华为海思麒麟AI芯片有何突破?

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华为海思麒麟的AI能力,是一个从底层硬件到上层软件算法的全栈式、端侧AI解决方案,它不仅仅是“支持AI”,而是深度地将AI计算能力融入芯片的每一个核心,以实现极致的性能、能效和隐私保护。

华为海思麒麟AI芯片有何突破?-第1张图片-广州国自机器人
(图片来源网络,侵删)

下面我们从几个层面来详细解析:


核心基石:达芬奇架构

要理解麒麟的AI能力,必须先了解其背后的核心——华为自研的达芬奇架构

在麒麟970时代,华为首次推出了NPU(Neural Processing Unit,神经网络处理单元),这可以看作是达芬奇架构的雏形,它开创了在手机SoC中集成专用AI硬件单元的先河。

从麒麟970到麒麟9000S,达芬奇架构不断进化,其核心特点包括:

华为海思麒麟AI芯片有何突破?-第2张图片-广州国自机器人
(图片来源网络,侵删)
  1. 高算力:NPU拥有专门为矩阵运算设计的硬件单元,这恰好是AI神经网络计算中最密集、最耗时的部分,相比于传统的CPU或GPU,NPU在执行AI任务时效率高出数十倍甚至上百倍。

    • 算力单位:通常以 TOPS (Tera Operations Per Second,万亿次运算/秒) 来衡量,麒麟9000的NPU算力达到了惊人的 2 TOPS,这意味着它每秒可以执行5.2万亿次AI运算。
  2. 高能效:由于NPU是专用硬件,它只做自己最擅长的事,因此在完成同样AI任务时,消耗的功耗远低于CPU或GPU,这直接 translates to 更长的续航时间更低的发热,让手机的AI功能可以持续、稳定地运行。

  3. 灵活性:达芬奇架构支持多种精度(如INT8、FP16、INT4等),允许AI模型在精度和性能之间进行权衡,以适应不同的应用场景,实现最优的能效比。


硬件演进:麒麟芯片的AI之路

麒麟的AI能力并非一蹴而就,而是随着每一代产品的迭代而持续增强。

华为海思麒麟AI芯片有何突破?-第3张图片-广州国自机器人
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芯片型号 发布年份 NPU架构 核心AI特性 代表性AI功能
麒麟970 2025 初代NPU 首次集成NPU,算力约 6 TOPS AI场景识别、AI摄影(背景虚化、智能色彩)
麒麟980 2025 第二代NPU 算力提升至 0 TOPS,首次采用双NPU设计 更强大的AI摄影(实时视频虚化)、AI翻译、AI语音助手
麒麟990 2025 第三代NPU 算力 6 TOPS,支持 端侧AI推理 AI降噪、AI视频超分、端侧AI算力赋能EMUI系统
麒麟9000 2025 第四代NPU 算力 2 TOPS,集成达芬奇架构2.0 极致的AI摄影(XD Fusion Pro)、端侧AI智慧助手、多任务处理
麒麟9000S 2025 新一代NPU 算力约 0 TOPS (估算),回归单NPU设计,但工艺革新 在新挑战下,依然保证了核心AI功能的流畅运行,如AI摄影、系统级AI优化

关键演进点:

  • 从单核到双核:麒麟980首次采用双NPU,可以并行处理不同的AI任务,效率更高。
  • 算力的指数级增长:从0.6到5.2 TOPS,增长了近9倍,为更复杂、更庞大的AI模型在手机端运行提供了可能。
  • 从“能用”到“好用”:早期的AI功能更多是“锦上添花”,而到了麒麟9000,AI能力已经深度融入摄影、系统、通信、安全等方方面面,成为用户体验的核心驱动力。

AI能力的主要应用场景

麒麟芯片的强大AI算力,最终体现在用户能感知到的各种功能上,主要集中在以下几个方面:

AI摄影(最核心的应用)

这是麒麟AI能力最直观、最成功的体现。

  • 实时场景识别与优化:NPU可以瞬间识别上百种场景(如人像、美食、夜景、花卉、宠物等),并针对性地调整色彩、对比度、锐度等参数。
  • AI视频虚化:在拍摄视频时,能实时分离主体和背景,实现类似单反的背景虚化效果,这是传统算法难以做到的。
  • AI HDR:通过AI算法分析画面中不同区域的亮度,生成细节更丰富的HDR照片。
  • AI超分辨率:对低分辨率的图片或视频进行智能插值和重建,使其变得清晰。
  • XD Fusion Pro图像引擎:这是华为的顶级影像技术,其背后就是NPU强大的算力支撑,通过多帧融合、语义理解等技术,实现超越物理极限的成像效果。

端侧AI与智慧体验

  • 智慧助手:如“小艺”,可以理解更复杂的上下文和自然语言指令,实现更智能的交互。
  • AI系统调度:NPU会学习用户的使用习惯,智能预测下一步操作,提前加载应用、分配资源,让手机系统更流畅、更省电。
  • AI通话:在嘈杂环境中,通过AI算法识别人声并降噪,让通话更清晰。

通信与安全

  • AI智能天线:NPU可以实时分析信号环境,智能切换天线组合,提升Wi-Fi和5G的连接稳定性和速度。
  • AI防诈骗:在通话和短信中,利用AI模型识别潜在的诈骗信息,为用户提供预警。

全栈AI战略:不只是硬件

麒麟芯片的强大,离不开华为“全栈全场景AI”战略的支撑,这包括:

  • 端-管-云协同:麒麟芯片负责端侧的AI计算,华为强大的端AI平台(如华为云ModelArts)可以训练更复杂的模型,然后通过轻量化技术部署到手机端,端侧负责快速响应,云端负责深度学习,两者协同工作。
  • 自研AI框架:华为推出了MindSpore(昇思) AI框架,与TensorFlow、PyTorch等主流框架形成互补,MindSpore在设计之初就考虑了端、边、云协同的需求,可以更好地发挥麒麟NPU的硬件性能。
  • HMS Core的AI服务:通过华为移动服务,开发者可以方便地调用华为提供的AI能力接口(如HiAI引擎),将AI功能集成到自己的App中,繁荣整个AI生态。

华为海思麒麟的AI能力,可以概括为:

  1. 硬件基石:以达芬奇架构的NPU为核心,提供高算力、高能比的专用AI计算能力。
  2. 持续进化:从麒麟970到麒麟9000,AI算力实现了指数级增长,应用也从单一走向全面。
  3. 体验驱动:其AI能力最终都转化为了用户可感知的卓越摄影、流畅系统、智慧交互等核心体验。
  4. 生态闭环:通过“端-管-云”协同和自研的软件栈(MindSpore, HMS),构建了一个从硬件到软件、从开发到应用的全栈式AI解决方案

即使面临外部挑战,华为依然坚持投入研发,确保麒麟芯片的AI能力不断迭代,这不仅是对技术的执着,更是其在智能手机乃至更广阔的智能世界(如物联网、自动驾驶)中保持竞争力的关键所在,麒麟的AI,已经成为华为品牌的一张闪亮名片。

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