谷歌自研芯片，当头一棒！

来源:半导体行业观察发布时间:2023-07-07568浏览

来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自theverge，谢谢。

据The Information报道，谷歌原本计划在 2024 年某个时候用内部设计的“Redondo”芯片取代 Pixel 手机中使用的经过修改的三星 Exynos 芯片组。不过，该报道称谷歌现在已经推迟了该计划的发布时间回到 2025 年，并将推出代号为“Laguna”的新定制处理器。

一位前谷芯片高管告诉The Information，留住员工以及美国和印度团队之间协调发展方面的挑战至少是造成延误的部分原因。据该消息人士透露，该项目背后的团队对谷歌决定取消过去两年多款 Tensor 芯片的开发感到沮丧。我们已联系谷歌以确认这些报道。

这个故事听起来类似于 Meta 在尝试为 VR 和混合现实设备定制芯片设计时遇到的困难，然后选择与高通达成协议，将 Snapdragon XR 芯片用于“Quest 产品的未来路线图”和“其他设备”。

谷歌显然暂时坚持使用三星芯片的半定制版本，但计划将制造转移到台积电——苹果 iPhone 芯片和许多其他芯片背后的芯片制造巨头。报道称，“Laguna”还将采用几乎仅由苹果公司使用的先进封装技术，在保持薄芯片外形的同时提供更高的能效。

报道称，尽管削减了部分功能，Tensor 团队仍无法在 2022 年试生产截止日期之前向台积电提供 Redondo 的设计。这位谷歌前高管告诉The Information，Redondo 将作为测试芯片生产，帮助 Tensor 工程师设计新的 Laguna 处理器。

据报道，这款产品将被称为 Tensor G5，采用台积电 3nm 工艺打造。能效和性能的进步意味着这些 3nm 芯片的需求量很大——据称，今年早些时候，苹果公司为第一代 3nm 工艺保留了台积电 90%的产能。

谷歌的目标是到 2025 年完全抛弃三星，转而自行设计 Tensor 处理器，但The Information声称，在可预见的未来，这家搜索巨头将继续授权 Arm CPU 和 GPU 核心。不过，谷歌将 Tensor 开发从三星转移出去有几个潜在的好处——例如，三星基于 Exynos 的 Tensor 芯片因即使在适度的工作负载下也会过热而受到批评，甚至三星自己的基于 Exynos 的手机也存在一些明显的性能问题。内部开发可以让谷歌更自由地对其芯片设计进行具体更改，从而使未来的 Pixel 手机、平板电脑、手表或计划中的任何其他硬件受益。

然而，设计自己的定制处理器成本高昂，而且谷歌可能没有足够的市场影响力来确保从如此巨额的投资中获得回报。谷歌并未透露其 Pixel 手机的销量，但根据彭博社去年 10 月报道的IDC数据，该公司自 2016 年推出 Pixel 手机以来，已售出 2760 万部 Pixel 手机。相比之下，三星和苹果的年出货量分别超过 2.57 亿部和 2.32 亿部。

谷歌下一代手机芯片解读！

两年前，谷歌推出了 Tensor——其首款用于智能手机的定制 SoC。得益于与三星半导体部门的长期合作关系及其自身的工程人才，我们现在正在开发第二代独特的 Tensor 芯片，最新的一款为 Pixel 7 系列提供动力。尽管该项目因缺乏支持 AI 智能的绝对顶级性能而受到一些批评，但无可争议的是最近 Pixel 模型的成功。

Tensor 让谷歌得以自由地利用其 AI 专业知识并构建原本不可能实现的全新体验，这些体验已成为 Pixel 身份的核心。感谢谷歌内部的消息来源，我们对即将推出的谷歌 Pixel 8系列手机以及为其提供动力的 SoC—— Tensor G3（代号 zuma）有了很多了解。让我们开始吧。

Tensor G3 拥有更现代的 CPU

就 CPU 性能而言，Tensor G2是一个相当平淡的芯片组。在发布时，所有核心都已经落后于竞争对手两代。第一代芯片的唯一真正变化是从相当陈旧的 Cortex-A76 内核升级到更合适的 Cortex-A78。该芯片保留了不寻常的 4+2+2 核心布局，而大多数其他芯片供应商使用 4+3+1 布局和单个大核心。

借助 Tensor G3，谷歌终于在芯片中加入了更多最新内核。整个 CPU 块已重新设计为使用 2022 个 ARMv9 内核。核心布局也进行了修改——不寻常的 4+2+2 设置不见了，取而代之的是谷歌……一个更奇怪的设置？

Tensor G3 将配备九个 CPU 内核——四个小的 Cortex-A510、四个 Cortex-A715 和一个Cortex-X3，同时与前几代相比提高了频率。这应该会带来相当大的性能提升，并应使 Tensor G3 的性能与其他 2022 年旗舰 SoC 的性能相匹配（尽管它将落后于使用新发布的ARMv9.2 内核的芯片）。我们必须看看 Pixel 8 的冷却解决方案是否可以在全功率运行时处理所有这些大内核。

迁移到 ARMv9 还允许 Google 实施新的安全技术。Pixel 8 将采用 Arm 的内存标记扩展 (MTE)，可以防止一些基于内存的攻击。其他手机已经在硬件上支持 MTE，但尚未在 Android 中启用。Pixel 8 引导加载程序似乎是第一个实现此接口的。

当然，ARMv9 的主要变化是切换到仅 64 位代码执行。虽然 Pixel 7 系列等 Tensor G2 设备已经放弃了对传统 32 位应用程序的支持，但它们保留了板载 32 位库（除了支持 32 位的内核之外）。Pixel 8 正在改变这种情况；这款手机将只附带 64 位二进制文件。但是，Cortex-A510 内核是否配置了 AArch32 支持尚不清楚。无论哪种方式，Pixel 8 都将为用户提供仅 64 位的体验。

板载光线追踪图形

图形一直是谷歌 Tensor 系列的重点，即使最新的 Tensor G2 没有达到性能基准。原始 Tensor 绝对庞大的 20 核 Mali-G78 配置（最多 24 个核）优于高通的 Snapdragon 888 和三星的 Exynos 2100，但很快被更新的型号击败。尽管如此，强大的图形对于在 GPU 上比谷歌的 TPU 运行效率更高的神经网络应用程序还是很有用的。

尽管谷歌转向更新的Mali-G710，但Tensor G2 基准测试显示七核设置仅提供更好的可持续性能，而不是任何有形的图形性能提升。Pixel 8 中的 Tensor G3 将通过对Arm Mali-G715 的可预测升级来纠正这一问题。

虽然我的消息来源无法提供确切的核心数量，但我获得的各种硬件配置详细信息表明采用了 MP10（十核）设置。这将使 GPU 成为 G715 的“Immortalis”变体，具有光线追踪功能。

首款采用 AV1 编码的智能手机芯片

第一代谷歌张量为其视频加速器采用了混合架构；它使用了通用的三星多功能编解码器 (MFC) IP 块，与 Exynos 芯片相同，但明确取消了对 AV1 的支持。这就是谷歌定制的“BigOcean”硬件视频解码器块的用武之地。“BigOcean”支持高达 4K60 AV1 视频解码。Tensor G2 基本保持硬件块不变，保留相同的解码能力。

Tensor G3终于升级了视频块。首先，MFC 块现在支持 H.264 和 HEVC 中的 8K30 视频解码/编码（其他配置保持不变）。需要注意的是，截至目前，用于测试 Pixel 8 系列的特殊内部版本的 Google Camera 不支持录制 8K 视频，而且在我看来，它不太可能永远支持。在录制 4K 时，Pixels 已经在与热量作斗争，更不用说它会以多快的速度填满存储空间。

然而，更重要的是，谷歌本土的“BigOcean”块现在已经演变成“BigWave”。虽然其视频解码功能保持不变（最高 4K60 AV1 视频），但该块现在支持最高 4K30 的 AV1 编码。这使谷歌成为第一个在移动设备中搭载 AV1 编码器的智能手机品牌。看看它是如何被利用的将会很有趣，因为 30fps 的限制对于视频录制来说并不理想。

用于 AI 智能的改进型 TPU

Tensor 的主要焦点无疑是 AI。在将其 edgeTPU 服务器 ML 加速器提炼为 Pixel 4 的 Pixel Neural Core 之后，谷歌的第一代 Tensor 配备了代号为“Abrolhos”的内置 TPU，运行频率为 1.0GHz。它提供了出色的性能，尤其是在自然语言处理 (NLP) 任务中。

Tensor G2 将 TPU 升级为代号“Janeiro”，仍以 1.0GHz 运行。谷歌声称它在相机和语音任务中比原始芯片快 60%。不出所料，Tensor G3 包含一个新版本的 TPU——代号为“Rio”，运行频率为 1.1GHz。虽然我目前没有关于其性能的任何具体数据，但“Rio”应该仍然是一个相当大的升级。

Pixel 8 的其他 Tensor G3 改进

GXP 卸载更多处理

Tensor G2 引入了一个讨论不多的新元素——谷歌定制的“Aurora”数字信号处理器 (DSP)，也称为 GXP。DSP 是用于图像处理等任务的专用处理器，这正是 Google 使用它的方式。GXP 在许多常见的图像处理步骤中取代了 GPU，例如去模糊和局部色调映射（它做的不止这些，但细节很少，而且它超出了本文的范围）。这使得这些常见操作更快、更高效。

Tensor G2 配备第一代 GXP（代号“amalthea”），采用 4 核配置，每个内核具有 512KB 紧耦合内存，所有运行频率均为 975MHz。Tensor G3 拥有全新的第二代 GXP（代号“callisto”），采用类似的 4 核、512KB/核配置，适度提升了 1065MHz 的频率。

更快的 UFS 内存

Tensor G3 包含三星新版 UFS 控制器，现在支持UFS 4.0存储。UFS 4.0是UFS 3.1的重大升级，理论速度翻倍，效率提升高达50%。

其他旗舰智能手机，如三星 Galaxy S23 Ultra，已经配备了 UFS4.0 存储。这款升级后的控制器将使 Google Pixel 8 赶上并缩小差距。

没有重大的调制解调器升级

原始 Tensor 的主要缺点之一是其弱三星 Exynos 调制解调器 5123 调制解调器。它在性能和支持的标准方面落后于其他供应商，并且存在严重的功耗和散热问题。更不用说最初的稳定性问题了，尽管这些问题已经通过软件更新大大减少了。

Tensor G2 改用 Exynos Modem 5300，带来了性能和效率的提升，但在很大程度上并没有解决散热和功耗问题。据传闻，Tensor G3 仍将使用相同的调制解调器，尽管它的变体略有不同。

Tensor G3 将为 Google Pixel 8 提供动力

这就是您需要了解的有关 Google 即将推出的芯片的所有信息。Tensor 让谷歌对其智能手机品牌的方向有了更多的控制，同时提供了你无法在竞争对手的手机上效仿的体验。该配方对于即将推出的 Pixel 8 系列至关重要。

与更新较小的 Tensor G2 不同，Tensor G3 似乎是更大的升级。谷歌希望在通用应用程序处理方面变得更具竞争力，并且随着 CPU 和 GPU 的升级，它可能会做到这一点。

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