Das große HiSilicon-Chipsatz-Spezial
Alle Details zu den CPUs in den Huawei-Mobilgeräten
Huawei ist eine vergleichsweise junge Firma, welche 1987 in Shenzhen (China) gegründet wurde. Das Engagement für Deutschland ist groß, was allein schon der europäische Hauptsitz in Düsseldorf aufzeigt. Im Bereich mobiler Endgeräte zeigt sich Huawei hierzulande seit 2011 aktiv. Das Sortiment umfasst dabei neben Smartphones auch dutzende Router und Sticks. Mit der Einführung des Ascend P6 im darauffolgenden Jahr, wurde gezielt auch die Werbetrommel für Deutschland gerührt. Ein Manko hatten die Huawei-Smartphones- und Tablets jedoch – die Performance lag anfangs nicht ganz auf dem Niveau der Konkurrenz. Mittlerweile hat das seit 2004 bestehende Tochterunternehmen HiSilicon, das die Chipsätze bereitstellt, jedoch aufgeholt. In diesem Spezial stellen wir alle Prozessoren vor, die Huawei bisher für mobile Endgeräte entwickelt hat.
Bild: Huawei
Huawei HiSilicon erobert Deutschland
Huawei Mate 9 | Bild: Huawei
Huawei HiSilicon – Kinderkrankheiten sind behoben
Anfangs hatte Huawei noch mit Hitze- und Kompatibilitätsprobleme zu kämpfen. Auch dauerte es lange, bis WLAN-ac und ein Fertigungsprozess unterhalb der 28-Nanometer-Marke zum Einsatz kamen. Jedoch konnte HiSilicon durch eine frühe Bereitstellung eines VoLTE-fähigen Modems (ab 2014) und mit Dual-SIM ausgestatteten Smartphones punkten. Mittlerweile leidet kein Huawei-SoC mehr unter Problemen bei der Abwärme und der Kompatibilität, zudem ist auch die Performance den Konkurrenzprodukten aus dem Hause Qualcomm, Samsung und MediaTek ebenbürtig.
Die Performance der HiSilicon SoCs
Qualcomm war lange Zeit bei der Geschwindigkeit der Chipsätze in Android-Mobilgeräten führend. Doch Samsung konnte mittlerweile mit seinen Exynos-Plattformen aufholen. Auch Huawei schickt sich nun an, eine adäquate Lösung bei der Rohleistung zu bieten. Beim Benchmark AnTuTu waren 2016 z.B. das Mate 9 (HiSilicon 960) und das Galaxy S7 (Exynos 8890) fast gleichauf. Beide erreichen um die 130.000 Punkte. Der Snapdragon 820 (z.B. LG G5 und dem HTC 10), ist mit um die 135.000 Punkte nur geringfügig schneller. Der HiSilicon 955, der im 2015er Mate 8 seinen Dienst verrichtet, positioniert sich knapp unter der 100.000-Punkte-Marke. Huawei hat ein vergleichsweise kleines Portfolio an SoCs. Dabei stellen die Modelle HiSilicon 6xx die Mittelklasse und die Produkte HiSilicon 9xx die Oberklasse dar.
Prozessoren im Portait
Kirin 620
Den ersten Mittelklasse-Chipsatz führte Huawei im 1. Quartal 2015 ein. Es handelte sich um einen Octa-Core-SoC auf Cortex-A53-Basis, das mit einer maximalen Taktrate von 1,2 Gigahertz ausgestattet wurde. Die GPU Mali-450 MP4 war nur bedingt für grafisch aufwendige Applikationen geeignet. Des Weiteren handelte es sich um eine der wenigen HiSilicon-Platinen, welche kein VoLTE unterstützen. Das Breitbandinternet kann indes mit LTE Cat. 4 (150 Mbit/s Up- und 50 Mbit/s Download) angesteuert werden. Beim Arbeitsspeicher setzt der Hersteller auf LPDDR3.
Kirin 650
Der Kirin 650 von HiSilicon kam im zweiten Halbjahr 2016 auf den Markt. Im Vergleich zum Vorgänger (620) wurden einige Merkmale deutlich verbessert. So kam beim Fertigungsprozess erstmals das 16-nm-Verfahren zum Einsatz und die Taktrate wurde erheblich erhöht. Die beiden Cortex-A53-Cluster (jeweils Quad-Core) takten mit 2 und 1,7 Gigahertz. Mit der Mali-T830 erhalten Spieler und Multimediafans zudem eine attraktivere Grafiklösung. Telefonate mittels VoLTE unterstützt der Kirin 650 genauso wie LTE der Kategorie 6. Somit können Anwender mit bis zu 300 Mbit/s im Download und bis zu 50 Mbit/s im Upload surfen – sofern es der gebuchte LTE-Datenvertrag hergibt. Der Arbeitsspeicher ist weiterhin als LPDDR3 umgesetzt.Kirin 655 / Kirin 658 / Kirin 659
Huawei brachte noch drei kleine Upgrades des Kirin 650 auf den Markt, doch die Produktbezeichnungen sind etwas irreführend, da die Änderungen äußerst marginal ausfielen. So erschien im vierten Quartal 2016 der K 655, der lediglich eine Neuerung bot. Der Takt des ersten Prozessor-Cluster, das anspruchsvolle Anwendungen stemmt, wurde von maximal 2 GHz auf maximal 2,12 GHz angehoben.
Die Version 658 ist da schon deutlich attraktiver, da HiSilicon sowohl an der Taktrate als auch an der WLAN-Performance schraubte. Das in Q2 2017 veröffentlichte SoC, kann eine CPU-Einheit auf bis zu 2,35 GHz hieven. Dank Dual-Band-WLAN gibt es zudem eine gesteigerte Bandbreite und die Möglichkeit, die 5-GHz-Frequenz zu verwenden.
Hingegen enttäuscht der Anfang 2018 in den Markt eingeführte Kirin 659. Das Anheben des Prozessortakts von 2,35 auf 2,36 GHz hätte sich Huawei auch sparen können, das Drahtlosnetzwerk wurde sogar herabgestuft. Lobten wir noch den Wi-Fi-Standard 802.11 ac des Vorjahresmodells, beschnitt der Halbleiterfertiger das Wi-Fi-Modul des Kirin 659 wieder auf 802.11 n. Hingegen wertete der Hersteller die Bluetooth-Schnittstelle geringfügig auf. Von Bluetooth 4.1 ging es auf Bluethooth 4.2 hinauf, ein Schritt, der eher halbherzig wirkt. Eine direkte Integration des aktuellen Bluetooth 5.0 wäre sinnvoller gewesen.
Von den zuvor genannten Änderungen abgesehen, gibt es zwischen Kirin 650, Kirin 655, Kirin 658 und Kirin 659 keine Unterschiede. Die magere Grafiklösung Mali T-830 MP2 blieb genauso wie der veraltete Fertigungsprozess im 16-Nanometer-Verfahren. Über LTE Cat. 6 kommen auch die Nachfolger des Kirin 650 nicht hinaus.
Kirin 710
Als Nachfolger des Kirin 659 tritt der 710 an und soll mehr Rechenleistung in die Mittelklasse bringen. Sein Debüt feiert der SoC dabei in Huaweis Nova 3i. Gegenüber seinem direkten Vorgänger legt er dabei deutlich an Leistung zu. Zwar takten die vier schnellen Cortex A73 Kerne mit 2,2 GHz nominell niedriger als bei dem Kirin 659, aber diese sind gegenüber den älteren Cortex A53 Prozessoren deutlich performanter. Der zweite Cluster besteht aus vier Kernen mit der A53 Architektur. Hier liegt die Taktrate bei 1,7 GHz.
Doch nicht nur die reine Rechenleistung ist gestiegen. Bei der neuen Version wird nun Speicher per LPDDR4 angebunden, was einen deutlich flotteren Zugriff ermöglicht. Maximal werden hierbei 6 GB unterstützt. Als Grafikchip wurde ein ARM Mali-G51 MP4 verbaut, der zwar nicht zu den schnellsten seiner Art gehört, aber durchaus ein Sprung nach vorne ist. Neu hinzugekommen sind ein digitaler Signalprozessor (DSP) und Bildsignalprozessor (ISP). In dunklen Situationen sollen hier bessere Fotoergebnisse möglich sein.
Das LTE-Modem beherrscht nun Verbindungen nach Kategorie 12 und liefert damit Geschwindigkeiten von bis zu 600 Mbit/s im Download. Im Upstream liegen 150 Mbit/s an. Die WiFi-Möglichkeiten sind jedoch unverändert geblieben. So steht 802.11ac immer noch nicht zur Verfügung und man muss sich mit b / g und n bei 2,4 GHz begnügen. Bluetooth ist in der nicht ganz aktuellen Version 4.2 integriert. Ortungsbestimmung ist via GPS, Glonass und Beidou möglich. Eine Unterstützung für das europäische Galileo fehlt hingegen. In Summe spart der neue SoC auch Strom, denn die Fertigung wurde von 16 auf 12 Nanometer umgestellt. Produzent ist wie auch vorher der Auftragsfertiger TSMC.
Kirin 910 / 910T
Im ersten Halbjahr 2014 kam dieser Chipsatz auf den Markt und es war der Einstieg Huaweis in die Welt der VoLTE-fähigen Smartphones. Die beiden offerierten Modelle unterscheiden sich lediglich bei der maximalen Taktrate des Prozessors. So wartet der 910 mit vier Kernen und bis zu 1,6 Gigahertz auf, während das Quad-Core-Gespann des 910T mit 1,8 Gigahertz takten kann. Ansonsten sind sich die SoCs einig – was leider auch für die 32-Bit-Anbindung gilt. Des Weiteren werden Multimediafreunde an der GPU Mali-450 MP4 kaum Spaß haben. Immerhin unterstützt das LTE-Cat.6-fähige SoC aber die Telefonie über das 4G-Netz. Als RAM wird LPDDR3 genutzt.
Kirin 920 / 925
Lange ließ sich Huawei bei seinem Kirin-910-Nachfolger nicht Zeit, denn bereits in der zweiten Jahreshälfte 2014 wurde der Kirin 920 startklar gemacht. Es handelte sich um HiSilicons erstes Highend-SoC mit acht Kernen. Die Standardausführung Kirin 920 bietet vier Kerne mit bis zu 1,7 Gigahertz und vier weitere Kerne mit maximal 1,3 Gigahertz. Als Grafikchip zeichnet sich die Mali-T624 verantwortlich, die auch heute noch für die meisten GPU-lastigen Anwendungen ausreicht. LTE Cat. 6 und VoLTE sind löblich, die 32-Bit-Anbindung jedoch nicht. Erneut kommen LPDDR3-Speichermodule als RAM zum Einsatz. Der Kirin 925 (Herbst 2014) unterscheidet sich nicht nur durch um einen 100 Megahertz höheren Kerntakt beim ersten Quad-Core-Cluster, sondern auch durch den Einsatz einer schnelleren Mali-T628 MP4 als GPU.
Video: Huawei stellt den Kirin 925 vor
Kirin 930 / 935
Wie schon beim Kirin 925, nutzt HiSilicon bei der Produktbezeichnung als letzte Ziffer die „5“ für eine aufgebohrte Version eines Chipsatzes. Der Kirin 930 erschien im ersten Quartal 2015 in Form eines Octa-Core-Prozessors. Dabei arbeitet ein Cluster mit bis zu 2 Gigahertz und ein weiteres mit maximal 1,5 Gigahertz. Die Corte-A53-Kerne haben eine Mali-T628 MP4 für die Grafikberechnungen zur Verfügung. Erstmals kann ein Highend-SoC von HiSilicon mit 64-Bit-Unterstützung durch 2x 32 Bit (LPDDR3) im Dual-Channel-Verfahren aufwarten. Dank LTE der Kategorie 6 und VoLTE ist auch der Funkfuhrpark gut ausgestattet. Der Kirin 935 bietet 2 Gigahertz an Takt bei der ersten Quad-Core-Einheit. Ansonsten gibt es keine Unterschiede.
Kirin 950 / 955
Ende 2015 gab es bei der Fertigung von Huaweis Prozessorschmiede einen großen Umstieg, vom bis dato genutzten 28-nm-Prozess, zum moderneren 16-nm-Verfahren. Außerdem wurden die überholten Cortex-A53-Kerne durch Cortex-A72-Chips getauscht. Der Kirin 950 weist vier Kerne dieser neueren Architektur mit 2,3 Gigahertz auf, vier weitere Kerne (Corte-A53) stemmen kleinere Arbeitsläufe. Weitere Neuerungen gibt es bei der GPU (Mali-T880 MP4) und beim RAM (LPDDR4) zu verzeichnen. Über LTE Cat.6 hinaus kommt jedoch auch dieser VoLTE-fähige Chipsatz nicht hinaus. Hingegen bekam das WLAN-Modul eine Optimierung spendiert, erstmals dürfen Huawei-Nutzer von 802.11ac (Dual-Band 2,4 GHz + 5 GHz) Gebrauch machen. Der Kirin 955 unterscheidet sich lediglich anhand des mit 2,5 GHz leicht erhöhten Kerntakts.
Kirin 960
Schon mit den 2015er SoCs kam Huawei den großen Konkurrenten Qualcomm und Samsung bei der Performance recht nah – der Kirin 960 legte noch eine Schippe drauf. Dank der modernen Cortex-A73-Architektur, welche bei vier Kernen (2,4 Gigahertz) zum Einsatz kam, viel die Steigerung der Rohleistung hoch aus. Vier weitere Kerne auf Cortex-A53-Basis (1,8 Gigahertz), waren für anspruchslosere Anwendungen gedacht. Die GPU Mali-G71 MP8 sollte auch für die aufwendigsten Spiele und sowie Streaming in hoher Auflösung ausreichen. Eine weitere große Neuerung war das LTE-Modem, denn dieses kann mit Bandbreiten bis zur Kategorie 12 umgehen. Das bedeutet, bei passendem Tarif, maximal 600 Mbit/s im Download und bis zu 150 Mbit/s im Upload. Auch der Kirin 960 macht von VoLTE, LPDDR4 und von WLAN 802.11ac Gebrauch.
Kirin 970
Im September 2017 stellte Huawei den Oberklasse-Chipsatz HiSilicon Kirin 970 vor. Bereits einen Monat später folgte mit dem Phablet Mate 10 das erste Endgerät, das auf diesem SoC basiert. Mit dem Kirin 970 ist der chinesische Hersteller im KI-Zeitalter angekommen. Ein Trend seit 2017 ist nämlich die Implementierung eines dedizierten Chips für die Künstliche Intelligenz. Der KI-Chip des K 970 kann Motive beim Fotografieren besser analysieren und passende Parameter wählen.
Doch auch abseits der NPU (Neural Processing Unit) kann die Highend-Plattform punkten. Die Prozessorleistung ist auf einem hohen Niveau, was vornehmlich der Cortex-A73-Architektur zu verdanken ist. Vier Kerne mit dieser Technologie sorgen mit bis zu 2,36 GHz Takt dafür, dass auch fordernde Apps, Spiele und Streaming in hoher Qualität kein Problem darstellen. Wird die CPU nur mäßig belastet, kommt das zweite Quad-Core-Cluster auf Cortex-A53-Basis zum Einsatz. Die Prozessor-Ausstattung ist also gut, wenngleich sie sich streng genommen nicht von jener des Kirin 960 unterscheidet. Allerdings gibt es eine Unterstützung für den LPDDR4X-Arbeitsspeicher-Standard, über den sich Daten schneller transferieren lassen. Des Weiteren kann der 970 mit einer deutlich aufgewerteten Grafiklösung überzeugen. Die GPU Mali-G72 findet auch im Galaxy S9 Verwendung, die Ausgabe des Huawei-Pendants muss aber mit sechs Kernen weniger – und somit insgesamt zwölf – auskommen. Durch die zuvor genannten Optimierungen rechnet der Kirin 970 etwa 20 Prozent schneller als der Kirin 960. Der Fertigungsprozess der CPU ist mit 10 Nanometer effizient umgesetzt. Das dürfte dem Akku zugutekommen.
In puncto Funkunterstützung gibt es bei diesem SoC kaum etwas zu beanstanden. Wie die Konkurrenten Qualcomm und Samsung, hievte auch Huawei sein LTE-Modul auf CAT 18. Es können also maximal 1,2 GBit/s im Download umgesetzt werden. Im Upload ändert sich hingegen nichts, es bleibt bei einer Spitzenbandbreite von 150 Mbit/s. WLAN 802.11 ac, VoLTE-Support und Dual-SIM-Kompatibilität zählen zu den weiteren Highlights des Kirin 970. Etwas schade ist hingegen der veraltete Bluetooth-Standard. Selbst bei seinem Oberklasse-Chipsatz bekam es Huawei nicht hin, Bluetooth 5.0 zu realisieren und integrierte lediglich Bluetooth 4.2. Das SoC unterstützt hingegen eine brandneue Revision des USB-Ports. Es handelt sich um USB Typ C in der Version 3.1. Somit ist eine schnellere Datenübertragung möglich, als es noch beim Vorgänger-Chipsatz mit USB Typ C 2.0 der Fall war.
Kirin 980
Mit dem K 980 betreibt Huawei nicht nur Produktpflege, sondern wirft einige Konzepte vollständig über den Haufen. Dazu gibt es einen beeindruckenden Performance-Schub, der die aktuelle Architektur vorerst an die Leistungsspitze katapultiert. Zum Einsatz kommt der neue SoC erstmalig am 16. Oktober 2018 bei dem Mate 20.
Bild: Huawei
Bereits seit längerem bestehen Prozessoren aus einem Big-Little-Cluster bei denen je nach anfallender Last entweder schnellere oder langsamere CPUs zum Einsatz kommen. Huawei baut dieses Prinzip nun aus und bietet mit dem K980 ein Big-Middle-Little Konzept. Hierbei kommen wie beim Vorgänger acht Kerne zum Einsatz, die sich nun allerdings in drei statt zwei Gruppen verteilen. Zwei Cortex A76 Kerne mit 2,6 GHz kümmern sich um Performance-intensive Arbeiten. Bei mittelmäßiger Last gehen zwei A76 mit 1,92 GHz an die Arbeit und bei einfachen Aufgaben sind vier Cortex A55 CPUs mit 1,8 GHz beschäftigt. Der Fertigungsprozess wurde dabei auf 7 nm umgestellt, wodurch mehr Performance bei weniger Leistungsaufnahme erzielt wird. Praktisch wirkt sich dies so aus, dass der neue Kirin trotz nur zwei vorhandener High-Performance Kerne das aktuelle Flaggschiff von Qualcomm, den Snapdragon 845, in der Leistung um 37% voraus ist und das bei 32% besserer Effizienz. Im Vergleich zu seinem Vorgänger legt er in der Leistung gar um 75% zu. Als Arbeitsspeicher kommt wieder LPDDR4X zum Einsatz, der mit bis zu 2.133 MHz Takt betrieben werden kann.
Abseits der reinen Rechenleistung verfolgt Huawei das Thema künstliche Intelligenz weiter, welches bei dem Kirin 970 eingeführt wurde. Die Anzahl der NPUs (Neural Processing Unit) wurde auf zwei verdoppelt. Zusammen mit der Effizienzsteigerung durch den 7 nm Fertigungsprozess steht damit etwas mehr als das Doppelte an Leistung zur Verfügung. Das Pärchen ist damit potent genug um nicht nur Fotos sondern auch Videos in Echtzeit zu bearbeiten. Demonstriert wurde dies auf der IFA 2018 mit einem Jogger an der Hafenpromenade, bei dem der Hintergrund gegen einen Park ausgetauscht wurde.
Bei der GPU hat man das Design ebenfalls grundlegend geändert. Vom internen Aufbau her entspricht nun ein aktueller Kern dem, was vormals zwei Kerne leisteten. Die Bezeichnung Mali-G76 MP10 suggeriert zwar, dass es zwei Kerne weniger als bei dem Vorgänger Mali-G72 MP12 gibt, aber durch das neue Design entsprechen die 10 aktuellen Kerne zwanzig nach der alten Variante. Dies folgt zu einem Plus an Leistung von 46% bei deutlich geringerem Strombedarf.
Bei dem LTE-Baseband ist man bei LTE Cat. 21 angekommen und erreicht damit Geschwindigkeiten von 1,4 Gbit/s. Im Uplink stehen satte 200 Mbit/s zur Verfügung. Der Kirin 980 ist dabei Huaweis erster SoC, der sich mit dem hauseignen 5G-Modem koppeln lässt. Der Balong 5000 genannte Chip ist aktuell aber noch zu groß um in einem Smartphone Anwendung zu finden. Für das WLAN zeichnet sich der Hi1103-Chip verantwortlich und liefert nach 802.11ac bei 160 MHz Kanalbreite bis zu 1.733 Mbit/s. Beim GPS wurde ebenfalls aufgewertet. Hier kommt nun Dual-Frequency zum Einsatz, wodurch die Ortung genauer ausfällt.
HiSilicon SoCs – Fast nur für Huawei-Endgeräte
Huawei verfolgt bei seiner Tochterfirma HiSilicon eine ähnliche Philosophie wie Samsung bei seinen Exynos-Chipsätzen - die SoCs werden in erster Linie für eigene Smartphones und Tablets genutzt. Dabei gibt es aber nicht nur mobile Endgeräte der Marke „Huawei“, sondern auch der Untermarke „Honor“, die mit HiSilicon-Platinen ausgestattet werden. Einige wenige Ausnahmen stellen eine handvoll Produkte, wie das HP Slate 7 VoiceTab Ultra, dar. Dieses LTE-Tablet hat ebenfalls einen Huawei-Chipsatz.
Vergleich der Generationen im Überblick
Die eingebettete Tabelle verschafft Ihnen einen Überblick über die bisherigen HiSilicon-LTE-SoCs. Wichtige Merkmale hierbei sind die verwendete LTE-Kategorie, die Speicheranbindung, bei der Huawei lange auf 64 Bit setzte und die CPU-Architektur. Fast alle Huawei-SoCs sind VoLTE-fähig, aber nicht bei allen Endgeräten wird diese Funktion auch in Deutschland genutzt. Ein Vorteil des chinesischen Herstellers ist die große Auswahl an Smartphones mit Dual-SIM.
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Weitere HiSilicon-Chipsätze folgen
Wir werden auch in Zukunft für Sie den Werdegang von Huaweis Prozessorschmiede verfolgen. Sobald es neue LTE-fähige SoCs von HiSilicon gibt, werden wir sowohl die Beschreibung ergänzen, als auch unsere Tabelle überarbeiten.
Weiterführendes
» alles über Qualcomm Smartphone CPUs erfahren» Übersicht aller Mediatek Prozessoren
» alles über Exynos Samsung Prozessoren
» Ratgeber Prozessoren in mobilen Endgeräten
» alles wichtige über China-Smartphones
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