论文部分内容阅读
熟悉又陌生的存在
在智能手机专用的SoC中,来自三星旗下的Exynos品牌是让人既熟悉又陌生的存在(图1)。说它熟悉,是因为三星在中国市场最辉煌的时期中(2014年以前),旗下的Galaxy S/Note系列手机大多搭载了这一品牌的SoC(图2);说它陌生,则是因为近些年国行版的Galaxy S/Note系列再也看不到它们的身影,很多普通用户甚至不知道手机圈还有这么一个SoC品牌。
没办法,三星早些年在Modem(调制解调器,又称基带)领域的建树有限,为了满足不同国家和地区运营商4G+网络的要求,只能改用高通骁龙移动平台(包括骁龙基带),因此在国内销售的三星品牌手机几乎都是骁龙的“铁粉”,如果你想体验Exynos芯片的性能,只能购买水货手机。
当然,说Exynos是三星“专供”也并不绝对,魅族早期的MX系列手机就一直主打武装和Galaxy系列同源的“心脏”(图3),只是随着高通骁龙8系列移动平台的崛起,在旗舰级Android手机领域再也见不到使用Exynos的第三方手机品牌,从2016年至今,只有魅蓝S6和MOTO OneVision列装过Exynos家族的中低端SoC,如Exynos 7872和Exynos 9609等等(表1)。
表1:三星近年来Exynos系列SoC主要规格和代表产品
Exynos 980规格解读
Exynos 980最早曝光于2019年9月,并在11月份由vivo和三星攜手正式在国内发布(图4)。
不一样的命名方式
在过去,三星旗下的Exynos系列芯片都是四位数的后缀,并通过第一位划分辈分,第二位区别档次。比如,Exynos 9810后缀第一位的“9”代表它是比Exynos 8×××更新一代的产品,类似英特尔最新一代的酷睿平台;第二位“8”代表顶级,类似于高通骁龙8系。同理,Exynos 96xx系列属于最新一代的中低端型号,其定位和骁龙660、骁龙710相似。
Exynos 980首先在型号命名规则上就发生了变化,从四位数的后缀改为三位数(图5),因此很容易给人一种它比Exynos 9810和Exynos 9820更先进的错觉。实际上,Exynos 980更像是Exynos96xx系列的迭代升级版,它虽然采用了最新的工艺和架构,但受制于主频和集成GPU的规格,依1日达不到“顶级”标准,属于Android手机专用SoC中的第二梯队。
目前,Exynos 990才是家族中的“皇帝”,作为Exynos 9825的接班人,Exynos 990采用了三星第五代自研猫鼬架构CPU,并集成ARM最新的Mali-G77 GPU且配备了11个计算单元,与麒麟990系列、高通骁龙865和联发科天玑1000一起位列Android手机专用SoC中的第一梯队。
未来,不排除三星会推出Exynos 970或Exynos 960等定位更低的5G SoC,与高通骁龙6系和联发科天玑800系列抢生意。
工艺与核心的搭配
我们都知道,制程工艺在很大程度上影响着一颗SoC的性能底蕴。很遗憾,Exynos 980并没有采用三星自家最新的7nm+EUV工艺,而是次一级的8nm LPP。该工艺最早曾用于三星上代旗舰级的Exynos 9820,同时也被用于高通骁龙730系列的制造。根据资料显示,8nm LPP对比上代10nm LPP功耗可降低10%,芯片面积也可缩减10%。 Exynos 980最大的特色,就是全球首发ARM最新的Cortex-A77公版CPU架构,其代号为“Deimos”(戴莫斯,畏惧之神)。它采用了和A76-脉相传的微架构,并在其基础上进行了一定的优化,比如核心的前端拥有更高的读取带宽,可降低分支误判,提高预测精度;改用全新的Macro-Op缓存结构,添加额外的整数ALU,新增“系统感知预取”功能。
根据ARM公布的数据来看,在同样工艺和主频时,Cortex-A77比起前代的Cortex-A76性能可提升20%。可惜,Exynos 980的CPU核心部分采用的是2+6的“双丛集”结构,只有2个Cortex-A77架构的大核,而且最高主频也仅有2.2GHz,这意味着它依旧无法挑战动辄2.6GHz起步的上代Cortex-A76旗舰(如麒麟980和骁龙855等),这一点大家需要做到心里有数——与最新的CPU架构相比,大核数量和主频对性能的影响更加直观。
Cortex-A77是ARM在2019年中旬发布的最新CPU架构,与其一同发布的还有Mali-G77系列GPU,二者可以组成新一代SoC的“黄金搭档”。遗憾的是,Exynos 980出于定位的考虑,并没能“新新搭配”,而是选用最新Cortex-A77 CPU架构和ARM上代Mali-G76“新老搭配”的战略,并为Mali-G76准备了5个计算核心,即Mali-G76MP5。
看起来很熟悉?没错,联发科Helio G90、麒麟980、Exynos982x和麒麟990集成的GPU也都是Mali-G76,只是它们的计算核心分别为4个(Mal卜G76MP4)、10个(Mali-G76MP10)、12个(Mali-G76MP12)和16个(Mali-G76MP16)。因此,Exynos 980的3D性能理论上要比联发科Helio G90略高,但也只有麒麟980的50%左右。
集成5G成杀手锏
Exynos 980的另一大特色,就是在SoC内集成了5G基带模块,相较骁龙855+骁龙X50和麒麟980+巴龙5000的“外挂”基带芯片的形式更加节省PCB主板空间且功耗更低,有利于扩大电池容量并进一步提升续航表现。
Exynos 980支持NSA/SA两种组网模式,这一点领先采用骁龙855+骁龙×50基带组合的第一批5G手机,因为后者仅支持NSA非独立组网。但是,Exynos 980的网络性能在5G SoC上只能算是中等水准,它不支持mmWave毫米波频段和载波聚合技术,在Sub-6GHz频段的下行峰值速率为2.55Gbps。Exynos 980的基带还支持E-UTRA-NR双连接(EN-DC),该技术结合了5CC LTE和5G连接,可最大程度提高移动下行链路速度,最高可达3.55Gbps(图6)。
不过还是那句话,在国内运营商的5G套餐都限速1Gbps的大环境下,5GSoC集成的基带性能再强也发挥不出来。
其他特色与功能
为了强化端侧AI性能,Exynos 980集成了独立的神经元处理器(NPU),并升级了数字信号处理器(DSP),这两个单元都能用于AI运算(性能可达5.0TOPS),将原本需要上传到云端的数据直接在设备本地就能即时处理,从而可以获得更快的响应速度,并具有更好的数据隱私性和安全性(图7)。
考虑到拍照和视频已经成为手机用户最关注的应用方向,Exynos 980集成了更高性能的图像信号处理器(ISP),能以120帧/秒的速度对4K UHD视频进行编码和解码。最多支持5个独立传感器(摄像头),可同时处理3个传感器收集的数据,从而带来更灵活的成像算法。此外,Exynos 980原生支持1.08亿像素的摄像头,通过NPU可智能识别拍摄场景,自动匹配最佳的白平衡、曝光、饱和度和清晰度等参数,还能对视频添加特殊效果,比如实时背景虚化却不耗费额外的CPU和GPU算力。
理论性能表现实测
接下来就是大家最期待的性能对比环节了。我们先来看看Exynos 980和同级别的其他4G/5G SoC基本参数的对比(表2),Cortex-A77架构就是它与竞品竞争的最大本钱。
虽然Exynos 980的最高主频只有2.2GHz,但它在GeekBench 4/5软件中的单核成绩依旧可以冠绝群雄,比采用Kryo 475(A76魔改)架构且主频高达2.4GHz的骁龙765G还要高出6%~7%。综合来看,Exynos 980的CPU性能表现很理想,与同属最新5G SoC的骁龙765G在同一个档次。Exynos980的GPU性能相对要弱一些,3DMark测试成绩领先于其他4G SoC,但在GFXBench测试中却和Helio G90T/骁龙730G持平(表3)。
表2:Exynos 980与同级别4G/5G SoC规格对比
表3:Exynos 980与同级别竞品间的性能对比
小结
作为中高端5G SoC的标杆之一,Exynos980的表现符合我们的预期,综合性能高于同级别的4G SoC,再结合原生支持5G的特性,足以赋予新款手机更充分的竞争力(图8)。Exynos 980面临的最大问题,就是普及度不够高,目前只有vivo X30系列和三星Galaxy A71有所列装,如果没有更多的支持者,Exynos终归还是要被归入“小众”的范畴,很容易被用户所遗忘。