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          全球首款臺積電4nm芯片,聯發科天璣9000做了哪些升級?

          2021-11-23

          北京時間2021年11月19日早上6點,在“MediaTek 2021高管峰會”上,聯發科副董事長暨首席執行官蔡力行激動地向國際電子商情在內的行業媒體說:“以目前MediaTek對技術、產品的投資及布局,我們對未來三年營收成長mid-teens (中雙位數)的目標深具信心?!?/p>

          也是在同時,聯發科發布了其最新旗艦5G移動平臺天璣9000,這是業界首款采用臺積電4nm制程的智能手機芯片,比據傳高通11月30日將發布的基于三星4nm工藝的新一代驍龍旗艦處理器足足早了11天。天璣9000對聯發科來說,具備極其重要的意義。它身上寄托著聯發科未來幾年內,能否超越其他競爭對手,并在高端旗艦手機領域更進一步的重擔。

          據聯發科公布的信息顯示,天璣9000將于2022年投入量產,其跑分已經突破百萬,是唯一一款跑分破百萬的安卓處理器。在這次面向全球媒體的“MediaTek 2021高管峰會”上,聯發科還公布了天璣9000的更多重磅參數。

          天璣9000對聯發科的重要意義

          在前文我們也提到,天璣9000對聯發科的重要意義,就目前聯發科公布的一系列信息可知,天璣9000將基于當前最先進的芯片工藝——臺積電4nm制程工藝。對半導體行業稍微有了解的朋友都知道,臺積電的先進工藝芯片產能有限,芯片廠商需要“搶”產能。一般來說,各芯片廠甚至需要提前幾年預定產能。

          聯發科是全球知名無晶圓半導體公司(Fabless),對這類公司而言,一個好的芯片代工廠(Foundry)極其重要。而臺積電在芯片代工領域的地位毋庸置疑,我們也注意到,業內甚至有觀點認為,在同樣制成工藝條件下,臺積電產芯片的性能和穩定性高于三星。聯發科這次能搶到臺積電4nm的單,無疑會給他們接下來的發展錦上添花。

          說到臺積電4nm工藝,據臺積電總裁魏哲家在“2020年臺積電技術研討會”上的發言,其N4(即4nm)在速度、功耗和密度上有所提升,并且與N5(即5nm)有100%的IP相容性,因而能夠沿用N5既有的設計基礎架構,加速產品創新,N4將于2021年第四季度開始試產。臺積電本來計劃在今年Q4開始試產4nm芯片,但實際上在Q3臺積電已經提前風險試產。

          所以,副董事長暨首席執行官蔡力行能在全球媒體面前自信地說出:“以目前MediaTek對技術、產品的投資及布局,我們對未來三年營收成長mid-teens (中雙位數)的目標深具信心?!?/p>

          據他介紹,超低功耗技術已經展現在天璣9000及其他產品上,同時,聯發科長期擁有快速擴大產品出貨、營運規模的能力,外加每年驅動超過20億臺多樣化智能聯網設備,是其在數字轉型及元宇宙發展趨勢下的差異化優勢。

          他強調,天璣9000 是聯發科在通信、人工智能、多媒體等領域多年來積極和持續技術投資的成果,這些先進技術也將持續貫穿其多元的產品線。

          聯發科2021年業績及未來戰略

          借著這次高管峰會,蔡力行公布了聯發科2021年的業績情況以及未來幾年的戰略決策。據他透露,聯發科2021年的營收預計將達170億美金,該數字約為2019年營收的兩倍(去年全年營收為80億美金)。同時,今年的凈利估計將為2019年的5倍。很顯然,聯發科今年的業績已經創歷史紀錄。

          聯發科認為,廣泛的產品組合為其帶來均衡結構性全面成長。2021年Q1至Q3,該公司所有的業務線和收入組都實現了強勁的營收增長,預估今年的年成長率為60%,遠超過全球半導體整體23%的增長。

          具體來看,聯發科在以下這些領域的表現,帶動了在整體市場占比的增加——移動通信方面(2021 YoY為57%),5G換機潮和高端機的擴充,提升了聯發科的全球市占率;物聯網、計算和ASIC方面(2021 YoY為22%),借助Wi-Fi 6 升級、Chromebook筆記本電腦普及的東風,聯發科進入新產品領域,例如筆記本電腦、CPE、ASIC 新項目;智能家居方面(2021 YoY為14%),面向更高分辨率和支持AI的智能電視產品;電源管理芯片方面(2021 YoY為7%),5G和Wi-Fi 5-6的升級帶動PMIC需求大增。

          基于以上業績,聯發科制定了新的長期投資的計劃,并對未來做了新的展望。蔡力行說:“我們今年計劃在高性能計算、無縫連網、低功耗,先進制程以及封裝技術方面投入33億美金的資金。我們預見,云計算持續成長,終端設備也倍數成長,低功耗的需求會越來越高?!?/p>

          我們在邊緣計算和連網方面擁有領先地位,例如提供卓越游戲體驗、暗光拍照和錄像、8K電視/顯示以及Wi-Fi相關技術的各式應用等,而這也都是元宇宙所需的技術元素?!币陨霞夹g是聯發科現在及未來成長的基礎,因此他對公司未來的成長很有信心。

          天璣9000有做哪些升級?

          回顧聯發科在5G SoC的歷史:2019 年,該公司發布了其首顆5G SoC天璣1000;2020年,發布了其第一款 6nm 5G SoC;2021年11月,發布了最新旗艦 5G SoC天璣9000??梢哉f,整個天璣系列承載著聯發科在5G旗艦機型智上的野心。

          天璣9000定位為旗艦級別,相比前代產品,前者主要在算力、多媒體、連接性方面均有提升。天璣9000預計將于2022年開始量產,是首款采用臺積電4nm工藝的處理器,業內預計明年的頂級旗艦芯片都將采用該工藝。

          聯發科天璣9000參數信息

          簡單來看,天璣9000主要具備7大亮點:

          1. 業界率先臺積電4nm工藝的智能手機芯片。

          2. 采用了高性能超大核Cortex-X2,其中1個Arm Cortex-X2超大核心,頻率3.05GHz;3個Arm Cortex-A710大核心,頻率2.85GHz;4個Arm Cortex-A510小能效核心;支持LPDDR5X內存,速率達7500Mbps。

          3. ISP性能顯著提升,具備出眾的HDR效果。內置了旗艦級18位HDR-ISP圖像信號處理器,處理速度高達90億像素/秒;支持三個攝像頭同時處理18位HDR視頻,且三攝均支持三重曝光;最高可支持3.2億像素攝像頭。

          4. 搭載MediaTek第五代AI處理器APU,滿足拍攝、游戲、視頻等應用的高能效AI要求,根據MediaTek實驗室數據顯示,天璣9000的能效是上一代的4倍。

          5. 進化的移動游戲體驗。采用Arm Mail-G710十核GPU,推出了移動端光線追蹤圖形渲染技術,支持180Hz FHD+顯示,開發者可靈活運用以上技術,為安卓應用帶來更好的游戲體驗。值得注意的是,Arm Mail-G710十核GPU帶來了35%的性能提升,60%的功率效率提升。

          6. 集成的新一代5GG調制解調器MediaTek M80,符合3GPP R16標準,支持Sub-6GHz 5G全頻段網絡。3CC多載波聚合300MHz下行速率達7Gbps,帶來優異的Sub-6GHz 5G網絡體驗;率先支持R16超級上行,包括補充上行和上行載波聚合兩種技術方案;MediaTek 5G UltraSave省電技術再升級,大幅降低5G通信功耗。

          7. 在無線網絡與音頻技術方面,支持時延更低的藍牙5.3、Wi-Fi 6E 2x2 MIMO、藍牙LE Audio,可提供雙鏈路真無線立體聲音頻體驗,另外還支持新型北斗III代-B1C GNSS。滿足游戲、流媒體和視頻會議等關鍵應用的需求。

          聯發科無線通信事業部副總經理李彥輯介紹說,基于以上諸多優勢,配置天璣9000的機型在AnTuTu v9(安兔兔v9)上跑分超過100萬,該跑分數據刷新了移動SoC的新紀錄。

          以下國際電子商情將主要針對天璣9000在各方面的提升展開做介紹:

          ·CPU

          李彥輯表示,與其他安卓旗艦處理器相比,Arm Cortex-X2超大核心可帶來35%的性能提升和37%的功率效率。

          聯發科也重新設計了緩存系統(8MB L3+6MB System Cache),在能夠提高性能和功耗的同時,14MB的緩存系統進一步提高了7%的性能,并減少了25%的帶寬消耗。

          移動CPU上14MB的概念意味著什么?李彥輯以筆記本電腦的CPU為例,天璣9000的緩存系統相當于筆電CPU i7,而i7上緩存系統的大小在12MB-16MB不等。

          從性能的角度來看,在系統級別的性能基準測試中,天璣9000 CPU與當前的Android旗艦產品相比較,在Specin2K6版本上性能提升35%。在核心水平方面,天璣9000的性能峰值最高達10%。

          李彥輯認為,多核性能更加重要,因為大多數時候,大家使用智能手機時,經常會有很多APP在后臺運行,多核性能好則能幫助用戶同步開啟多個軟件。因此,在多核性能對比方面,聯發科不僅比較了Android旗艦手機,還比較了某公司2020年和2021年發布的非Android手機。

          結果顯示,天璣9000的CPU性能,達到了該公司2021年旗艦手機的水平。而這家公司在2021年的旗艦機型在geekbench 5.0中的得分超過4000分,而這個得分將是2022年旗艦智能手機的新標準。

          ·GPU

          在GPU方面,聯發科在天璣9000上實現了全球首個Mali-G710 GPU十核心。與現在的Android旗艦產品相比,天璣9000能夠進一步提高35%的GPU性能,以及60%的能源效率。此外,天璣9000的GPU還實現了光線追蹤功能,這是將PC級別的游戲帶到手機上的非常流行的功能。通過借助于天璣9000,移動設備也能支持光線追蹤。

          游戲玩家在玩手游時,經常會面臨手機電量消耗過快、幀率無法保持始終如一的問題。聯發科對比了天璣9000機型與2021年旗艦機型,在玩同一款每秒幀率為60的游戲(原神)過程中,在測試的24分鐘里,天璣9000機型比2021年旗艦手機維持更高的幀率。

          ·內存

          據介紹,天璣9000實現了全球首個高達7500Mbps的LPDDR5x,該配置能幫助用戶在玩游戲時,提供了大量的帶寬和更短的延遲。比當前主流的LPDDR5 5500Mbps增加了36%的帶寬,減少了約20%的延遲。

          ·人工智能處理單元

          一個強大的能源效率人工智能處理單元,對多媒體體驗非常重要。上一代天璣SoC內置了兩個大核和三個小核的人工智能處理單元。在天璣9000中,聯發科改變了架構,這帶來了4倍的性能提升,也提升了4倍能效。新架構將能幫助用戶實現更多攝像頭的集成。

          ·ISP處理單元

          天璣9000還有新的架構,這個結構提高了ISP計算的能力,目前實現了3.2億像素的相機捕捉,每秒90億像素的最高計算能力,與上一代產品相比,吞吐量增加了2倍,能夠提高10倍的視頻降噪。

          聯發科的互聯網服務提供商的架構創新,據介紹聯發科的天璣9000有3個互聯網服務提供商。保證在視頻模式下可以同時運行3個ISP,能夠在系統中處理270幀每秒的數據。不僅如此,由于HDR需要更多的位元來提供動態范圍。天璣9000將ISP處理增加到18位元,這是業界首個在ISP管道中實現18位元。

          在ISP上的另一個創新是,將ISP與人工智能處理單元緊密結合,這樣就可以使用人工智能更有效地處理圖像和視頻。集合圖像ISP和APU之間的流程化處理,保證所有的數據都可以在管道中做處理。當用戶有視頻或需實時處理巨大的圖像時,不需要進出DRAM來交換特殊的數據。

          ·5G連接

          天璣9000是首款實現3CC聚合的芯片,其運行頻率高達300兆赫,速度為7Gbps。同時,也是第一個實現R16 5G模式上行的芯片。李彥輯介紹,發行版R16將在明年大規模應用。與已經發布的R15中的2CC相比,天璣9000能夠達到7Gbps的下載速度,上行速度還可提高3倍,這將能縮短延遲。

          同時,天璣9000在能耗方面也有出色的表現。在R16,聯發科將進一步改進UltraSave技術,升級到下一代UltraSave 2.0。與2021年的旗艦機型相比,天璣9000機型在連接模式下,最多可減少32%的功耗,在高速模式下能減少27%的功耗。

          在連接方面,天璣9000通過將吞吐量提高一倍至160MHz來改善Wi-Fi連接,同時也可支持Wi-Fi 6E或6GHz頻段。還配置了藍牙5.3版本,這將能夠給智能手機及配套的硬件產品帶來更多的功能。


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