесятся в AMD, когда люди даже про ноутбуки на AMD по инерции отвечают Intel Inside (особенно это характерно для США). Вспомнив, что процессор от Intel, человек, возможно, даже вспомнит название i5 или i7, а вот про поколение процессора можно даже не спрашивать. Там тёмный лес. У AMD, несмотря на все усилия, уже много лет ситуация сложная: обычный потребитель сумел запомнить название компании, а вспомнить имя процессора или выстроить хотя бы приблизительную иерархию – это невыполнимая задача.

На рынке мобильных систем на чипе (SoC – system on chip) царит в целом схожая картинка. Всем известно, что Qualcomm – это хорошо, MediaTek – это плохо, а ещё есть Apple, у которой совсем другие процессоры. А про то, что Samsung делает собственные чипсеты, или то, что Huawei стала лидером в области ИИ в чипсетах, многие и не подозревают.

Что, как и почему?

Mobile-Review.com читает продвинутая публика, но на всякий случай ответим на базовый вопрос – почему в компьютерах процессор, а в смартфонах SoC. Разница заключается в том, что компьютер состоит из процессора, видеокарты, звуковой карты, которые соединяются с материнской платой по шине и, по сути, являются отдельными устройствами. В противовес этому есть система на чипе, включающая в себя сразу всё – и звук, и свет, и воду, и газ с электричеством (аудио, видео, процессор, флэш-память, Analog to Digital Converter – ADC и т.д.). Основное преимущество SoC – это компактные размеры.

Большинство современных смартфонов работают на архитектуре ARM, принадлежавшей Arm Holding. Холдинг, в свою очередь, занимается разработками и лицензирует сторонних игроков рынка (Apple, Huawei, Samsung, Qualcomm, MediaTek). Позволяя за скромные отчисления пользоваться своими наработками. При этом Arm Holding занимается только исследованиями, от прямых продаж компания отказалась, поэтому прийти и купить чипсет у Arm Holding нельзя. Производители попроще предпочитают пользоваться услугами Qualcomm и MediaTek, бизнес которых и строится на создании непосредственно чипсетов и их дальнейшей перепродажи.

А вот сильные игроки, такие, например, как Samsung, Apple и Huawei, имеют лаборатории, финансовые ресурсы, талантливых инженеров и занимаются собственными дизайнерскими модификациями, дорабатывая и улучшая продукцию Arm Holding.

На рынке, помимо дизайнерских предприятий, существуют и контрактные заводы, которые занимаются не исследованиями, а только производством. Хорошим примером такого завода является Тайваньская Полупроводниковая Производственная компания, больше известная под аббревиатурой TSMC.

Некоторые, как, например, Samsung, пытаются подмять весь производственный цикл и не только делают дизайн чипсетов, но и самостоятельно их производят, инвестируя в заводы. С одной стороны, это правильная позиция, так как позволяет для своих продуктов получать максимально низкую цену. С другой, это опасно, так как при снижении продаж компания рискует столкнуться с недозагрузкой мощностей, что приведет к удорожанию производства. В последнее время Samsung как раз и испытывает спад продаж, так что, возможно, как раз из-за этого новый Exynos 9 Series 9820 делают по технологии 8 нм, а не 7 нм, как все остальные правильные производители. Как говорится, разницу в 1 нм невооруженным глазом можно увидеть, только если смотреть в Excel-таблицу костов.

В Apple и Huawei имеют собственные дизайн-команды, но производство предпочли отдать на откуп сторонним фабрикам. Как раз, кстати, оба игрока и пользуются услугами TSMC. Именно на этом предприятии производятся чипы для iPhone’ов и самые современные чипсеты от Huawei – HiSilicon Kirin 980.

В отличие от Samsung, у Huawei всё хорошо: компания на подъёме, поэтому Kirin 980 выполнен по стандарту 7 нм.

Что нового и важного в Huawei Kirin 980?

На текущий момент Kirin 980 – это первый коммерческий 7 нм чип для смартфонов на базе Android. Чтобы понять размеры чипсета, можно на бумаге нарисовать квадратик со стороной 8.6 мм. На этой поверхности разместилось 6,9 миллиарда транзисторов.

Для сравнения, предыдущий процессор Kirin 970 по технологии 10 нм имел размеры 9.75 × 9.92 мм, и помещалось там «всего» 5,5 миллиарда транзисторов. К слову, это достаточно высокая технология, так как у той же Apple это 4.3 млрд транзисторов.

Некоторые могут подумать: делов-то – купить у Arm Holding лицензию и прицепить свою бирку. Однако всё намного сложнее. На одном из мероприятий в Huawei рассказали про трудозатраты на разработку. Компания шла к новому чипсету 36 месяцев, в R&D центрах над этим работали более 1000 только старших экспертов (не считая младших), а всего было создано более 5000 инженерных прототипов.

У перехода на новую технологию всегда есть несколько плюсов. Например, если сравнить новый Kirin 980 с 970, то налицо рост производительности на 75%, при этом энергоэффективность выросла на 58%. К слову, именно для таких значительных результатов и нужны собственные дизайнерские лаборатории, так как просто переход с 10 нм на 7 нм даёт увеличение энергоэффективности только на 40%.

Энергоэффективность достигается за счёт продуманной работы всех внутренних составляющих чипсета. Чтобы продемонстрировать разницу, возьмем чип от Apple – A12 Bionic, так как он сделан также на заводе TSMC по технологии 7 нм и номинально содержит такое же количество транзисторов. Однако в решении Apple используется 6 ядер – 2 высокопроизводительных ядра и 4 энергоэффективных ядра. В то время как у Huawei получилось реализовать 8-ядерную комбинацию – 2 турбо-ядра, 2 высокопроизводительных ядра и 4 малых энергоэффективных ядра.

Про чипсеты и искусственный интеллект

Однако, создавая новые быстрые чипсеты, производители столкнулись с проблемой грамотного распределения мощности. Оптимальным решением видится использование искусственного интеллекта.

Тема ИИ уже заезжена, так как производители сами виноваты. Они упоминали искусственный интеллект везде, где только могли, не удосужившись предварительно объяснить покупателям, что это значит. Ведь большинство, когда речь идёт про ИИ, представляют, что у них в смартфоне живет Робокоп или Google Assistant с Siri подрабатывают не только голосовыми помощниками, но за и производительностью смартфонов следят. И это характерно не только для обывателей. Когда мы искали авторов для Mobile-Review, одним из заданий было написать заметку на тему «зачем нужен ИИ в смартфонах». И на почту мне обрушился поток из рассказов-фантазий про будущее и кофе в постель, возможности интеллектуальной беседы и угадывания желаний.

Про производительность

Однако таких продвинутых ИИ нет и ещё долго не будет, а SoC с поддержкой ИИ означает, что чипсет умеет самостоятельно догадываться о том, сколько мощности нужно на ту или иную задачу, а также он умеет находить закономерности в поведении пользователя и подстраиваться под них. Звучит просто, но вещь очень важная. Самый простой вариант — это замедление всех процессов в ночное время. Тот же Kirin 980 отслеживает, в какое время вы перестаете пользоваться смартфоном, и блокирует все лишние процессы. Например, если неожиданно ночью какая-то программа из-за глюка, допущенного разработчиком, случайно активирует GPS поиск, то наутро пользователь увидит значительно разрядившийся смартфон. В то время как «умный» чип блокирует программу, ибо не нужна она в данный момент времени.

Соответственно, в случае с Kirin 980 используется ещё и новый алгоритм работы – 3-уровневая энергетически эффективная архитектура. Схематически работу нового чипсета в зависимости от нагрузки можно изобразить так:

Особенно хорошо у искусственного интеллекта получается проявить себя в области гейминга. И опять же речь не про то, что компьютерные противники стали умнее. Kirin 980 оснащен графическим модулем Mali-G76, который имеет на 46% более высокую производительность и на 178% более высокую энергоэффективность.

Прирост в области энергоэффективности значителен. Это как раз во многом и достигается благодаря ИИ. Разрешите процитировать с официального сайта Huawei: «Модуль поддерживает инновационную технологию интеллектуального планирования модуляции тактовой частоты. Этот механизм прогнозирует уровень нагрузки на процессор, в реальном времени анализируя частоту смены кадров, плавность изображения и данные, поступающие от сенсорного экрана. Такая технология планирования повышает точность предсказания нагрузки, формируемой каждым кадром на 30% по сравнению с традиционными методами прогнозирования, в особенности на игровых сценариях. Это позволяет эффективно увеличить среднюю частоту смены кадров и значительно снизить эффект джиттера и зависания во время игр».

Про камеры

Ещё одна важная область – это камеры. Есть производители, как, например, Samsung, которые пытаются зацепить аудиторию, выпуская аппараты с четырьмя камерами. Реальной потребности в этом никакой нет, так как Google Pixel с одной камерой снимает гораздо лучше большинства решений с кучей объективов. Это потому, что сейчас на первый план как раз и выходят возможности искусственного интеллекта, который самостоятельно достраивает картинку по имеющимся у него деталям и знаниям об окружающем мире.

Сравнение топовых фотокамер Huawei – Mate 20, Mate 20 Pro и P20 Pro

В этом плане мне нравится, что придумали в Huawei. У них ИИ, мощный алгоритм для фото, и они ещё сделали несколько камер. Результат отличный. Huawei P20 Pro уже больше полугода лидер в рейтинге DxOMark, да и отрыв довольно значительный. И пока что ни у кого из ближайших преследователей не получилось дотянуться. Признаться, рассчитывал, что новый Galaxy Note выбьет P20 Pro, а потом надеялся на новый iPhone. Очень интересно было бы увидеть результаты нового Google Pixel 3, у которого по-прежнему всего 1 камера, так как если он выиграет, то это будет новая ступень в области развития ИИ и алгоритмов фотообработки. Ну и, разумеется, интересно, какой результат покажет Huawei Mate 20 Pro, так как если P20 Pro работает на предыдущем поколении чипсета, то Mate 20 Pro – это Kirin 980. Вопрос, смогут ли за 110 баллов перебраться, или нет.

Если описывать словами, как работает ИИ в фотокамере, то получится примерно следующее: «…фирменный процессор обработки изображений (ISP) четвёртого поколения, поддерживающий многокамерные конфигурации. Его пиксельная пропускная способность на 46% превышает показатели предыдущего поколения. Цветопередачу и полутона теперь можно регулировать по зонам, кроме того, процессор оснащён новой функцией воспроизведения цветов в режиме HDR, которая способна управлять контрастом изображения, подсвечивая объекты в различных частях кадра» и «благодаря двойному нейромодулю и высокой вычислительной мощности, Kirin 980 поддерживает интеллектуальное распознавание лиц, объектов, сегментацию изображений, перевод в реальном времени и другие функции, которые исполняются непосредственно на мобильном устройстве». Процессор умудряется распознавать 4500 изображений в минуту, и это нужно, чтобы «…Kirin 980 позволяет получать чёткие и яркие снимки танцующих людей или спринтеров на дистанции, прорисовывая суставы и линии в реальном времени». Мне очень нравится фраза про рисование суставов в реальном времени, то есть если размахивал сильно руками и камера не успела отловить движение, то чипсет с ИИ просто пририсует.

Заключение

В заключение хочется сказать, что, выбирая новый смартфон, следует уделять внимание тому, поддерживает ли он на аппаратном уровне ИИ. Многие производители используют простые решения, считая, что смогут решить все вопросы софтом. Это не так. Рассказ про ИИ получился на примере Kirin 980 из-за того, что сегодня именно в Huawei делают наиболее продвинутые ИИ-решения. Речь идёт не количество «виртуальных попугаев» в синтетических тестах производительности, а про использование смартфона в жизни. В Huawei, кстати, своё лидерство прекрасно понимают, и компания ведет достаточно интересную политику. Она не продаёт свои чипсеты другим игрокам рынка (например, Samsung продаёт). В одном из недавних интервью старший директор по продуктам Боди Джи сказал, что компания рассматривает свои чипсеты не как продукт, а как интеллектуальную собственность, выделяющую Huawei на рынке и дающую преимущество перед конкурентами.

К содержанию >>>

Владимир Нимин ([email protected])

Опубликовано — 28 ноября 2018 г.

Поделиться:

Мы в социальных сетях: