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天玑9000解开行业最难题,联发科旗舰功成,做对了三件事

作者:壹观察
2021-12-30 16:32:14

文丨壹观察 宿艺

联发科终于在全球移动旗舰处理器市场“扬眉吐气”。

新发布的天玑9000 “性能全开 冷静输出”,总结关键词就是:性能拉满、全局能效、最高制程、优势突出。

在主要竞争对手近年来不断“挤牙膏”的状态下,天玑9000 通过“全维度”地向前跨出一大步,不仅真正具备了与新骁龙8、甚至是苹果A15正面硬抗的实力与底气,也让其成为天玑芯片迈向“旗舰新世代”的重要节点。

还有两个关键信息:

一是天玑9000 的安兔兔跑到了1031504分,是全球首个“百万跑分”旗舰5G处理器,与随后发布的新骁龙8 跑分基本相差无几,并且超过了苹果A15。考虑到天玑9000如今还没有量产机型,因此其后期的优化与提升空间会更加明显。

二是天玑9000受到了来自产业顶级合作伙伴的一致认可、热捧甚至是“抢发”。要知道这在之前几乎都是高通旗舰8系处理器的标准待遇,足以印证天玑9000这颗顶级5G旗舰处理器拥有的长足突破与行业影响力。OPPO副总裁、手机产品线总裁段要辉不仅宣布了OPPO下一代Find X旗舰系列首发天玑9000,还评价称其为“旗舰手机树立全新性能标杆”;vivo 高级副总裁、首席技术官施玉坚表示“vivo 将成为率先采用天玑 9000 旗舰芯片的终端厂商”;Redmi 品牌总经理卢伟冰认为天玑9000是“史无前例的一次性能飞跃”与“最先进的‘超旗舰’SoC之一”;荣耀产品线总裁方飞赞扬天玑9000具有“超强的性能和出色的能效表现”。

天玑9000的表现已经远超行业与用户的“最好期待”,这在芯片这种已经被认为是“长期规划+渐次进化”的行业来说非常难得,联发科又是如何做到这一点的?

硬核产品力,招招"致命"

从某种意义上来讲,芯片性能就是顶级移动处理器的主要衡量标准之一。

长期以来,联发科旗舰处理器相比行业竞品总感觉“还有距离”。以至于全球旗舰手机芯片性能经常出现苹果A系列>高通骁龙8系列>联发科>其他芯片的情况。

天玑9000的出现打破了这一“固定排列”,其CPU采用了面向未来十年的新一代Armv9架构,以及 1 超大核 + 3 大核 + 4 能效核心的三丛集架构。其中超大核用的是 ARM 最新最强的 X2 核心,频率达到 3.05GHz;3 枚 2.85GHz的 A710 大核,4 枚 1.8GHz 的 A510 能效核。

有趣的是,全新高通骁龙8也采用了高度相似的架构方案。但从1 x3.0GHz Cortex-X2超大核+3 x2.5GHz Cortex-A710大核+4 × 1.8GHz Cortex-A510小核的CPU组合对比来看,天玑9000除了超大核主频稍高,在关键的3个A710大核上,天玑9000皆高出了0.35GHz的频率(2.85GHz 相比 2.5GHz),这也是用户在日常大多数场景中高频调用的主频,由此直接提升了性能。

当然,CPU性能不能只看核的数量和主频,整体部件的联动也是关键。联发科给天玑 9000的CPU性能提升准备了一大 “利器”就是目前安卓旗舰SoC里最大的缓存设计,包括8MB L3 三级缓存、6MB SLC 系统缓存(新骁龙8 只有 6MB、4MB);各个子核心都配了L2 二级缓存,分别是超大核 X2 1MB、大核各 512KB,特别是四枚能效核心,每两枚能效核心共用 512KB 的 L2 二级缓存。

实际上,包括苹果的M1系列、AMD的Zen3都采取了增大缓存和增大内存带宽的设计,这也是被业界顶级芯片企业已经证明可以有效提升性能的方案趋势。缓存的作用在于优化高速数据传输带来的“拥堵”,提升CPU 与运存之间的通讯能力,加快读取速度。换句话说,天玑9000的多层大缓存优势可以保障更快的系统响应速度与协作效率,同时也可以节省功耗。

Geekbench的测试结果对比也再次验证了这一点,数据显示天玑9000多核领先新骁龙8约13 %,其中一方面来自大核主频优势,另一方面显然来自大缓存优势,尤其是一些子项目的压强测试中对缓存的性能要求更加敏感。从另一角度来看,“安卓苦苹果CPU性能久矣”,A15的4000+曾一骑绝尘,这次天玑9000可以说是带领安卓手机来到了4300+,顺利进入苹果A15独霸的“4000分俱乐部”。

另一个“利器”是天玑 9000支持行业最新的 LPDDR5X 内存规格,传输速度可达7500Mbps,相比新骁龙8的 LPDDR5运存数据相比带宽性能提升36%、延迟降低20%,同时功耗降也低了约20%。这意味着CPU等待内存完成读写的时间更短,在计算量相同的情况下,CPU能更早地完成计算,可以更早把频率降下来,从而变相减少了需要持续高频运作的时间。

LPDDR5X虽然目前还没有量产,但天玑 9000和新骁龙8皆是“面向2022年的旗舰处理器”,并且美光已经携手联发科在天玑9000平台上完成了LPDDR5X的验证。如果明年旗舰机型搭载了LPDDR5X,天玑9000相比新骁龙8的性能优势还将进一步拉大。

由此来看,在天玑 9000上联发科展现出了足够老练的经验、对全局的周详思考,以及对革新趋势的准确判断,可谓“剑法精准”。

性能功耗双平衡,细节之处见真章

5G进入成熟阶段,用户对旗舰智能手机的要求除了性能,同样看重发热、续航、重量与手感。

寸土寸金的5G旗舰手机,内部堆叠已经接近极限。而安卓旗舰手机近两年显然被发热问题搞怕了,以至于近两年几乎所有安卓手机旗舰发布会,都会单独划出一部分时间讲散热材料和结构,而这也已经成为“固定环节”。但用户和业界依旧不满意,在新骁龙8发布会的媒体采访环节,中国媒体最关注的问题之一,依旧还是“发热”与“能耗”。

原因在于,无论是游戏、影像拍摄和视频剪辑这些用户日常的高频刚需,都需要调用大量的处理器算力。手机“发烫”不仅会影响芯片寿命和电池安全,更是会带来掉频、掉帧、应用卡顿等一些列问题。

相比之下,联发科精准“对症下药”,从天玑1000之后的天玑系列芯片,共同的显著特点之一,就是“能耗优势”。在此前的媒体沟通会上,联发科高管也多次强调称:在决定天玑9000每一个部件的具体规格的时候,基本都是以“实际应用中的能效比”作为第一出发点去考量。

在此基础上,联发科在天玑9000上宣布推出“全局能效优化技术”,简单来讲就是全方位覆盖不同IP模块,从全局的角度优化CPU、GPU、APU、ISP、基带等子单元的功耗。

也就是说,“局部见真章”,每一个细节都要扣功耗优化,之后又在“全局中见功力”,通过方案与技术整合实现全局优化,最终寻找到“性能与功耗的最优平衡点”。

除了CPU提升核心频率、增大缓存、提升所支持的内存规格之外,制程工艺也是影响芯片能耗比的一大关键因素。天玑9000所采用的是目前最先进的芯片制程工艺——台积电4nm,而新骁龙8则基于三星4nm工艺打造。根据媒体报道的信息来看,三星4nm工艺的晶体管密度约为1.67亿个/mm?,它未达到上一代台积电5nm工艺1.71亿个/mm?的水平。更先进的工艺制程能在同样的大小下塞入更多的晶体管,实现同尺寸性能更强,功耗更低,优质产业链资源和不惜成本来打造旗舰的选择同样也是天玑9000实现“功耗领先”的一大底气。

天玑 9000 的 GPU 图形处理器进步也非常明显,采用了Arm 最新的旗舰 Mali-G710 MC10 十核心 GPU。ARM最新GPU架构出了性能提升,另一大优势就是可以有效降低CPU参与协同计算时的负载,数据显示相比当今的安卓旗舰,性能提升高达35%,能效增强更是达到了60%。在针对GPU的GFXBenchAztec Ruin能耗比测试中,天玑9000达到了5.12fps/W,而新骁龙8为3.84fps/W。

针对游戏等传统处理器的“重负载”场景,联发科为天玑 9000提供了对应的“引擎”:

HyperEngine 5.0 游戏引擎中的智能调控引擎的职责就是提升性能、降低功耗,能依据场景、内容和系统等维度来降低运行功耗。例如天玑 9000 支持 AI-VRS 可变渲染技术,可以自动侦测画面场景特征,来动态调整局部渲染,官方公布最高可降低 15% 功耗;智能调控引擎还会对内容进行解构,拆分成多线程并优化,提升 CPU 多核效率,最高能得到 5% 的功耗优化;智能动态稳帧技术则通过全局的温度预测决策系统,来调配各部资源以稳定游戏帧率,能节省 9% 功率、降低约 2℃ 发热量、提升8fps 平均帧率,以及降低 75% 抖动率。

ISP方面,天玑9000带来了旗舰级的Imagiq 790 图像处理器,其采用了3 枚18bit 的 ISP,支持同时处理 3 个18Bit 的 HDR 视频、3 个三重曝光画面。重要的是,Imagiq 790运算速度大幅超出了新骁龙8,前者处理速度可达 90 亿像素每秒,而后者只有 32 亿像素每秒,二者相差高达180%。天玑9000还内置了全新AI Video视频引擎,其特点是可以有效降低视频拍摄占用带宽,让预览拥有所现即所见的低延迟表现,同时进一步降低用户拍摄时的功耗。

AI同样是天玑系列的“传统优势”,天玑9000搭载了全新的第五代APU 590,它包含了四个性能核和两个通用核,采用高能效AI架构设计,对比上代性能提升400%,同时能效提升400%,可以为智能手机的拍照、视频、流媒体、游戏等使用场景提供更好的高能效AI协同算力。媒体公布的测试数据显示,天玑9000在 ETH 苏黎世 AIBenchmark 的Performance测试中获得 692.5K的全场高分,是第二名 Google Tensor 的2.7倍。从这个结果可以看出,为何联发科、苹果都采用了单独硬件NPU方案,其优势之一就是在坚持强性能的同时可以更好地协同优化功耗难题。

联发科甚至把功耗磕到了5G基带上:UltraSave 2.0 省电技术进一步降低 5G 通讯的功耗,相比上一代旗舰5G轻载功耗降低32%,5G重载功耗降低 27%。

在联发科几乎“掘地三尺”地能耗优化挖潜之下,“全局能效优化技术”展现出了非常显著的性能与功耗平衡优势:测试数据显示,在90fps帧率的游戏重度负载场景下,功耗降低了25%,温度最低降低了9度,将用户玩游戏的温度在35度左右,联发科也在发布会上特意强调了“天玑9000打游戏不发烫”;在用户日常浏览为代表的轻负载应用中(如微信、淘宝、浏览器、看小说等),天玑9000能比2021安卓旗舰可以节省少则5-38%不等的功耗。

由此来看,“全局能效优化技术”的最大作用就是可以根据用户不同使用场景和负载功耗,全方位地调动不同IP模块,在本已“功能挖潜”的基础上再次完成优化协同的异构计算,避免了CPU、GPU、ISP等各个模块各自为政的问题,从而达到性能最大化和功耗最小化的“超预期”表现。

毫无疑问,天玑9000是联发科史上最强的SoC,也是当今安卓平台综合最强、能耗比最高的 5G SoC,没有之一。

站稳旗舰之巅,联发科做对了这三件事

谁最了解5G旗舰处理器的性能?在中国手机市场皆历经十年以上惨烈竞争的TOP手机品牌绝对都是“老司机”。

根据联发科公布的信息,采用天玑9000旗舰移动平台的终端将于2022年第一季度上市。

从目前来看,各主要TOP国产手机品牌的热情已经被点燃:

OPPO副总裁、手机产品线总裁段要辉评价天玑9000为“旗舰手机树立全新性能标杆”,并在第一时间宣布“下一代Find X旗舰系列将首发搭载天玑9000旗舰平台”。

vivo高级副总裁、首席技术官施玉坚表示:“vivo将成为率先采用天玑9000旗舰芯片的终端厂商,未来双方还将不断突破,为用户带来更多惊喜”。

Redmi 品牌总经理卢伟冰更是称赞天玑9000“是目前最先进的‘超旗舰’SoC之一”,也是“K50宇宙不可或缺的关键性能拼图”。

荣耀产品线总裁方飞则认为“天玑9000作为新一代旗舰5G移动平台,具有超强的性能和出色的能效表现”,“未来将跟荣耀的新产品进一步的深入合作,为消费者打造更加极致创新的体验”。

上述四大品牌市场份额占据了国内手机市场近80%,如此积极的表达与产品跟进策略足以印证了天玑9000接下来在中国高端旗舰市场的爆发冲击力。

从2019年底发布天玑1000至今,联发科用了两年时间的奔跑与创新终于如愿站上了“移动旗舰芯片之巅”。在这个过程中,联发科至少做对了三件事情,可谓是聚全力而破局,绝非偶然:

首先,是精准洞察大众用户需求,加强消费型品牌打造。手机行业竞争到今天,芯片企业并非是传统的“ToB角色”,而是必须转变自身定位,从深度洞察大众用户需求与偏好,通过品牌互动影响大众用户,加速打造高端品牌势能,来反推合作伙伴的重视、支持与投入。

平心而论,过去十年在芯片品牌打造上最好的厂商是高通,骁龙品牌的高端形象已经深入大众手机用户,不仅手机厂商争抢首发,作为国内最大线上3C销售平台的京东甚至还推出了“骁龙专区”。而联发科在之前的多次磨砺之后,通过吸取经验教训如今终于建立了天玑品牌的高端化势能。京东在此次天玑9000发布会上也宣布与联发科共同开启京东“天玑旗舰店”。京东通讯事业部总经理潘海帆对此表示:“近三年来,我们携手手机品牌联合发布了近百款搭载天玑芯片的终端产品,让更多消费者体验到了天玑高端旗舰产品的强劲性能,这些产品也得到了消费者的认可喜爱”。

对于联发科而言,在性能“破局”同时,品牌高端化的“破局”同样至关重要。芯片高端化这条路,决定权一定要掌握在自己手里。

第二,是深入洞察客户需求。这一点是联发科自3G以来就一直具备的显著优势,5G时代联发科推出了天玑5G开放架构,可以联合终端厂商通过深度协同合作,合力为用户带来更具差异化的智能手机体验,这一点在天玑1200上已经获得了合作伙伴的充分认可,并表现出了良好的拓展性。如今天玑9000被主要TOP手机合作伙伴热捧也再次印证了这一点。

值得关注的是,除了硬件企业,包括索尼半导体、三星图像传感器、腾讯游戏、抖音,以及Discovery探索传媒集团等核心产业链企业、互联网厂商和诸多跨界专业人士也参加了此次发布会,联发科的“顶级朋友圈”不断扩大,一方面可以更多维度去接触不同圈层的细分用户需求,另一方面也为产业合作伙伴的聚合创新提供了更多空间与可能性。如Discovery三位导演及专业摄影师将使用天玑芯片的5G手机,前往极端的环境,捕捉最难拍摄的瞬间,为全球用户阐述科技创新如何改变影像对生活与探险的记录方式。

第三,是努力了解运营商5G部署技术趋势与市场节奏,避免“踏错点”。关于这个问题,大多数芯片和手机企业都深有体会,也包括联发科,尤其是在4G部署中期的节奏误判导致了之后的一系列连锁反应。但从5G开始,联发科再次回归到“正确的节奏”与“熟悉的打法”。

中国信息通信研究院移动通信创新中心副主任徐菲对此表示:联发科是最早参与国内5G SA技术试验完整测试的芯片厂商之一,并在2021年推出全新一代3GPP R16版本的M80 5G Modem,成为中国5G技术和市场进一步升级的重要驱动力。三大运营商也派相关负责人参加了天玑9000发布会,中国移动终端公司副总经理汪恒江透露“联发科已是中国移动市场第一大5G芯片供应商”。

根据Counterpoint的数据显示,在2021年第三季度全球智能手机处理器市场(按出货量计算),联发科的市场份额达到了40%,远超第二名的高通(27%),已经连续五个季度站稳全球第一大智能手机芯片厂商位置。其中天玑系列5G手机芯片在中国市场的成功至关重要。数据显示,在2021年的中国智能手机芯片(4G+5G)市场联发科拿到了高达41%的市场份额,在中国的5G智能手机芯片市场也是拿到了高达40%的市场份额。

Counterpoint最新发布的报告中预测了三个数据:2022年全球智能手机市场5G渗透率将达到55%,预计出货量将达到8亿;2022年7nm及以下先进制程芯片的出货占比将达到57%,其中5/4nm芯片的份额将达到29%;到2023年配备独立AI核心的智能手机芯片占比将快速提升到75%,消费者将“更关注AI与能效”,显然联发科旗舰功成,在这两项上也让行业看到了先进的技术实力和前瞻布局。

芯片是一个典型的长周期、重投入、节奏稳定的行业,这意味着持续踏准创新节奏与技术趋势、并建立引领实力的企业可以获得持续的行业引领力与市场红利。在5G长达十年的重要技术与市场重构周期,联发科已经奠定了这一优势,未来两年联发科在5G智能手机市场的份额将进一步提升,特别是旗舰芯片市场将会获得持续稳定突破,两者对于联发科的意义都非常重要。

《壹观察》认为,一个“更好的联发科”会使整个产业获益:对于手机厂商而言可以获得更多的产品组合与差异化体验打造选择,对于竞争对手而言也有助于摆脱其他芯片企业“挤牙膏”的习惯,共同为用户提供迭代速度更快、更加富有创造力的智能终端产品,从而加速整个产业走向焕新与创新的正向循环。

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