骁龙 855 可能成高通首款搭载 NPU 的 AI 晶片
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去年，麒麟 970 凭藉全球首款搭载 NPU 的手机 AI 晶片备受关注，消息称今年麒麟 980 将升级 NPU 并首发全球 7 奈米手机 SoC，因此麒麟 980 吸引更多关注。身为全球行动 SoC 霸主，高通自然不会视而不见。据消息指出，高通新一代旗舰处理器骁龙 855 不仅将采用台积电 7 奈米制程，还将首次配备专用神经处理单元（NPU）。另外，曝光的消息也指出新款处理器将使用其他命名方式，但无论如何，搭载 NPU 的骁龙到底是要与麒麟 980 竞争，还是高通看准了时机？
高通首款整合 NPU 的 AI 晶片
根据之前爆料，骁龙 855 将采用 7 奈米制程提升性能和效能，这一点在高通员工 LinkedIn 的档案得到证实。另外，早在 2017 年就有报道称，为了使用更先进的 7 奈米制程制造新款旗舰处理器，高通会放弃与三星合作选择台积电，最近几年，三星为高通生产了骁龙 820、骁龙 821 和骁龙 835。
之前曝光消息较可靠的 Roland Quandt 称，骁龙 855 可能会以骁龙 8150 之名进入市场，将拥有一个专用 NPU，这个 NPU 与去年麒麟 970 搭载的 NPU 类似，用于提升 AI 性能。搭载 NPU 的优势显而易见，由于 NPU 可处理之前需要由 CPU 或 DSP 处理的图像或语音数据，增加 NPU 提升手机性能同时做到更多 AI 功能。高通员工 LinkedIn 个人资料显示，他们会继续微调即将推出的旗舰晶片硬件设计，NPU 是 SoC 中的独立部分。
至于 5G 功能，之前消息是骁龙 855 将配备骁龙 X50（SDX50）5G 数据机，但最新消息称骁龙 855 将不会整合 SDX50 而是 SDX24，达到 5G 功能需要透过外挂 SDX50。总体来看，骁龙 855 基于台积电 7 奈米，尺寸为 12.412.4mm，将首次整合 NPU，通讯方面整合 SDX24 LTE 数据机，支援 Cat.20 LTE 以达到 2Gbps 下行速度。
据了解，高通将在 12 月年度技术峰会推出骁龙 855，用于 Windows 笔记型电脑和平板电脑的骁龙 1000 也会一同发表。骁龙 855（代号 Hana）正以 SDM855 名义在内部开发，但外媒 WinFuture 称其看到的第三方文件显示，该处理器的名称已经改了几个月，现在的名称为 SDM8150，意味着它将是 Snapdragon 8150 上市，但仍具有相同的“Hana”代号。WinFuture 认为高通改命的原因，可能是为了更容易与手机 SoC 及 Windows 10 和 Chrome OS 系统 SoC 区分。
不过，新 SoC 的最终名称可能尚未确定，WinFuture 推测 SM8150 的“SM”代表 Snapdragon Mobile。
与麒麟 980 竞争？
纵观如今手机处理器市场，麒麟 970 去年 9 月 2 日在德国柏林 IFA 正式发表，被称为全球首款人工智慧手机 SoC，搭载麒麟 970 的华为 Mate 10 同年 10 月 16 日发表。苹果 2017 年 9 月 12 日秋季新品发表会随 iPhone X 一起发表了 A11 Bionic，A11 首次搭载专用于机器学习的硬件“神经网络引擎”（Neural Engine），每秒运算次数最高可达 6,000 亿次。
今年 3 月，联发科首款 AI 晶片 Helio P60 在内地亮相，Helio P60 整合基于 Edge AI 平台人工智慧单元双核 APU（AI processing unit），并首次将可协调 CPU、GPU 和 APU 之间运作的 NeuroPilot AI 技术带入智慧手机，方便 AI 应用程式执行。同样在 3 月，三星正式宣布型号为 Exynos 9610 的新一代处理器，整合基于深度学习技术的专用 AI 硬件单元，三星称之为 Vision Image Processing Unit（可翻译为视觉图像处理单元），算是三星真正意义上的智慧手机 AI 晶片。
8 月底，华为海思将发表 7 奈米制程的麒麟 980，很有可能搭载寒武纪 5 月发表的第三代 IP 产品“寒武纪 1M”升级 NPU。苹果也会在 9 月发表新款的 iPhone 搭载 7奈米 A12，神经网络引擎很有可能也会升级。虽然麒麟 980 和 A12 只用于华为和苹果自家手机，但 Helio P60 已整合了 APU，身为全球最大的手机 SoC 提供商，高通至今还未给手机 SoC 增加 NPU。
今年 2 月，高通宣布推出人工智慧引擎 AI Engine（Artificial Intelligence Engine），由多个硬件与软件组成。硬件方面，在 AI Engine 的支援下，骁龙核心硬件架构──Hexagon 向量处理器、Adreno GPU 和 Kryo CPU 都将在终端侧支援和最佳化人工智慧应用程式，且骁龙 845、骁龙 835、骁龙 820、骁龙 660 行动平台都支援。软件方面包括骁龙神经处理引擎（Neural Processing Engine，NPE）软件框架、随 Google Android Oreo 发表的 Android NN API、Hexagon Neutral Network（NN）库。
但 AI Engine 毕竟没有专门为处理 AI 应用程式增加硬件，AI 性能表现上，与搭载 NPU 的手机 SoC 相比有差距也不让人意外。今年稍早一份测试数据显示，骁龙 845 在鲁大师 AI 性能排行榜仅跑到 199 分，和排名第一位的荣耀 V10 差了 43 分。有媒体用荣耀 V10 与三星 S9 实测对比，麒麟 970 的 AI 性能还是领先已有软硬件最佳化的三星 S9。因此，骁龙 855 搭载 NPU 从目前市场环境来看并不让人意外，毕竟需要和麒麟 980、A12 竞争。
（Source：AnandTech）
AI 晶片的“时机”已到？
更重要的是，高通只能拿出用软硬件最佳化的 AI Engine，还是技术可做到但未推出搭载 NPU 的 SoC？答案无疑是后者。一位高通前技术高层表示，身为有深厚技术积累的公司，高通早在 3、4 年前就已有 AI 晶片计划，至少两年前就有 NPU，但没有看到实际应用支撑，故迟迟没有量产。
实际应用是否真是关键？以麒麟 970 为例，NPU 的 FP16 性能达 1.92TFLOP，几乎是麒麟 960 的 3 倍（0.6TFLOP 左右），体现在应用，麒麟 970 图像辨识速度达每分钟约 2,000 张，iPhone 7 Plus 是每分钟 487 张，三星 S8 是每分钟 95 张。拍照时，NPU 可帮助手机更精准和快速辨识拍摄场景，让手机选择最合适的图像处理演算法，双镜头背景虚化时让手机对边缘虚化的处理更准确，还可以在 AR 相机显着提高渲染的速度，降低功耗。还有，借助 NPU 手机可将语音和语义辨识的部分工作转移到手机处理器，提高手机语音互动应用（比如语音输入法、智慧语音助理）的体验。
不过，麒麟 970 发表同时，华为还展示了“开放行动 AI 平台”（Open Mobile AI Platform），为 App 开发者提供包括开发者网站和社群支援、开发套件及自家 App 分发商店等“全套”服务，吸引开发者开发调用 NPU 性能的 App，这意味着华为积极推动行动 AI 生态建设，寻找更多应用程式，更发挥 NPU 的性能。
与麒麟 970 类似，iPhone X搭载的 A11 神经网络引擎目前可见的作用在拍照、AR、Face ID 方面体现。显然，NPU 的性能并未完全发挥，应用场景也不够丰富，对提供 SoC 的高通而言，性能和成本不得不谨慎权衡。毕竟 3 月小米创始人雷军发微博称：“骁龙 845，最新旗舰，非常出色，只有一个缺点：太贵了！骁龙 845，再加上 17% 进口增值税，500 多人民币！是骁龙 660 的 3 倍多！”
手机处理器在一款手机的 BOM 清单一直有不小的比例，在竞争异常激烈的手机市场，整合 NPU 短期内只会增加处理器成本，如果没有够多提升和应用支撑，无论 SoC 提供商还是手机厂商，整合 NPU 的 SoC 并非最好选择。经过其他手机厂商对市场的教育以及生态建设已经开始之后，推出 AI 晶片时机也逐步成熟，因此骁龙 855 虽然抢不了首发甚至有点晚，却能将风险降低。
高通打算或许不仅如此，Quandt 最新爆料还指出，他发现“SDM855AU”，这意味着骁龙 855 将会有汽车版本，需要补充的是，高通之前推出过骁龙汽车处理器骁龙 820A。推出骁龙 855 汽车版本也符合逻辑，毕竟 AI 还处于非常早期的阶段，AI 处理器需要更多应用场景支持。同时，高通虽然收购 NXP 失败，但高通继续深入汽车市场的方向并不会改变，骁龙 855 就是很好的产品。
小结
到底是市场的竞争让骁龙 855 不得不整合 NPU，还是高通已确定如今应用足以推出 AI 晶片？谁是主要因素很难简单判断；不过，从高通对 AI 晶片的态度可以看到，现在 AI 晶片发展最大的阻碍并非技术而是应用，需求迫切且市场规模够大的应用场景，才能更快推动 AI 晶片发展，反过来也将推动 AI 技术进步，最终推动 AI 的发展。
（本文由 雷锋网 授权转载；首图来源：高通）
延伸阅读：
- 高通骁龙 855 处理器已进入大量生产阶段，预计年底正式发表
- 华为 8 月底柏林发表麒麟 980 处理器，由台积电 7 奈米制程生产
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