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天璣9000發布:全球首款4nm手機芯片,游戲性能可比蘋果A15

發布人:機器之心時間:2021-11-21來源:工程師

不叫天璣 2000,而是天璣 9000:聯發科的旗艦手機芯片,今年能翻身嗎?

與蘋果、高通和華為不同,聯發科的手機芯片一直被認為沒有達到旗艦手機應有的性能,而這家公司最新的產品或許能夠帶來一次改變。

北京時間今天凌晨,聯發科技(MediaTek)剛剛發布了旗下最新旗艦處理器「天璣 9000」,這是該公司有史以來最強大的芯片。

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在此之前,來自聯發科的旗艦手機芯片如天璣 1000 對比高通的驍龍 888 或三星 Exynos 2100 等同級產品稍顯落后,但天璣 9000 的推出很有可能讓情況出現反轉。畢竟在今年,越來越多的「Pro 版」手機已經換上了天璣芯片。

聯發科的優勢首先體現在工藝上,新發布的天璣 9000 是首款基于臺積電 4nm 工藝(N4)打造的移動芯片,這可以稱得上是業界第一了。

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我們知道,目前 iPhone 13 系列所使用的 A15 Bionic 仍停留在臺積電 5nm 上,只是工藝有所加強(N5P),相比去年同樣采用 5nm 工藝的 A14 Bionic,制程上的提升幅度有限。

臺積電的 N4 相比 N5,密度提升了 6%,性能有個位數的改進。臺積電此前宣布 N4 的風險生產將于 2021 年第 3 季度開始,而天璣 9000 計劃于 2022 年第 1 季度推出商用設備,該芯片可能是新工藝節點的主導產品。

相比之下,高通即將在 11 月 30 日發布的下一代旗艦芯片驍龍 8gen1 將繼續使用三星代工,預計為三星 4nm 工藝。

天璣 9000 還采用了 Arm 的全新 v9 架構。這也是第一款使用 Arm 新內核設計的 CPU,大中小核全是新架構:八核結構包含一個主頻為 3.05GHz 的 Cortex-X2 大核,三個主頻為 2.85GHz 的 Cortex-A710 中核,以及四個主頻為 1.8GHz 的 Cortex-A510 小核。

聯發科的 Cortex-X2 核心配備了完整的 1MB 二級緩存,時鐘頻率高達 3.05GHz。這個頻率高于我們今天在 X1 內核——驍龍 888 或 Exynos 2100 上分別為 2.86 和 2.9GHz 的頻率,但聯發科的競爭對手采用三星 5LPE 工藝節點。我們還不知道下一代驍龍的具體配置,但應該不太可能超過 3GHz 大關。這意味著天璣 9000 可能具有單線程性能領先地位。

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聯發科在發布中稱,天璣 9000 的性能相比當前安卓旗艦高出 35%,同時能耗效率又提升了 37%,這意味著聯發科芯片的 X2 內核峰值功率水平將與我們今天從驍龍 888 上的 X1 內核中看到的類似,這是一個不錯的水平,并且這些數字與我們對 IPC 和工藝節點提升的期望相符合。

天璣 9000 的中核是 3 個 Cortex-A710 核心,配備 512KB L2 緩存,主頻高達 2.85GHz,與高通采用的頻率較低的 2.4GHz 設計形成對比。四個新的 Cortex-A510 小內核緩存為 256KB,也是接近最大性能的設置。

新芯片的 GPU 采用了新架構 10 核 Arm Mali-G710,在每核性能方面,一個新的 G710 內核大致相當于兩個 G78 內核,因此在尺寸和性能方面,新芯片的 GPU 大致可與谷歌 Tensor G78MP20 GPU 相媲美,此外可能源自于 IP 的改進,總體性能提升了 20%。 

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在數據上,聯發科宣稱天璣 9000 的圖形性能比目前的安卓旗艦要高 35%,而功耗效率則提高了 60%。今年的所有的旗艦機在游戲效率方面都相當令人失望,不論是高通、三星甚至谷歌,絕對功率數字都達到了 7.5-9W。

聯發科指出,他們的效率優勢遠大于性能提升,這也表明其游戲測試時芯片的峰值功率水平低于極限水平,這絕對是一個值得歡迎的變化。

聯發科再次提及了移動端光線追蹤能力,但當前這只是一個軟件 API 實現而沒有專門的硬件部分。

下面就該跑分了,天璣 9000 的安兔兔跑分超過 100 萬分(驍龍 888Plus 最高為 87 萬),而聯發科自己的說法是這個樣子:

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這頁 PPT 上展示了和蘋果 A15 進行的對比,跑的還是手游《原神》,天璣 9000 能夠略微超過 iPhone。iPhone 13 系列芯片的功率大約為 3-3.5W,據報道,在蜂窩網絡條件下由于散熱不佳,蘋果手機的性能可能會受到限制。聯發科指出,這些比較是在類似的熱預算下進行的,因此希望比較在這里是有效的(畢竟 iOS 和安卓的原神畫面質量、分辨率都不太一樣)。

由于采用新的臺積電 N4 節點以及 SoC 和平臺設計的智能電源管理,天璣 9000 可以實現低功耗的優勢:

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AI 算力上,聯發科人工智能處理單元 APU(等同于 NPU)已經發展到了第五代,其具有六個用于 AI 處理的總內核,該公司稱性能和能效是上一代的四倍。天璣 9000 還是第一款兼容 LPDDR5X 的 SoC。

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在圖像處理上,新的 18 位 Imagiq Gen 7 ISP 被認為是世界上第一個能夠實時處理 3.2 億像素的芯片(需手機有該級別的感光元件),能夠以每秒 9 億像素的速度傳輸數據。

天璣芯片的 5G 通信能力同樣有了大幅度的提升,天璣 9000 提供了一個支持 3GPP 第 16 版規范(5G R16)的集成 5G 調制解調器,可實現高達 7Gbps 的下載速度。值得注意的是,新芯片僅提供內置的 sub-6GHz 5G 支持,而沒有兼容毫米波標準。

聯發科指出,與競爭對手的產品相比,天璣 9000 的調制解調器具有極高的能效。

天璣 9000 也被稱作是第一款支持藍牙 5.3 的智能手機芯片,Wi-Fi 的標準也提升到了 Wi-Fi 6E。

由于新一代華為麒麟的缺席,安卓手機芯片領域的主要玩家僅剩高通、聯發科和三星。即使預計在本月底驍龍年度技術峰會上發布的「驍龍 8gen1」與天璣 9000 性能相同,對于聯發科來說也可視為一次巨大的勝利。

到目前為止,雖然在 5G 芯片上聯發科已經達成了全球市場占有率第一的成績,并且連續維持了四個季度,天璣芯片在性能上仍被視為落后于驍龍 888。但在天璣 9000 推出以后,明年第一季度我們或許將看到令人震驚的轉變。

參考內容:

https://www.anandtech.com/show/17070/mediatek-announces-dimensity-9000

https://www.theverge.com/2021/11/18/22790189/mediatek-dimensity-9000-flagship-chip-qualcomm-snapdragon-competition-arm

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關鍵詞: 芯片

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