超2億美元打造！紫光展銳全球首款6nm EUV SoC將成5G手機普及標志？
文 | 包永剛
2019年是5G商用的元年，各大手機品牌爭先推出5G手機。不過，5G目前是旗艦級手機才具備的功能。因此，5G手機什么時候才能人人都買得起多次成為焦點話題。
從5G處理器的角度看，或許紫光展銳最新發布的第二代5G SoC虎賁T7520的大規模商用之時，我們也將迎來5G手機的大規模普及。
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超2億美元打造的5G SoC如何？
本周三，紫光展銳發布了第二代5G智能手機平臺虎賁T7520，這是全球首款采用6nm EUV工藝的芯片。先進的工藝也意味著昂貴。紫光展銳首席執行官楚慶在發布會上表示：“沒有2億美元，別想開一顆6nm的芯片。”
僅流片成本就超過2億美元，總體成本超2億美元的5G SoC——虎賁T7520，CPU采用4 個 Arm Cortex-A76 核心，4 個 Arm Cortex-A55 核心，GPU采用 Arm Mali-G57核心。
5G性能方面，基于紫光展銳新一代5G技術平臺馬卡魯，虎賁T7520支持5G NR TDD+FDD載波聚合，以及上下行解耦技術，可提升超過100%的覆蓋范圍。同時支持 Sub-6GHz 頻段和NSA/SA雙模組網，支持2G至5G七模全網通，在SA模式下，下行峰值速率超過3.25Gbps。還支持雙卡雙5G以及EPS Fall back、VoNR高清語音視頻通話。
AI性能，虎賁T7520集成新一代NPU，相比上一代實現了優異的功耗控制，能效（TOPS/W）相對上一代產品提升超過50%。
多媒體處理性能方面，虎賁T7520搭載的是紫光展銳自主研發的第六代影像引擎Vivimagic解決方案和第二代FDR ( Full Dynamic Range ) 技術，專用AI加速處理器，全新升級的四核ISP架構，支持高達一億像素的超高分辨率和多攝處理能力。
另外，虎賁T7520采用全新一代多核顯示架構，最高支持120Hz的刷新率，全通路、全格式HDR標準渲染能力，多屏顯示最高可支持4K HDR 10+，能極大提升用戶在高幀率類競技游戲、5G超高清視頻觀影、AR/VR等視覺沉浸式場景上的體驗。
安全性上，虎賁T7520采用了展銳第二代集成安全方案，將金融級iSE安全單元集成在SOC中，相較外置SE，更難攻擊定位，安全性更高。
在六大特性中，我們重點關注工藝、5G性能以及AI。
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全球首款6nm EUV芯片年內量產
6nm對于大部分人而言并不熟悉，因為目前商用的最進的半導體制程是7nm以及7nm EUV，今年多款處理器將會轉向5nm節點。在去年臺積電的中國技術論壇期間，臺積電全球總裁魏哲家就透露，7nm+之后，臺積電先推出的并非6nm而是5nm。
魏哲家解釋稱，6nm（N6）之所以選擇在7nm+和5nm后推出，是希望借助7nm+和5nm的經驗，讓6nm比7nm+有更優的邏輯密度，且與7nm的IP相容，使用7nm+工藝的IP可以繼續使用6nm工藝，減少制程復雜度的同時降低成本。
雷鋒網也了解到，在臺積電的規劃中，7nm將會是一個過渡節點，6nm則是一個主要節點，預計會在相當長的一段時間內都扮演重要的角色。
也就是說，紫光展銳第二代5G SoC選擇的是一個未來的主流節點，這是降低風險的一個合理選擇。
紫光展銳首席執行官楚慶
楚慶解釋，EUV對于光刻機來講是一個革命性的提升，它重新讓摩爾定律獲得了生命，業界第一個使用EUV的工藝節點是7納米。我們沒有選擇7納米，而是選擇的6納米，這是因為，6納米對于EUV的使用達到了一個更加成熟的新節點，它所體現的技術優勢非常之充分。
用數字來體現這種量化的優勢，相比上7nm，6nm EUV晶體管密度提高了18%，這將使芯片單位面積內集成更多的晶體管，芯片功耗降低8%，可提供更長的續航時間。
從長遠來看，紫光展銳能夠降低成本。臺積電已經說了，6nm將會在很長一段時間扮演重要角色。楚慶也說了，流片6nm的芯片成本至少2億美元。把雙方的表態合起來看，就可以明白，雖然紫光展銳首款6nm EUV的成本高達2億美元，但未來使用這個工藝的IP在很長一段時間仍能夠復用，未來也就能夠節省很多開發成本。從紫光展銳整體的5G戰略而言，無疑一個降低風險和增加收益的選擇。
據悉，虎賁T7520將會在年內量產。
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5G覆蓋能力提升1倍，功耗降低35%
6nm EUV能夠帶來的是整顆SoC性能和功耗的提升，具體到5G，新一代的平臺又帶來了哪些提升？在接受雷鋒網等媒體采訪時，紫光展銳執行副總裁周晨明確，虎賁T7520集成的5G調制解調器并非春藤V510，而是基于新一代的馬卡魯平臺。但他并未透露新一代5G基帶的具體名稱。
紫光展銳執行副總裁周晨
不過，新一代平臺的5G功能顯然更強大和更實用。這其中的一大亮點是，虎賁T7520集成的全場景覆蓋增強5G調制解調器支持5G NR TDD+FDD載波聚合，以及上下行解耦技術，可提升超過100%的覆蓋范圍。
載波聚合有什么意義呢？楚慶解釋，對于移動的場景，比如在高速公里上的汽車或者高鐵上，FDD就非常有優勢。如果是在高密度通信的場景，TDD在頻譜的利用率上又能展現出無可比擬的優勢。
高通上周發布的最新一代基帶驍龍X60的特性之一也是支持TDD與FDD載波聚合。
除此之外，紫光展銳還有一項特別重要的創新。楚慶說：“上行增強技術也是虎賁T7520的一個特別重要的創新，我們增強了上行發射功率，里邊包含了一些新的幀技術把它增強，增強后使上行跟下行信號質量一樣好，即便是鋰電池支持的小型無線裝備，也能夠跟公平電支撐的基站相媲美。”
這個技術可為小區近點提升60%上傳速率，解決了增強VR、4K/8K超高清視頻直播等業務需要更大上行帶寬的痛點。
周晨也介紹，“使用5G時，可能會出現在某一個位置上我們看到手機上顯示的信號挺好，但就是感覺不通暢。這是因為在高頻段下手機發射功率和基站功率不一致，導致有些點能收到基站的信號，但數據發不到基站。而我們的全場景覆蓋增強技術，能讓用戶能夠明顯感覺到基于我們的全場景覆蓋增強技術，在數據傳輸信號的體驗上能夠做到上行增加了100%的覆蓋，做到上下行是平衡的?！?/strong>
但是，如果功耗隨著性能的增強而增加，將是消費者無法接受的。不過紫光展銳給出的數據顯示，虎賁T7520相比上一代虎賁T7510可，5G數據場景下整體功耗降低35%，5G待機場景下功耗降低15%。
功耗的降低主要來源于三個方面的技術提升。周晨接受采訪時說：“首先是得益于我們采用的最先進6nm EUV工藝，這帶來了至少8%的功耗降低。其次，多模融合把5G和前年幾代通信技術都做了很好地融合，這個融合在前一代馬卡魯平臺的基礎上進一步提升，升級的融合架構下能夠體現出最好的性能和穩定性和功耗。還有，我們有非常多細致的分配技術來匹配不同的場景，并且運用了AI的技術，對5G基帶也進行了智能分配，來達到功耗降低的效果。”
楚慶補充，“降低功耗首先是需要更高效的硬件，但最終決定用戶體驗很大程度取決于軟件。需要軟件做到精準判斷，根據不同的場景調配不同的資源。我們使用了AI技術對場景做智能的判斷，希望5G手機的續航能夠和4G一樣甚至更長?！?/strong>
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NPU性能可達8TOPS以上
紫光展銳去年8月發布虎賁T710應用處理器的時候，其AI 跑分曾在蘇黎世聯邦理工學院AI Benchmark跑分榮登榜首。而最新發布的虎賁T7520集成的是新一代NPU，相比上一代平臺，算力大幅度提升，同時通過創新的架構設計實現了更優的功耗。官方說法是，能效相比上一代提升超過50%。
周晨透露，虎賁T7520 NPU提供的性能比4TOPS至少大一倍。
為什么需要這樣的AI算力？從目前的情況看，5G會帶來分辨率更高的各種實時高清視頻，AR、VR也被看好會隨著5G的普及而爆發。周晨說：“從技術的角度講，要做到實時高清視頻的分割或其他處理，至少需要4TOPS以上的能力，并且AI應用還會疊加，這樣就需要更高的AI算力。我們定義虎賁T7520的時候考慮的是未來兩三年的需求，所以我們提供了這樣的AI性能?！?/strong>
雷鋒網此前也報道，Arm去年推出的AI IP就提供的是1-4TOP/s的算力。
與5G基帶一樣，如何才能實現更高AI性能的同時控制好耗也是一大挑戰。對此，周晨表示：“我們對手機主要的場景用到的模型做了整體的分析后發現，對性能訴求最強的是實時性的某些圖像視覺類的算法。在這些算法持續工作的時候會產生大量的能量和熱，對性能會產生影響。我們在設計時就針對于這一類的場景做了更多的硬件級的工作，用專用硬件電路確保對性能要求特別高的場景有更高效率，最后得到相對更好的能效比。”
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紫光展銳將推動5G手機的普及
可以看到，紫光展銳最新一代5G SoC，雖然CPU、GPU、基帶并非業界最頂級，但依舊展現出了不俗的競爭力。這當然與紫光展銳的定位和目標有關，楚慶表示，“紫光展銳的5G技術跟一線廠商是同一條線，但我們進入市場的目標不一樣，有一些廠商屬于高舉技術大旗引領式，紫光展銳是為最大多數用戶服務，這是我們的定位。”
目前紫光正在用其第一代5G解決方案虎賁T7510（春藤V510 + 虎賁T710應用處理器）推動5G的普及。這一方案已經被搭載到海信5G手機F50上，這款手機也即將上市。
另外，采用春藤V510的中國聯通自有品牌5G CPE VN007也已經推出，這款CPU能同時支持4G /5G無線及有線方式上網，內置5G全頻段天線，支持n78/n41/n79等5G主流頻段，基本實現了全網覆蓋，下載速率可達2.3Gbps，環形布局設計，360度信號覆蓋，售價僅為999元。
除此之外，OEM廠商和解決方案提供商基于春藤510開發的終端形態還有模組、MiFi、機頂盒、AR 、VR、IP攝像頭、工業網關、直播機、自動導引運輸輛（AGV）、無人機等。在2020年將有數十款搭載春藤V510的5G終端實現商用。
至于虎賁T7520正式的商用時間，楚慶表示：“虎賁T7520正在制定市場策略，另外，我們要聽客戶的意見什么時候合適對外宣布?！?/strong>
那么，等到首款6nm EUV 5G SoCial量產，性能和體驗更好的虎賁T7520大規模應用，5G整個產業鏈協更成熟之時，我們就將迎來5G手機的大規模普及。
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