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三星手机处理器换用AMD GPU以后,情况似乎......

时间:2022-04-14 09:06:53 作者:黄烨锋 阅读:
去年7月,AMD就已经宣布了RDNA 2架构的GPU会应用于三星的旗舰SoC之上。这在手机处理器上,无论如何都算是件大事。三星给这颗GPU取了新的名字叫做“Xclipse”(Xclipse 920),“X”表示的是Exynos,而后面的“eclipse”则代表移动游戏的旧时代终结……
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去年7月,我们撰文探讨过三星Exynos手机处理器应用AMD GPU的可行性及其潜在发展分析。当时AMD就已经宣布了RDNA 2架构的GPU会应用于三星的旗舰SoC之上。这在手机处理器上,无论如何都算是件大事。当时大伙儿都在说,Arm Mali GPU过于不尽人意,苹果独占鳌头,市场急需AMD这样的GPU老江湖救急。

今年1月,三星Exynos 2200发布之时,国内的动静算是很小的。甚至到三星Galaxy S22手机正式搭载Exynos 2200问世,这颗三星旗舰手机芯片的名声都远不及高通骁龙8 Gen 1来得响。当然这可能和Galaxy S22系列面向全球主要市场都采用骁龙8 Gen 1芯片有着很大的关系;以及三星今年在国内似乎并未就Exynos 2200做大张旗鼓的宣传。

按照历史经验,三星System LSI在相同IP的设计与实施能力上是不及高通的,而且Exynos 2200和骁龙8 Gen 1一样也用了三星4nm工艺。要说今年的手机旗舰芯片,风光是被联发科占尽了的:以骁龙8 Gen 1现如今“声名远播”的火龙之名,Exynos 2200理论上也好不到哪儿去。

不过Exynos 2200还真是用上了AMD RDNA 2架构,三星还给GPU取了新的名字叫做“Xclipse”(Xclipse 920)。三星表示Xclipse这个词中的“X”表示的是Exynos,而后面的“eclipse”则代表移动游戏的旧时代终结,标志着新篇章的开启。本文我们依据现有为数不多的资料,来谈谈Exynos 2200有了AMD GPU加持以后,图形算力、游戏体验达到了何种程度。

有关这颗Xclipse GPU

三星方面给出Xclipse的资料算是很少的,只提到了基于AMD RDNA 2架构,因此Xclipse GPU具备了光线追踪和VRS(可变速率着色)这类特性,另外还有诸如AMIGO(advanced multi-IP governor)之类能够提升整体性能和效率的技术加持。

Xclipse的确算是手机GPU之中,首个实现硬件级光线追踪的图形处理器。联发科天玑9000此前虽然宣传了光线追踪,但那都尚未成体系,也并没有专门的硬件单元用于光追加速。至于Imagination宣传了很久的光追GPU IP,也还并没有落地的芯片问世。此前我们采访Imagination和联发科,他们都说移动平台的光追普及,起码也要等到明后年。

Xclipse能够支持硬件级光追,应当是得益于RDNA 2架构加入了Ray Accelerator。AMD在这代架构上为每个CU(Compute Unit)配了1个Ray Accelerator,用于检测BVH包围盒中的光线与图元相交。这也是AMD首个实现硬件级光追加速的GPU架构,相比英伟达算是很晚的了;只不过在手机上应用,的确还是比较新鲜。

不过移动游戏平台的光追生态还在初始发展阶段,Exynos 2200在其生命周期内估计很难发挥Xclipse GPU的光追特性,即便这的确是未来1-2年内的移动GPU发展趋势。

我们此前也大致解释过RDNA 2架构——虽然那是桌面级的,当其应用于移动端时,除了核心与频率的规模化缩小,可能还有架构层面的精简——具体怎么精简的,现在还没人知道,包括是否移动GPU上常见的TBR延后渲染架构等等。AMD在发布RDNA 2之际就强调过,这代架构相较初代RDNA实现了55%的每瓦性能提升——虽说此前我们在解读文章里就谈到过,55%的效率提升可能主要来自于大容量Infinity Cache的加入,要应用于手机芯片不大可能。

AMD RDNA 2架构的一个CU,来源:AMD

当时我们也提过,如果RDNA 2要以CU为单元,按照PC平台的频率,原封不动搬到手机芯片上,则顶多能塞2个CU(1个完整的Workgroup Processor,当然也可以降频增加计算单元)。这与桌面端还是有天壤之别的,毕竟双方的功耗限定范围差别太大。手机整机达到10W功耗就可以称作“火龙”,而PC桌面端的旗舰GPU,上300W都没事。

除此之外,大概就没有其他相关Xclipse GPU的信息可谈的了。今年1月、2月相继有一些Exynos 2200的跑分信息流出。2月份TechAltar发布消息称Exynos 2200的GPU相比Exynos 2100性能提升17%。单纯以17%这个数字来看,情况还是相当不妙的。此前高通表示骁龙8 Gen 1相比骁龙888,GPU性能领先30%。我们知道Exynos 2100 GPU(Mali G78 MP10)原本就不及骁龙888(Adreno 660);那么骁龙8 Gen 1理论上还将拉大与Exynos 2200的GPU性能差距。

换了AMD的GPU,情况竟然变得更糟糕了吗?

AMD GPU能跟高通或者苹果比吗?

此前三星要跟AMD合作,大家普遍在期待,终于要有一颗手机芯片的图形算力能跟苹果一较高下了。但起码这次,AMD出手真的没好到哪里去。目前网上已经公开为数不多有关Exynos 2200测试数据的,大概也就是Android Authority和国内的凤凰评测了,所以我们采用这两家的数据来说明问题。

Exynos 2200目前比较低的关注度也很大程度说明了,三星自身对这颗芯片大概也没多大底气。有必要先把Exynos 2200的主要配置数据都罗列一下:

因为本文主要探讨图形算力,所以只关心其中的CPU和GPU配置。不过其实对手机处理器了解的同学应该不难发现,从这份配置表来看,Exynos 2200相比同时代的骁龙8 Gen 1和天玑9000就已经落了下风,包括CPU的频率都还略微不及。而且像ISP之类的参数,也远没有隔壁高通和联发科那般有着各种什么三曝光、几千倍提升之类的神奇数据。

那么接下来就直接看看表现GPU图形算力比较常见的GFXBench和3Dmark测试:

GFXBench跑分测试,来源:Android Authority

3Dmark Wildlife跑分测试,来源:Android Authority

按照三星手机以往的传统,旗舰机会有一部分采用自家Exynos处理器,另一部分采用高通骁龙处理器。这次的Galaxy S22 Ultra照例面向部分国家地区发售骁龙8 Gen 1版,少量则为搭载Exynos 2200的版本。上面两张图,Android Authority对比的主要也是这两个版本。

同一个手机的不同版本采用不同的处理器,也就很大程度排除了系统设计差异带来的干扰。从GFXBench的两项测试(T-Rex与Aztek High-Tier OpenGL)来看,在图形算力的绝对性能上,Exynos 2200(Xclipse 920)与骁龙8 Gen 1(Adreno 730)还是有着不小的差距——虽然iPhone 13 Pro Max的A15在这家媒体的测试中,结果也比较奇怪。

虽说Exynos 2200相比自家的上一代芯片,GPU性能有15-25%的提升。但对家龙8 Gen 1在某些测试中,GPU性能相比Exynos 2200领先了多达30%。

GFXBench图形性能测试,来源:凤凰评测

凤凰评测的数据在我们看来可能会更靠谱一些,测试项主要也是GFXBench Aztec Ruins和Manhattan 3.1。虽然在凤凰评测的测试结果里,Exynos 2200的成绩要稍微好看些,但与骁龙8 Gen 1(与天玑9000)的差距至少也有10%,更不要说和苹果去比。(不过凤凰评测所做3Dmark测试,两颗芯片的GPU峰值性能差距也达到了30%以上)

这么看来,三星和AMD联手搞的这颗Xclipse GPU,可谓今年手机旗舰芯片中垫底的存在了。而且至少从绝对算力来看,差距还真是不小。

3Dmark压力测试,来源:Android Authority

除了GPU所能达到的峰值算力,持续性能对Android设备用户而言往往是更重要的(虽然我们总在说,峰值算力在很多场景下也很有价值)。上面这张图是用3Dmark Wildlife进行20轮跑分的长时间压力测试。横轴表示第1轮-第20轮测试,纵轴代表跑分成绩。两根最粗的蓝色与紫色实线分别代表骁龙8 Gen 1和Exynos 2200。

需要注意的是,这张图中最上方的Redmagic 7(红魔7)是款电竞手机,自带散热风扇,所以其性能稳定性最好;iPhone 13 Pro Max(黑色实线)看起来稳定性也相当不错。

而骁龙8 Gen 1的持续性能不佳,很难通过被动散热方案压得住是众所周知的。Galaxy S22 Ultra骁龙8 Gen 1版在测试跑到第4轮的时候,性能就会往下掉28%,并且在第12轮时性能掉到仅有其峰值性能的50%——火龙还是名不虚传啊。

Exynos 2200在这项测试中的表现要好一些,4轮测试后性能掉17%,最终稳定状态会有35%的性能损失。但这样的成绩表现,无论是骁龙还是Exynos,在手机上都是很难让人接受的。其稳定状态的性能表现有时还不及骁龙888。

GPU长时间压力测试,来源:Android Authority

Android Authority还做了一组更系统、更长时间的压力测试,与前面的测试结果基本相似。骁龙8 Gen 1的Adreno 730 GPU性能滑坡也达到了40%以上;Exynos 2200的Xclipse 920 GPU则在性能稳定性上会稍好一些,在30轮测试(47分钟)后才发生大幅性能滑坡。

值得一提的是,无论是骁龙8 Gen 1还是Exynos 2200,其GPU持续性能表现都不及各自的上代芯片(当然这与OEM厂商的系统设计、手机的系统性能有很大关系)。虽说上代骁龙888和Exynos 2100已经不是很让人满意了,今年的旗舰芯片却证明了没有最糟,只有更糟。

这种压力测试对于反映日常游戏场景是有价值的,即类似玩游戏半小时这样的重度负载使用场景下,骁龙8 Gen 1和Exynos 2200都不会有太好的表现。当然这与系统设计有很大的关系:比如加个散热背夹,持续性能表现就会好很多;这当然也就更考验手机OEM厂商的散热设计能力了。

其实从前面的数据也不难看出,骁龙8 Gen 1虽然拉胯,但Galaxy S22 Ultra在系统层面的表现也实在是很糟糕,起码相比OPPO Find X5 Pro这样同样采用骁龙8 Gen 1芯片的手机要更差。

这里只展示GPU部分的测试。实际上在CPU性能测试中,Galaxy S22 Ultra的CPU多核性能成绩甚至都还不及上一代的Galaxy S21 Ultra;而在PCMark、安兔兔等考验系统性能的测试中,Galaxy S22 Ultra也同样不及上一代(骁龙与Exynos版皆如此)。可见三星在系统层面,极大程度拖了芯片性能的后腿,无论是板级设计,还是固件的任务调度器没做好,或者温控偏保守。

《光明山脉》Benchmark,来源:凤凰评测

《原神》Benchmark,来源:凤凰评测

在更实际的游戏测试场景下,凤凰评测测试了《原神》和《光明山脉》,骁龙8 Gen 1和Exynos 2200延续了难兄难弟的传统。骁龙8 Gen 1在这两项测试过程中,帧率抖动更强烈;不过在确切需要CPU和GPU算力的时候,骁龙8 Gen 1在某些场景下还是能够给出更高的性能的。

比如Exynos 2200在《光明山脉》测试里是全程无缘60fps的,骁龙8 Gen 1起码还能在某些时刻摸到60fps,则整体体验会优于前者。看来RDNA 2架构至少就性能层面来看,塞进手机里的确是没有什么软用。

AMD GPU的效率会不会更好点儿?

针对移动GPU的另一个考察点在功耗,以及能耗比表现上。比如苹果A14、A15的GPU功耗不低,但性能出色,效率就相当高。而骁龙8 Gen 1可达成的峰值性能相比骁龙888是有质的飞越的,但超高的功耗却实在让人难以直视,也就意味着持续性能无法得到保证。

凤凰评测给出了《原神》与《光明山脉》测试过程中的整机平均功耗(Avg(Power))——注意这并非单GPU的功耗。这组数据的参考价值可能比较有限,毕竟骁龙8 Gen 1整体性能还是更强,无论是CPU还是GPU,功耗自然也会更高。

这组数据很难进行效率估算,单纯从平均帧率和功耗来看,Xclipse 920的效率似乎要更好些。但骁龙8 Gen 1在游戏时毕竟有着更大的帧率波动范围,上限更高,这样的估算就显得没那么靠谱。在更具体的效率表现上,大概还要再等更大样本量和更精确的测试方法。

可惜的是,除了三星自己的手机会用上Exynos芯片,及其上基于AMD RDNA 2架构的GPU,其他OEM厂商是无缘用上这颗芯片的。这就给GPU的对比,在系统层面造成了更多的变量。

就像前文提到的,Exynos 2200各方面都表现得不怎么样(CPU的性能表现也相当一言难尽),Galaxy S22 Ultra在系统层面又对这颗芯片进一步叠加了debuff,也就让首个应用于手机的RDNA 2架构GPU看起来实在是有负于三星特意找来AMD合作的初衷和用心。

联发科天玑9000继续很稳地应用Mali GPU,在峰值、持续性能以及功耗的综合表现上就已经优于另外两家了,虽说和苹果还是有比较大的差距。不管跑分反映的峰值性能如何,人家玩《原神》之类的开放世界、高负载游戏,那帧率曲线可是相当的稳。

这大概就叫“没出错就已经是最大进步了”吧。随着骁龙8 Gen 1和Exynos 2200手机的持续问世,我们不得不慨叹,手机处理器正在经历最坏的时代。

责编:Luffy
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  • 三星和AMD联手搞的这颗Xclipse GPU,可谓今年手机旗舰芯片中垫底的存在了。无论是骁龙8 Gen 1还是Exynos 2200,其GPU持续性能表现都不及各自的上代芯片。虽说上代骁龙888和Exynos 2100已经不是很让人满意了,今年的旗舰芯片却证明了没有最糟,只有更糟。Galaxy S22 Ultra的CPU多核性能成绩甚至都还不及上一代的Galaxy S21 Ultra。Exynos 2200各方面都表现得不怎么样(CPU的性能表现也相当一言难尽),Galaxy S22 Ultra在系统层面又对这颗芯片进一步叠加了debuff,也就让首个应用于手机的RDNA 2架构GPU看起来实在是有负于三星特意找来AMD合作的初衷和用心。
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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