華為mate60自主芯片?
今天我們一起探討華為Mate 60的神秘芯片,分析它的來龍去脈,探究其背后的故事。讓我們一起走進這個科技創新的奇跡,領略華為自主研發的力量。近年來,華為在全球科技領域取得了舉世矚目的成就,不斷推出的新...
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留言給我在剛剛過去的一個多月時間里,華為麒麟芯片9000s突破美國封鎖的消息傳遍全網,帶動了全國人民的購買熱情,華為mate 60系列手機銷售異常火爆。Mate60 pro的客戶預約訂單已經排到3個月之后,據預測mate 60系列的手機銷量有望突破4000萬臺。今天我就重點給大家詳解一下這部成功手機芯片構成。
Mate 60系列手機
麒麟9000s芯片
在講解華為手機芯片之前,我們首先做一下科普。手機芯片通常包含多種芯片單元,用于不同的功能和任務,包括應用處理器芯片(CPU)、圖形處理器芯片(GPU)、無線通訊芯片、存儲芯片、攝像頭圖像傳感器芯片、觸摸屏控制芯片、電源管理芯片、傳感器芯片和音頻芯片等,下邊我們逐一看一下每種芯片單元的具體功能和分類。
1. 應用處理器芯片(Application Processor):這是手機中的主要處理器,負責運行應用程序和處理手機的各種任務。應用處理器芯片是手機中最重要的芯片之一,它負責處理手機的各種應用程序和任務。以下是應用處理芯片的核心技術、發展史和核心制造企業的概述:
1.1 核心技術:
(1) 微處理器架構:手機應用處理芯片通常采用ARM架構,這種架構具有高效能和低功耗的特點,適合移動設備。
(2) 制程技術:隨著制程技術的進步,手機應用處理芯片的制造工藝不斷提高,從16納米、10納米到7納米、5納米,甚至更小的制程節點,使芯片能夠在更小的尺寸上集成更多的功能單元。
(3). 多核處理:為了提高處理性能和能效,手機應用處理芯片采用多核心設計,使得多個處理核心能夠同時工作,提供更快的響應速度和更好的多任務處理能力。
1.2 發展史:
手機應用處理芯片的發展經歷了多個階段:
(1) 初期階段:早期的手機應用處理芯片功能有限,處理性能較弱。
(2) 集成化階段:隨著技術的進步,手機應用處理芯片逐漸實現了更高的集成度,能夠支持更多的功能和任務。
(3) 多核心階段:為了滿足日益增長的處理需求,手機應用處理芯片開始采用多核心設計,提供更強大的處理能力。
(4) AI加速階段:近年來,隨著人工智能的興起,手機應用處理芯片開始加入專門的AI加速單元,提供更高效的AI計算能力。
1.3 核心制造企業:
手機應用處理芯片的制造企業眾多,其中一些核心制造企業包括:
蘋果(Apple):蘋果自家設計的A系列芯片,如A14 Bionic,被廣泛應用于iPhone和iPad等設備。
高通(Qualcomm):高通的驍龍系列芯片,如驍龍888,是Android手機中最常見的應用處理芯片之一。
三星(Samsung):三星的Exynos系列芯片,如Exynos 2100,也被用于一些三星手機和其他品牌的手機中。
聯發科(MediaTek):聯發科的天璣系列芯片,在中高端手機市場有一定份額。
除了以上幾家制造企業,還有其他一些芯片制造商在手機應用處理芯片領域也有一定的影響力,我們華為的麒麟芯片就是后起之秀。
2. 圖形處理器芯片(Graphics Processing Unit,GPU):圖形處理器芯片(Graphics Processing Unit,GPU)是一種專門用于處理圖形和圖像數據的芯片。它在手機中起著至關重要的作用,負責加速圖形渲染、圖像處理和計算任務。
GPU芯片
早期手機GPU芯片多采用集成式設計,性能較低,主要用于簡單的圖形顯示和基本的圖像處理。
隨著手機游戲和多媒體應用的興起,對圖形處理性能的需求逐漸增加,手機GPU芯片開始采用獨立式設計,提供更強大的圖形處理能力。
近年來,隨著虛擬現實(VR)和增強現實(AR)技術的發展,手機GPU芯片的性能要求進一步提高,以支持更復雜的圖形渲染和計算任務。
3. 無線通信芯片(Wireless Communication):它負責手機的無線通信功能,包括移動網絡(如4G、5G)、Wi-Fi和藍牙等。常見的無線通信芯片廠商有高通、聯發科(MediaTek)和英特爾(Intel)等。手機無線通信芯片是手機中的另一個重要組成部分,它負責處理手機與無線網絡之間的通信。無線通信芯片通常包括調制解調器、射頻前端和基帶處理器等部分。
調制解調器負責將數字信號轉換為模擬信號以進行無線傳輸,并將接收到的模擬信號轉換為數字信號。它支持不同的無線通信標準,如2G、3G、4G和5G。
射頻前端是無線通信芯片中的另一個重要組成部分,它負責處理無線信號的發射和接收。它包括天線、功率放大器、濾波器等部分,用于增強信號的傳輸和接收性能。
巴龍基帶處理器
基帶處理器是無線通信芯片中的核心部分,它負責處理數字信號的調制、解調和編解碼等功能。它還負責管理通信協議、處理數據傳輸和調度等任務。
4. 存儲芯片(Memory):存儲芯片的種類有很多,其中最常見的是閃存芯片。閃存芯片是一種非易失性存儲器,它可以在斷電后保持數據的存儲。在手機中,閃存芯片被用于存儲操作系統、應用程序、照片、視頻和其他用戶數據。
長江存儲芯片
除了閃存芯片,還有其他類型的存儲芯片,例如DRAM(動態隨機存取存儲器)和SRAM(靜態隨機存取存儲器)。這些存儲芯片主要用于計算機系統中的主存儲器,用于臨時存儲數據和程序。
存儲芯片的發展史可以追溯到上世紀50年代。以下是存儲芯片發展的主要里程碑和一些主要的制造企業:早期存儲芯片:在20世紀50年代和60年代,存儲芯片采用的是磁芯存儲和磁帶存儲技術。這些技術由IBM、英特爾和德州儀器等公司開發和制造。
靜態隨機存儲器(SRAM):在20世紀70年代,SRAM成為了主流的存儲芯片技術。它具有快速訪問速度和較低的功耗,廣泛應用于計算機和其他電子設備中。
動態隨機存儲器(DRAM):在20世紀70年代末和80年代初,DRAM開始取代SRAM成為主流存儲芯片。DRAM具有更高的存儲密度和較低的成本,但相對于SRAM而言,訪問速度較慢。
閃存存儲器:在20世紀80年代末和90年代初,閃存存儲器開始流行起來。閃存存儲器具有非易失性(斷電后數據不會丟失)、高速讀寫和低功耗等優點,廣泛應用于移動設備、固態硬盤(SSD)和閃存卡等產品中。
3D NAND閃存:隨著存儲容量的需求不斷增加,傳統的2D NAND閃存技術已經無法滿足需求。因此,3D NAND閃存技術應運而生。3D NAND閃存通過在垂直方向上疊加多個存儲層來增加存儲容量,同時保持了較高的性能和可靠性。三星、美光、西部數據和東芝等公司是3D NAND閃存的主要制造商。
5. 攝像頭圖像傳感器芯片(Image Sensor):攝像頭圖像傳感器芯片是手機和其他數字攝像設備中關鍵的組件之一。它負責將光線轉換為數字圖像信號,實現圖像的捕捉和處理。以下是攝像頭圖像傳感器芯片的發展史。
圖像傳感器芯片
第一代攝像頭圖像傳感器芯片使用的是CCD(電荷耦合器件)技術。CCD技術可以將光線轉換為電荷信號,并通過模擬轉換器將其轉換為數字信號。索尼是第一家成功商業化生產CCD芯片的公司。
第二代攝像頭圖像傳感器芯片采用了CMOS(互補金屬氧化物半導體)技術。CMOS技術具有低功耗、集成度高和成本低等優點,逐漸取代了CCD技術。索尼、三星和英特爾等公司在CMOS圖像傳感器芯片領域具有重要地位。
第三代攝像頭圖像傳感器芯片在CMOS技術的基礎上進行了進一步改進。例如,索尼推出了背照式CMOS傳感器(BSI-CMOS),它通過改變光線進入傳感器的路徑,提高了傳感器的光線捕捉效率和圖像質量。
圖像傳感器芯片的主要制造企業:目前,主要的攝像頭圖像傳感器芯片制造企業包括索尼、三星、英特爾、華為海思、臺積電等。索尼一直是該領域的領導者。
在了解了手機芯片的功能和分類之后,下面讓我們來重點看一下華為手機的芯片架構。
麒麟9000s是華為自研的5nm系統芯片,采用了創新的芯片堆疊技術。麒麟9000s的晶體管數量比蘋果A14多37%,芯片性能和功耗達到了一個理想的狀態。其中,麒麟9000s的CPU包含1個超大核+3個大核+4個低功耗小核,大核的頻率是2.62GHz, 中核的頻率是2.15GHz,小核的頻率為1.5GHz,其中超大核和大核均為華為自研的泰山架構,小核則是cortex-A510,這四個自研的大核心都支持超線程技術,這也是世界上首次在手機處理器芯片中使用超線程技術,開創了新的歷史。
麒麟9000s處理器核心配置
之前的超線程技術都是在PC或者服務器上使用。該技術在PC上測試的結果顯示,開啟超線程功能后,可以帶來30%的額外性能提升,由此可見,麒麟9000s由超線程技術所帶來的性能提升非常值得期待。當然超線程也會帶來額外的功耗,所以mate 60系列手機的配備了巨大的散熱均熱板,保證了CPU穩定。
CPU性能排行
從上邊的CPU性能排行榜中,我們可以看到麒麟CPU 的性能要優于iphone13,跟驍龍8+ Gen1 接近。盡管麒麟有最好的架構設計,但是受限于生產工藝限制,頻率上不去,跟頂尖的驍龍8+ Gen2 是沒法比的,但是也處于領先地位。
GPU
GPU性能排行
GPU方面,此次華為麒麟9000s手機處理器同樣也放棄了ARM公司的公版GPU,采用了華為自研的代號為“馬良910”的圖形處理器,采用四核心設計,頻率達750MHz,每個核心擁有兩組128個ALUs,總計1024個ALUs。性能方面稍遜于高通的驍龍8+ Gen1,但這并非其主要追求。
NPU神經網絡單元
NPU方面,(NPU是華為自研人工智能網絡單元,它可以極大的提升芯片的AI計算能力)麒麟芯片的水平自然無需多言,當年自研的“達芬奇”架構更是一騎絕塵,遙遙領先,現在再次將其搭載到了麒麟9000s處理器上,性能只會優化的更加強悍。
ISP圖像處理單元
對于ISP圖像處理單元(注意ISP圖像處理單元不同于攝像頭圖像傳感器芯片,它用于圖像增強,在同等CMOS條件下,它可以提高成像質量),這個是華為自研的 ISP “越影”圖像處理單元,將ISP 與 AI 技術深度融合。特別是在美國對華為制裁后,華為更是將ISP直接升級到了6.0,ISP的數據吞吐率暴漲50%,同時支持四流水線并行,持續鞏固華為在視頻拍照方面的領導者地位。
巴龍基帶
對于無線通信芯片的核心基帶處理器,此次華為麒麟9000s實現了華為海思巴龍5000基帶的回歸,作為5G技術的開創者之一,華為手機沒有5G的遺憾從此畫上了句號。麒麟9000s處理器直接內部集成了巴龍5000基帶,5G性能應該會顯著優于靠外掛5G芯片實現5G功能的手機。根據之前多為數碼博主的測試,下載速度普遍超過500Mbps,甚至達到800Mbps。
對于存儲器芯片,mate 60手機采用了韓國SK海力士的產品,但是上市之后,迫于美國的壓力,估計會更換成國產長江存儲的產品。
對于攝像頭圖像傳感器芯片, 華為采用了國產豪威科技的產品。
此外,手機主板和副板上還配置了多款海思的配套芯片產品,涉及移動通信網絡、近場通信網絡、電源管理系統等多個方面。
其中,Wi-Fi芯片是不可或缺的一環,集成了藍牙和定位功能,同時性能表現驚人。電源管理芯片和各類射頻芯片也都由華為自家研發,展現了其強大的技術實力。
綜上所述, 在被封鎖3年之后,華為的第一款麒麟9000s芯片,盡管它不是性能最強的,但其技術水平也處于世界領先地位。它實現了所有芯片單元的國產化,突破光刻機封鎖的工藝限制,開創了新的手機超線程等技術。同時,它也標志了美國封鎖政策的失敗,讓美國政客無所適從,對于中美芯片戰爭也具有決定性的意義。另一方面,它的成功也徹底激發了中國人的愛國情懷,以及不畏強權的斗志,相信在未來的幾年中,華為以及更多的中國科技企業將為我們帶來更多的驚喜。作為一個中國人,讓我們攜起手一起支持華為,支持中國的科技企業,為中國的繁榮昌盛貢獻自己的一份力量。
今天我們一起探討華為Mate 60的神秘芯片,分析它的來龍去脈,探究其背后的故事。讓我們一起走進這個科技創新的奇跡,領略華為自主研發的力量。近年來,華為在全球科技領域取得了舉世矚目的成就,不斷推出的新...
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