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甜品级手机芯片的缺位:天玑8000系列的启示

时间:2022-03-03 08:29:17 作者:黄烨锋 阅读:
联发科称天玑8000系列定位的是“高端”市场(天玑9000则面向“旗舰”市场), “所有的产品和技术规划都是前瞻性的,而不是‘往后看’要参考哪个平台”。这话大致可认为,天玑8000系列的定位并不在于接替天玑1200。
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天玑9000在旗舰手机市场先声夺人之后,最近联发科又发布了天玑8000系列手机SoC,包括天玑8000和天玑8100。原本从其配置表(尤其是上一代CPU IP:Cortex-A78为大核心)来看,我们认为它应当是接替天玑1200,定位中低端手机市场的。但好像情况并非如此。

联发科称天玑8000系列定位的是“高端”市场(天玑9000则面向“旗舰”市场), “所有的产品和技术规划都是前瞻性的,而不是‘往后看’要参考哪个平台”。这话大致可认为,天玑8000系列的定位并不在于接替天玑1200。

在“旗舰”和“高端”市场做布局,很显然表现出今年联发科狠了心要拿下更多原本属于高通的市场。我们在此前《4nm之年:联发科的抢局,与高通的背水一战》一文中已经谈到,天玑9000对于联发科意味着什么。天玑8000的出现则进一步表现了联发科的意图:在2022年这个较短的时间窗口内,联发科必须拿下更多手机AP SoC市场价值,而不只是在出货量上做文章。

在看天玑8000和8100这两颗芯片之前,先来谈谈手机SoC市场背景。

市场需要甜品级芯片

从目前的手机AP SoC市场现状来看,核心IP和制造工艺发展其实是略微不对等的。从很多年前开始,手机SoC芯片供应商普遍在飚参数、跑分,讲究堆料。这也是市场现状决定的,市场和用户都吃这一套。

所以即便像骁龙888这样的芯片能效表现相较骁龙865有倒退,在整个手机系统上很难发挥出芯片应有的性能,甚至在某些情况下,系统性能和实际体验会不及前代或定位更低的产品,但OEM厂商仍然不得不在旗舰手机产品上选择骁龙888。毕竟骁龙888就是旗舰的代名词,手机用户也才会买账。

这种发展局面的锅当然不是全由高通来背。举个例子:高通在过往手机GPU的发展之路上,始终在倡导和践行将GPU全力运转时的整机功耗控制在4W以内,那个时候的高通Adreno GPU效率基本和苹果是平起平坐的。但Arm和海思很快在GPU方面堆料,令手机GPU的绝对性能向苹果看齐,快速跨过高通;却几乎无视了能耗和效率。

所以我们在2021-2022年度手机GPU总结文章里看到,海思甚至还不是堆料军备竞赛中最过分的,三星、谷歌之类的竞争对手普遍让GPU的峰值功耗达到了9-10W的程度。这么高的功耗,不仅对手机而言意味着续航的显著降低;而且手机根本无力长时间承受这样的功耗和对应的发热,GPU在短时间内就会大幅降频,完全无法达到芯片设计时的性能预期;更是让OEM厂商的系统设计非常无力。

在市场进入这种局面以后,要追求“从体验出发”已经相当有难度。手机旗舰芯片的高功耗也是AnandTech之类评测机构这两年在强烈指责的。或许这一局面的始作俑者是苹果,但苹果芯片虽然功耗高,效率却也很高。

在我们看来,市场需要冷静一下,让IP稍稍等一等制造工艺的发展;或者说市场可能需要一款更靠近性能与功耗甜蜜点的芯片。所谓的甜蜜点,就是指在芯片提升规模(包括微架构宽度、频率、工艺等)时,性能与功耗都在提升;在达到某一个拐点时,需要高出许多的功耗提升才能换来很少的性能提升;那么这个线性提升停止的临界点就可以叫甜蜜点。当年的海思麒麟950就属于一颗非常“甜蜜”的芯片。

民用显卡市场,我们常说某款显卡是甜品级显卡,就是指其功耗和性能的关系卡在了甜蜜点上,几乎可以获得最高的能效收益。那么借鉴于此,我们也说手机市场需要甜品级的手机AP SoC。

天玑8000有可能是甜品级芯片

昨天极客湾其实已经发布了天玑8100的参考设计工程机跑分,有兴趣的读者可前往了解。简单来说,天玑8100的CPU部分虽然只配备了上一代的Cortex-A78+Cortex-A55核心,GPU也是规模更小的Mali G610,但很多系统性能测试都表现其性能实在有着今年主流的“高端”水准(虽然受限于A78的老架构,单线程性能相对还是会落后一些)。

来源:极客湾

连《原神》这种当代手机必须仰望的高配置需求游戏,天玑8100也能以比竞品更高和明显更稳的帧率去跑。这一方面说明了联发科的芯片设计功力还是相当一流,以及台积电5nm工艺对旧IP的发挥相当给力;另一方面是否也足以说明,天玑8100是一颗靠近甜品级的芯片呢?

当然联发科的工程参考设计和最终OEM厂商的零售手机可能还会有很大不同。而且似乎从极客湾测得的功耗成绩来看,天玑8100相较天玑9000的发挥可能也还算不上甜品,毕竟Arm新IP本身也有提升能效的价值。(或者我们可以对PPA三者权衡来重新定义一下“甜品级”这个概念,起码加入售价的考量,或许天玑8100对用户而言更偏“甜品”)

按照惯例来罗列一下这两颗芯片的配置:

天玑8000和天玑8100的差异应当主要在CPU、APU、GPU的频率上。两者CPU都是4个Cortex-A78核心+4个Cortex-A55核心;GPU同为6核心的Mali-G610;其余组成部分基本都差不多,包括APU、ISP,以及显示、内存、无线连接、5G支持等。

我们做的这张对比表格可能有参数上的遗漏(比如天玑9000的CPU有着更大的缓存系统,此处未列出)。不过和天玑9000的配置对比很明确,即通过天玑8000系列在主要运算单元算力上的减配,达成9000、8000系列定位上的差异。当然可以造成体验和区分的主要差异还是在CPU、GPU和APU上。

和“同级竞品”的比较

联发科在本次天玑8000发布会上照例也提供了第一方的跑分对比。虽说在联发科的PPT上并未给出对比“同级竞品”的名字,不过很多人猜测该同级竞品指的应该是高通骁龙888。感觉从极客湾的跑分来看,这个“同级竞品”也极有可能是骁龙870(毕竟骁龙888的GB5多核性能也并不能算弱)。

这些对比数字,此处就不再一一重复了,各位读者看图即可。

比较令人诧异的仍然是Cortex-A78、A55老架构在台积电5nm工艺的加持下回春了一波。这里其实加上天玑1200的对比可能会更有说服力。天玑1200的CPU也是采用Cortex-A78、A55微架构的,只不过天玑1200是3丛集设计,而且工艺是上一代的台积电N6;与此同时L3 cache应该没有4MB那么大(具体多少不明);另外就是支持的内存规格还是有显著不同的——也就造成了内存带宽上的差异。当然此处未曾提及GPU、APU等方面的不同。

体验层面真正让人意外的,其实是上图中“沙盒类游戏”在极高画质下,天玑8100在10分钟内几乎达到满帧。这个“沙盒类游戏”指的应该就是《原神》。要知道当今的旗舰手机(包括iPhone)都很难达到这样的综合性能水平,虽然还是那句话:玩《原神》是否满帧很大程度还得看手机OEM厂商的系统设计。

此处对比的“同级竞品”无论是骁龙888还是骁龙870,都无法在10分钟内满帧皆属预期范畴内。

注意前面有张PPT的“GPU性能与能效表现”GFXBench Manhattan 3.0测试,天玑8100在图形性能上其实只比“同级竞品”高出了4%。但在此处《原神》游戏的实际体验里却能拉开显著更大的差距;其实很大程度表明了甜品级芯片由于发热、功耗更好的控制,在最终系统级的体验层面是可以获得大于性能跑分的额外红利的。

如果说将来上市的天玑8100手机普遍能够流畅玩高画质《原神》,那么这种甜品级手机芯片的价值对市场而言会是相当高的。虽说此前我们也强调说,GPU峰值性能仍然有意义(虽然主要是iOS平台),但从更多实际使用场景的体验出发才是这类手机芯片发挥价值的根本。

当然,《原神》在手游中可能具备一定的特殊性(对CPU多核性能有较高要求),天玑8100对手游用户的价值有多大还有待更多的测试——毕竟Manhattan 3.0性能测试成绩更多反映的乃是对GPU有高要求(而且是偏shader核心资源)的游戏;也不能据此就否定高GPU性能的旗舰芯片在市场上的价值。

天玑8000系列的Mali G610 GPU架构在此前的文章里已经有过比较详细的解读;其核心内部与G710并无差别;Mali G610实际上就是G710的少核版本:少于7个核心就叫G610。(所以天玑9000的10核心GPU就叫G710)今年联发科没有按照Arm官方的推荐把天玑9000的GPU核心数堆满到16个,天玑8000还将其减配至6核心,看来在实际的游戏体验层面是相当明智的选择。

其他联发科的相关技术与总结

天玑8000系列芯片当然照例也加入了联发科自己的不少技术,比如HyperEngine 5.0游戏优化引擎,对于功耗、网络延迟、操作延迟的优化;联发科传统项目ISP,对HDR视频、拍摄多帧合成的AI降噪与去模糊;在显示和多媒体编解码技术上的支持、AI视频画质增强(SDR to HDR);应用了R16新标准的5G支持。

当然还有联发科如今在反复强调的低功耗“全局能效优化技术”,贯穿在modem、GPU、CPU、APU、ISP等各个IP组成中;也是联发科宣传中自家芯片相比竞品在效率上有更大优势的重要组成部分。这些在此前天玑9000芯片的解读文章里,已经有了比较详细的说明,此处不再赘述。

Redmi在天玑8000系列发布会上官宣将在K50系列手机上首发天玑8100芯片。联发科表示“今年第一、第二季度,陆续会有很多产品上市”。天玑9000和天玑8000至少就目前的前期宣传和市场反馈来看,都是相当不错的;在技术层面,要在2022年上半年时间窗口内分食高通市场是完全有机会的。

对于天玑9000而言,后续要看联发科的操作:包括供货是否跟得上、动作又是否足够快。要知道骁龙8 Gen 1的手机已经大量上市。而天玑8000作为我们形容的“甜品级手机芯片”,在这一定位上遭遇的狙击可能会更少。这颗芯片在今年或许是大有可为的,也是我们认为在市场上更应当看到的一类芯片。

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黄烨锋
欧阳洋葱,编辑、上海记者,专注成像、移动与半导体,热爱理论技术研究。
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