Kirin 980 trên Mate 20/20 Pro có gì hay? So với SoC cao cấp khác ra sao?

Huawei Mate 20/20 Pro và 20 X mới thì điều mình thấy Huawei tự hào nhất có lẽ là con SoC Kirin 980. Vi xử lý này có nhiều cái đầu tiên và nó cũng đóng vai trò là bộ não, trái tim của dòng Mate 20 mới. Vậy so với Kirin 970 cũng như một số SoC cao cấp phổ biến khác của Qualcomm hay Samsung thì nó liệu có thể so sánh ngang ngửa? Mình đã benchmark nhanh bộ đôi Mate 20 và Mate 20 Pro, cả 2 đều dùng Kirin 980 và cũng chỉ là máy mẫu nhưng ít nhất có được hình dung cơ bản về sức mạnh của con SoC này.

Kirin 980 do HiSilicon sản xuất và nó được mệnh danh là con SoC đầu tiên được sản xuất trên tiến trình 7 nm dành cho thiết bị di động. Ngoài ra, Kirin 980 cũng là con SoC đầu tiên sử dụng các nhân Cortex-A76 mới nhất của ARM và cũng là SoC đầu tiên được trang bị đến 2 nhân xử lý AI gọi là NPU (Neural Processing Unit). Về phần mạng di động thì con Kirin 980 cũng là con đầu tiên hỗ trợ LTE Cat.21 với tốc độ cao hơn đáng kể so với Cat.18 trên Snapdragon 845. Nói chung là quá trời những cái đầu tiên và Huawei cần có nó để tạo lợi thế cạnh tranh cũng như duy trì DNA truyền thống của dòng Mate đó là trang bị những công nghệ tốt nhất mà hãng có tính đến thời điểm nó ra mắt.

​

Kirin 980 có 6,9 tỉ bán dẫn trên một diện tích chưa đến 1 cm2 và được sản xuất trên tiến trình 7 nm mới của TSMC. Tính đến trước khi thời điểm iPhone Xs và Xs Max ra mắt thì Kirin 980 vẫn là con SoC đầu tiên dùng tiến trình 7 nm, riêng A12 của Apple có thể gọi là con SoC 7 nm đầu tiên được thương mại hoá. HiSilicon là nhánh thiết kế bán dẫn gắn liền với Huawei và họ luôn tìm cách đi trước về công nghệ so với các đối thủ quen thuộc như Qualcomm hay Samsung. Từ hồi Mate 8, Huawei đã gây ngạc nhiên với con Kirin 950 dùng nhân Cortex-A72 sản xuất trên tiến trình 16 nm mới nhất của TSMC thời điểm đó và trải qua các đời như Mate 9 với Kirin 960 vẫn 16 nm nhưng đến Kirin 970 thì chuyển hẳn xuống tiến trình 10 nm. Cá nhân mình đánh giá HiSilicon cao hơn nhiều so với MediaTek - họ đã thất bại trên cuộc đua SoC di động cao cấp, vì ngoài việc khai thác các nhân ARM Cortex cùng tiến trình thì HiSilicon còn tích hợp những con chip riêng của mình điển hình như NPU đầu tiên trên dòng Kirin 970 để phục vụ cho camera AI.

Lần này với Kirin 980, nó tiếp tục có 8 nhân nhưng thiết lập các nhân có phần khác biệt so với thế hệ Kirin 970 cũng như các dòng SoC dùng nhân ARM Cortex khác với 2 nhân super core ARM Cortex-A76 chạy ở xung tối đa đến 2,6 GHz, 2 nhân larger core ARM Cortex-A76 chạy ở xung tối đa 1,92 GHz và 4 nhân tiết kiệm điện ARM Cortex-A55 chạy ở xung 1,8 GHz.

Cortex-A76

​

Trước tiên về Cortex-A76 thì đây là nhân xử lý hiệu năng cao mới nhất của ARM trên tiến trình 7 nm và nó đượ gọi là hiệu năng như vi xử lý laptop với mức tiêu thụ điện năng của mobile. Kiến trúc xử lý này được thiết kế mới với hiệu năng cao hơn 35% so với Cortex-A75 vốn được Qualcomm tuỳ biến lại thành Kryo 385 Gold dùng trên Snapdragon 845. Thêm vào đó với ưu điểm của tiến trình nhỏ hơn thì Cortex-A76 còn tiết kiệm 40% điện năng so với A75 cũng như cải thiện 4 lần hiệu năng xử lý các tác vụ trí thông minh nhân tạo (AI), máy học (ML) cũng như ứng dụng thực tế ảo (VR) hay tăng cường thực tế (AR).

Với 2 nhân xung đến 2,6 GHz thì anh em có thể hình dung mức xung này ngang ngửa với xung cơ bản của 1 con Intel Core i đa nhân đời mới hay xung tối đa của một con Pentium thế hệ trước vốn dùng trên laptop hay desktop. Cortex-A76 cũng là con át chủ bài của ARM nhằm hướng đến thị trường mới là những chiếc máy tính luôn kết nối (Always Conencted PC) và dự kiến sẽ được Qualcomm khai thác với thế hệ Snapdragon 1000.

Thực ra Cortex-A76 có thể đạt xung tối đa 3 GHz nhưng theo cách thiết kế của HiSilicon trên Kirin 980 thì nó chạy ở các mức xung 2,6 GHz và 1,92 GHz. Cũng giống như CPU Intel hay AMD, xung cao đi kèm với điện áp cao và TDP cao, nếu như Kirin 980 có 4 nhân Cortex-A76 3 GHz thì chắc chắn một điều nó sẽ nóng và ăn rất nhiều điện, thiết kế chật hẹp của một chiếc điện thoại sẽ khó có thể đáp ứng khả năng tản nhiệt cho nó. Vì vậy việc chia 2 nhân siêu mạnh, 2 nhân mạnh vừa sẽ hợp lý hơn bởi nó sẽ có mức tiêu thụ điện năng nhiều mức khi xung 1,92 GHz của 2 nhân A76 sẽ tiêu thụ điện năng vừa phải trong khi 4 nhân 1,8 GHz tiêu thụ điện năng thấp nhất và dĩ nhiên 2 nhân 2,6 GHz sẽ ăn nhiều điện nhất.

4 nhân Cortex-A76 đều có bộ đệm L2 512 KB mỗi nhân và cả 8 nhân sẽ chia sẻ chung một đệm L3 DSU 4 MB, gấp đôi dung lượng so với Kirin 970. Còn nếu so với Snapdragon 845 thì 4 nhân Cortex-A75 tuỳ biến thành Kryo 385 Gold mỗi nhân chỉ có bộ đệm L2 256 KB cũng như chia sẻ bộ đệm L3 DSU 2 MB.

​

Kirin 980 tiết kiệm điện hơn 58% so với Kirin 970 và 32% so với Snapdragon 845. Tương tự hiệu năng cũng cao hơn 75% so với Kirin 970 và 37% so với Snapdragon 845. Dù vậy đây vẫn là những con số do HiSilicon đưa ra, vẫn cần phải test thực tế. Các nhân super core của Kirin 980 có xung tối đa 2,6 GHz, vẫn thua 200 MHz so với các nhân Kryo 385 Gold của Snapdragon 845. Thêm nữa với các tác vụ cần 4 nhân mạnh thì Kirin 980 có thể sẽ không đạt được hiệu năng cao như Snapdragon 845 bởi cả 4 nhân Kryo 385 Gold trên con SoC này sẽ chạy đồng tốc 2,8 GHz (tối đa) còn 4 nhân Cortex-A76 của Kirin 980 sẽ bị "so le" về xung với 2 nhân 2,6 GHz và 2 nhân 1,92 GHz.

​

Nói về 4 nhân còn lại thì theo cấu trúc liên kết cụm nhân xử lý DynamicIQ của ARM, Cortex-A76 chỉ kết hợp với Cortex-A55. Điều tương tự cũng xuất hiện trên Snapdragon 845 với các nhân Kryo 385 Gold (Cortex-A75 tuỳ biến) kết hợp với 4 nhân Kryo 385 Silver (Cortex-A55 tuỳ biến).

Cortex-A55 là các nhân xử lý tầm trung, tiết kiệm điện năng và nó cũng được nhiều SoC sử dụng như dòng Snapdragon 670, 640, 460 với các nhân Kryo 385 Silver hay Kryo 360 Silver tuỳ biến. Trên Kirin 980 thì nó có xung tối đa 1,8 GHz ngang ngửa với xung của Kryo 385 Silver trên Snapdragon 845. Các nhân này có bộ đệm L2 128 KB mỗi nhân và cũng dùng chung bộ đệm L3 DSU 4 MB. Một dòng SoC nữa dùng nhân Cortex-A55 là dòng Exynos 9810 của Samsung được trang bị trên dòng Galaxy Note 9, S9, S9 …

LPDDR4X-2133

Ngoài việc sử dụng các nhân mới thì Kirin 980 cũng là một trong những con SoC đầu tiên hỗ trợ loại RAM LPDDR4X với xung thực 2133 MHz - cao hơn so với mức 1866 MHz mà Snapdragon 845 hỗ trợ hay 1794 MHz của Exynos 9810. LPDDR4X-2133 cho băng thông cao hơn đáng kể bởi 2133 x2 cho tỉ lệ truyền tải đến 4266 MT/s trên mỗi pin.

​

Trước tiên mình cũng nói sơ qua về LPDDR4X - chuẩn DRAM đang được sử dụng phổ biến trên các thiết bị cao cấp. LPDDR4X về cơ bản là LPDDR4 nhưng nó có mức tiêu thụ điện năng thấp hơn với Vddq (điện áp I/O) chỉ còn 0,6 V thay vì 1,1 V như LPDDR4. Hiện tại có nhiều hãng làm loại bộ nhớ này nhưng Samsung vẫn đang dẫn đầu khi đã sản xuất hàng các đế chip LPDDR4X tiến trình 10 nm với nhiều mức dung lượng từ 12 Gb, 16 Gb, 24 Gb, 32 Gb đến 46 Gb, 48 Gb và 64 Gb (Gb = Gigabit = 0,125 Gigabyte (GB)).

Mỗi đế chip LPDDR4X sẽ có 2 kênh 16-bit và điều này có nghĩa nếu một hệ thống có 2 đế thì nó sẽ có 64-bit độ rộng bus - tương tự độ rộng bus của DDR4 trên máy tính với CPU hỗ trợ kênh đôi. Khi được kết nối với một con SoC 64-bit như Kirin 980 hay Snapdragon 845 thì hệ thống sẽ cung cấp băng thông cao nhất có thể trên lý thuyết. Băng thông vẫn tính theo công thức truyền thống là: "Tỉ lệ truyền X độ rộng bus / 8-bit" và dĩ nhiên nó còn tuỳ thuộc vào xung nhịp thực tế của vi điều khiển bộ nhớ.

​

Bên cạnh bộ nhớ RAM thì UFS 2.1 trên Mate 20 Pro và Mate 20 cũng có tốc độ truy xuất cao. Không rõ bộ nhớ này do hãng nào sản xuất, trước đó trên dòng Mate 10 thì của SK Hynix. Thử nghiệm với AndroBench thì tốc độ đọc tuần tự cao nhất trên phiên bản Mate 20 với 905,2 MB/s, Mate 20 Pro thấp hơn tí với 845,99 MB/s và tương tự tốc độ đọc ngẫu nhiên của bộ nhớ này cũng rất cao với mức trên 224 MB/s của Mate 20 và gần 155 MB/s của Mate 20 Pro. Riêng tốc độ ghi tuần tự của các mẫu máy được so sánh khá cân bằng với tối đa 195 MB/s, thấp nhất cũng 183 MB/s. Tốc độ ghi ngẫu nhiên thì hơi lạ khi mà các mẫu máy như Sony Xperia XZ2, Galaxy Note 9 đều có tốc độ ghi khá thấp.

Mali-G76 MP10:

​

Một điểm mới nữa trên Kirin 980 là GPU Mali-G76 MP10 - đây là con GPU mới nhất của ARM với kiến trúc Bifrost cải tiến. Phiên bản dùng trên Kirin 980 là MP10 tức 10 nhân, mỗi nhân có 3 engine thực thi thành ra tổng số đơn vị thực thi là 30 nhân. Engine thực thi chứa nhiều lane thực thi và trên G76 thì ARM đã tăng gấp đôi số lane này lên, giờ là 8 so với 4 trên Mali-G72. Tăng số lane cho phép mọi thứ được xử lý song song ở nhiều lane hơn, một nhân với nhiều luồng có thể tính toán nhanh và nhiều phép toán hơn trong cùng một thời điểm. Ngoài ra số lane tăng cũng tăng băng thông hỗ trợ xử lý texture.

​

Kết quả là giờ với G76 thì nó có 24 lane thực thi trên mỗi nhân, tăng gấp đôi so với G72 và năng lực tính toán của một nhân đơn cũng tăng lên gấp đôi. Con MP10 của Kirin 980 sẽ có 240 lane tổng cộng còn phiên bản MP20 cao cấp nhất của G76 sẽ có 480 lane. Ở thế hệ Mali-G72 thì số nhân tối đa của nó có thể đạt 32 nhân tức phiên bản MP32 nhưng với G76, số nhân tối đa chỉ 20 nhưng nó mạnh hơn nhiều bởi số lane tối đa của phiên bản MP20 giờ là: 20 x 3 x 8 = 480 trong khi phiên bản MP32 của G72 là 32 x 3 x 4 = 384. Hiệu năng đồ hoạ cũng vì thế mà tăng khoảng 25%.

Dù số lane xử lý trên mỗi engine tăng gấp đôi nhưng mức điện năng tiêu thụ lại giảm so với đời G72 nếu cho chạy cùng một tác vụ. ARM cho biết G76 sẽ cải thiện 30% điện năng tiêu thụ so với G72 trên cùng một tiến trình xử lý.

Ngoài ra con Kirin 980 còn có nhiều thứ mới khác như 2 x NPU dành riêng cho các tác vụ AI, 2 x ISP để tăng tốc độ xử lý của camera lên 46%, giảm độ trễ 36% và tiết kiệm pin hơn 23% so với thế hệ Kirin 970. Một cái nữa là tích hợp mạng 4.5 G với LTE Cat.21 cho tốc độ tải về đế 1400 Mbps hay 175 MB/s cũng như tốc độ tải lên là 200 Mbps hay 25 MB/s. Những cái này mình sẽ tìm cách test riêng cho anh em xem trong một bài khác còn:

Giờ thì mời anh em xem cuộc đua giữa những chiếc máy gồm Huawei Mate 20 Pro/Mate 20 với Kirin 980 vs Sony Xperia XZ2, HTC U12 với Snapdragon 845 vs đại diện Exynos 9810 là Samsung Galaxy Note 9 và một đại diện dùng Kirin 970 đời trước là Honor Play. Những kết quả dưới đây sẽ phần nào cho anh em thấy sức mạnh xử lý của Kirin 980 so với những đối thủ vừa nêu.

​

Với AnTuTu, thực sự thì giờ điểm số AnTuTu không còn đáng tin cậy nữa nhưng mình vẫn thích test vì nghĩ nhiều anh em sẽ quan tâm. Điểm CPU của Kirin 980 đạt 101211 điểm, tức là cao hơn khá nhiều so với Snapdragon 845 hay Exynos 9810. Tuy nhiên, điểm số GPU của Mali-G76 MP10 trên Kirin 980 vẫn chưa thể sánh bằng Adreno 630 trên Snapdragon 845, nó chỉ hơn đôi chút so với Mali-G72 MP18 của Exynos 9810 nhưng cao hơn đáng kể so với Mali-G72 MP12 trên Kirin 970. Như vậy có thể thấy sơ lược về hiệu năng thì năng lực tính toán của Kirin 980 cao hơn từ 35 - 40% so với Kirin 970 và hiệu năng đồ hoạ của Mali-G76 MP10 cao hơn khoảng 20% so với Mali-G72 MP12. Thế nhưng đó là AnTuTu, cần phải kiểm chứng lần nữa với Geekbench 4:

​

Điểm đơn nhân của Kirin 980 trên 3300 điểm, vẫn thua Exynos 9810 bởi bản thân con SoC của Samsung có xung rất cao, lên đến 2,9 GHz với 4 nhân Mongoose lớn cùng với 4 nhân Cortex-A55 chạy ở 1,9 GHz. Dù vậy điểm số của Kirin 980 vẫn vượt Snapdragon 845 dù con SoC của Qualcomm có xung nhân A75 đến 2,8 GHz. Chuyển sang đa nhân thì điểm số có phần cân bằng hơn một chút, dù vậy Kirin 980 vẫn đạt điểm đa nhân cao hơn. Mình nghĩ dù có mức xung tối đa ở nhân super là 2,6 GHz nhưng những cải tiến về kiến trúc và bộ đệm L2 lớn mang lại lợi thế xử lý cho Kirin 980. Nếu so với Kirin 970 thì hiệu năng đa nhân đã tăng 40%.

Cũng cần phải nói là sự giúp sức của LPDDR4X-2133, mình test băng thông của bộ nhớ này trên Mate 20 Pro và so sánh với 3 mẫu máy đại diện cho các mức LPDDR4X-1866 như Sony XZ2 và LPDDR4X-1794 như Note 9 thì kết quả băng thông của LPDDR4X-2133 khi thực hiện bài test Geekbench 4 đa nhân đến 23,5 GB/s, cao hơn đáng kể so với các mẫu máy còn lại.

PCMark for Android bài test Work 2.0 cho thấy hiệu năng tổng thể của Kirin 980 trên Mate 20 Pro và Mate 20. Work 2.0 bao gồm nhiều bài test mô phỏng các tác vụ thực tế như lướt web, xem phim, chỉnh sửa ảnh, xuất video và chơi game. Mate 20/20 Pro đạt trên 7500 điểm nhưng vẫn thua kém khá nhiều so với những chiếc máy chạy Snapdragon 845.


Mate 20 Pro.


Xperia XZ2.


Note 9.

Kiểm tra biểu đồ xung và nhiệt thì mình thấy Kirin 980 chạy PCMark Work 2.0 không khai thác tối đa hiệu năng của con SoC này. Mình nghĩ là do cơ chế quản lý điện năng bởi với những tác vụ nặng thì nó vẫn chạy ở mức xung (màu xanh da trời) điều dưới 1,2 GHz, ít khi kéo lên trên 2 GHz trong khi đó Snapdragon 845 vẫn có thể kéo liên tục lên mức xung trên 2 GHz. Chiếc Note 9 với Exynos 9810 cũng gặp tình trạng tương tự nhưng xung vẫn cao hơn so với Kirin 980. Mình nghĩ PCMark vẫn chưa tối ưu hoá tốt cho SoC này, cần cập nhật để chạy max hiệu năng. Nhiệt độ của các SoC này khi chạy PCMark đều dưới 40 độ C.



Còn đây là 3DMark với bài test Sling Shot OpenGL, Mali-G76 MP10 của Kirin 980 đạt 3500 điểm, nhỉnh hơn Mali-G72 MP12 của Exynos 9810 và thua kha khá so với Adreno 630. Thật sự khá là khó để lý giải sự chênh lệch này bằng những con số nhưng có thể nói Adreno 630 vẫn là con GPU mạnh nhất trong giới SoC cho di động. Nó không chỉ mạnh nhờ bí quyết về kiến trúc xử lý của Qualcomm mà nó còn được tối ưu tốt với hầu hết các tác vụ benchmark cũng như game.

​

Nhìn biểu đồ này anh em có thể thấy Mate 20 Pro có thể giữ khung hình tốt (đường màu cam) mình nghĩ là do tác động của GPU Turbo thế nên có thể kỳ vọng hiệu năng chơi game của chiếc máy này cũng tốt như vậy với tỉ lệ khung hình cao.

Còn tiếp ...!