最强手机芯片，花落谁家

来源:半导体行业观察发布时间:2023-09-181537浏览

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苹果新一代处理器如何与高通最好的芯片组抗衡？

苹果 iPhone 15的到来引发了很多对 Android 系统的比较和讨论，尤其是芯片组方面。有了新的 A17 Pro 处理器（苹果已经放弃了 Bionic 的绰号），我们可能会看到一个新的性能冠军，我们很想知道 A17 Pro与当今最好的 Android 手机所搭载的 Snapdragon 8 Gen 2相比如何。

在深入了解规格之前，值得注意的是，苹果不再在每款新 iPhone 中配备更强大的芯片组。A17 Pro 是 iPhone 15 Pro 和 Ultra 独有的。普通版和 Plus 版使用为 2022 年iPhone 14 Pro 和 Pro Max提供动力的 A16 Bionic 。该芯片仍然很强大，只是不太先进。那么让我们深入了解 Apple A17 Pro 与 Snapdragon 8 Gen 2 的对比。

Apple A17 Pro 与 Snapdragon 8 Gen 2 规格对比

与往常一样，Apple 最新的 CPU 是基于其定制的 Arm 架构而构建的。这意味着您在 Android 领域或其他任何地方都找不到 CPU 内核，这使该芯片具有更独特的性能配置。与往常一样，苹果的 A17 Pro 配备了两个强大的核心和四个节能核心，但苹果今年没有命名它们。

Snapdragon 8 Gen 2 使用授权的 Arm CPU 组件：单个 Cortex-X3、四个 Cortex-A715 和四个 Cortex-A510。根据基准测试，这种设置在电源部分看起来更有活力，并且具有更多核心，但苹果的上一代芯片已经拥有微弱的单核和多核分数优势。

Apple 不愿透露 A17 Pro CPU 的具体细节，但宣称与上一代 Apple A16 Bionic 相比，性能提升了 10%，而小核心的每瓦性能能效提升高达 3 倍。基于上一代，这将使 A17 的 CPU 性能显着超越 Snapdragon 8 Gen 2（当我们自己对芯片进行基准测试时，我们将看到究竟能有多远），并且显然将为备受期待的 Snapdragon 8 Gen 3 提供良好的竞争。

在 GPU 方面，Apple 做出了一些重大改变。GPU 核心数量从 5 个增加到 6 个，其他架构变化使图形性能整体提升了 20%。不过，去年高通的 Adreno 740 占据了领先地位，苹果需要超过 20% 的性能提升才能在这方面超越 Snapdragon。但新款 iPhone 还有另一个妙招。

据报道，继去年放弃该功能后，A17 Pro首次支持硬件光线追踪功能。高通的 Snapdragon 8 Gen 2、三星的 Exynos 2200 和联发科天玑 9200 也支持光线追踪图形，因此这是苹果迎头赶上的一个例子。据苹果公司称，采用基于硬件的光线追踪技术比 A16 Bionic 的软件方法性能提高了 4 倍。但也许最令人印象深刻的是，新芯片也可以玩一小部分现代游戏机游戏。

光线追踪和游戏机游戏提升了 A17 Pro 的游戏前景。

今年和明年的另一个热门话题肯定是苹果对台积电尖端 3 纳米制造工艺的使用，这是对其过去三代所使用的不断发展的 5 纳米工艺的改进。事实上，据传苹果是今年唯一一家使用台积电 3nm 的芯片制造商。

台积电指出，与 N5 相比，从 5nm 工艺转向 3nm 工艺可将能源效率提高约 35%，延长电池寿命，同时逻辑密度提高 60%。同样，联发科指出，在该节点上相同功率下，它可以将性能提升 18%。看起来苹果选择了一种中间立场，受益于适度的性能提升和电池寿命的延长。

不过，台积电更先进的5nm工艺（如N4P）与N3的效率差异很可能只有几个百分点。Snapdragon 8 Gen 2 在这方面可能不会落后太多。然而，据报道，苹果是唯一愿意支付制造成本的公司，预计下一代 Snapdragon 8 Gen 3 也将基于下一代 4nm 节点而不是 3nm 构建，这将使苹果在 2024 年之前拥有密度和效率优势。

苹果还弥补了其他一些差距，包括蓝牙 5.3 连接、相同的 Snapdragon X70 5G 调制解调器以及与今年 Android 手机一样的 AV1 解码器支持。但 Snapdragon 8 Gen 2 凭借 Wi-Fi 7 支持、8K 视频录制功能以及通过 aptX 提供无损音频的选项保持领先。

Apple A17 Pro 与 Snapdragon 8 Gen 2 基准测试

我们还没有内置 A17 Pro 的 iPhone 15 Pro 来运行针对 Snapdragon 8 Gen 2 的基准测试。然而，由于苹果的性能预测，我们可以插入一些最佳情况的估计。但请对以下内容持保留态度。

虽然这些只是估计，但我们可以在这里得出两个关键期望。去年的 A16 Bionic CPU 设置已经处于领先地位，因此我们预计苹果将其 CPU 领先优势扩大到 Snapdragon 8 Gen 2 之外。尽管苹果取得了进展，但我们预计 Snapdragon 仍将保持领先地位。也就是说，现实世界的游戏优化和可持续的性能可能会使这场比赛比基准估计所暗示的更接近。

Apple A17 Pro与Snapdragon 8 Gen2：有何期待

凭借显着的 CPU 和 GPU 提升、跳转到更高效的处理节点以及多项新功能（例如 AV1 解码和光线追踪），A17 Pro 正在成为 iPhone 近年来更有意义的升级之一。然而，苹果在芯片组节奏上领先一代。随着高通 Snapdragon 8 Gen 3 和谷歌Tensor G3的到来，Android 智能手机将得到自己的推动。

在我们有时间亲自对芯片进行基准测试之前，我们无法确切地知道苹果公司已经将极限推向了多远。在那之前，足以说明客户不会对旗舰处理器的性能感到失望，无论他们属于 Android/iOS 的哪一边。

谷歌Tensor G4芯片曝光，不会进行较大升级？

当谷歌在 Pixel 6 上推出首款 Tensor 芯片组时，其意图非常明确：独立于高通 Snapdragon（或任何其他芯片组供应商）进行发展，并打造不可能实现的体验。当我们仍在等待Pixel 8 系列及其随附的第三代 Tensor G3 处理器时，谷歌的芯片已经提供了一些其他芯片组可能无法实现的令人印象深刻的功能，特别是在人工智能和图像处理方面。

然而，到目前为止，Tensor 芯片是与三星合作设计的，这在一定程度上削弱了所有这一切。虽然它们采用谷歌制造的部件，但其设计的主要方面源自三星的 Exynos 芯片。

不幸的是，对于即将推出的Tensor G3和未来的 Tensor G4来说，情况仍然如此。感谢 Google 内部人士的帮助，让我们了解到了 Google 2024 年及以后的 Tensor 计划。

据 The Information（付费专区）报道，谷歌最初计划2024 年发布Pixel系列，该系列采用代号为“Redondo”（内部也称为“RDO”）的“完全定制”Tensor SoC，基于台积电工艺节点构建。然而，由于错过了最后期限，该芯片来不及纳入 2024 年的 Pixel 9 系列（因为芯片开发是一个漫长的过程，通常在发布前几年就开始）。

相反，谷歌决定制造 SoC 是为了测试目的，因为它的继任者（可能会出现在 2025 年 Pixel 设备中）将共享其许多设计元素。据我们了解，谷歌设计了一款名为“Challenger Deep”的开发板来运行该芯片。

然而，Pixel 9 的问题仍然存在。随着 Redondo 的退出，谷歌需要另一个芯片来成为 Tensor G4。这个问题的解决方案是一款代号为“Zuma Pro”的新芯片。请注意，Pixel 8 系列即将推出的 Tensor G3 SoC 被称为“Zuma”。

Pixel 9 不会按计划配备 Google Redondo 芯片，而是使用 Zuma Pro。

新芯片仍然是半定制的，与三星的系统LSI部门共同设计，并且很可能是比最初计划更小的升级。这类似于Tensor G2（代号“Whitechapel Pro”）是对原始 Tensor（“Whitechapel”）的适度更新。该芯片目前在开发板代号“Ripcurrent 24”（也称为“Ripcurrent Pro”）下运行，而 Tensor G3 仅使用“Ripcurrent”。

谷歌还已经在为 2025 Pixels 开发代号为“Laguna Beach”（或简称“Laguna”）的下一代全定制 Tensor 芯片。该芯片的开发板代号为“Deepspace”。

您可能会对 SoC 设计中的“完全定制”或“半定制”的含义感到困惑。为了回答这个问题，我们需要回顾一下 Tensor 芯片的历史，以及这次转变之后它们将如何变化。

如何快速设计定制 SoC

与三星共同设计 SoC

谷歌最初可能是这样设计自己的 SoC 的：几年前，它希望能够将现有硬件团队的出色工作（例如 Pixel Visual Core、Titan 安全芯片和 Edge TPU）集成到单个智能手机中芯片将根据其需求和要求进行独特定制。

当时，Google 芯片团队（称为 gChips）规模相当小，因此从头开始设计完整的 SoC 非常困难（如果不是不可能的话）。相反，谷歌决定找一个人来处理它没有能力处理的部分设计过程，而其团队正在开发更直接影响 Pixel 用户体验的组件。

据报道，三星 LSI 于 2020 年初成立了新的“定制 SoC”部门，为新芯片组客户提供密切的设计支持。该公司希望利用其庞大的 IP 模块库（涵盖 CPU 到 5G 调制解调器），并依靠其在众多产品中的良好记录。我们不知道谷歌何时接触三星（可能是在 2019 年或更早），但 Tensor 的性质和时机以及三星定制芯片企业的公众意识非常吻合。

最初，谷歌致力于较小的 IP 模块，需要一位经验丰富的芯片设计师将其余部分组合在一起。

谷歌将提供其项目要求列表，其中包括其想要包含的定制硬件和特定定制——例如，Tensor 更独特的 2+2+4 CPU 核心布局。三星开始履行合同的一部分，使用其庞大库中的 IP 来构建 SoC 的其余部分以满足特定要求。与此同时，谷歌开始准备向三星交付其定制硬件部件（例如 Titan 芯片、Edge TPU、定制 ISP 元件或定制 AV1 解码器）以进行最终集成。此后，三星开始研究该芯片的物理设计，并最终在其一家工厂进行生产。

此后，三星帮助谷歌完成了芯片工作的第一阶段（称为“启动”），并进一步帮助他们解决问题和错误。该公司还为谷歌提供了芯片中一些设计元素的软件。

得益于这一切，与独立构建 Tensor 相比，谷歌能够以更短的时间和更小的团队在市场上推出首款定制芯片。

在过去的几年里，gChips 极大地扩展了其团队和经验。它还扩展了其 IP 块库。例如，Tensor G2 推出了一款名为 GXP 的 DSP。谷歌越来越有能力摆脱三星的掌控。

那么，雷东多和拉古纳海滩究竟发生了什么变化？谷歌现在将负责之前由三星完成的设计过程的所有部分。

首先必须采购必要的硬件 IP 块，无论是通过内部设计还是从第三方获得许可。有很多公司提供此类服务，例如 Arm、Cadence、Synopsys 或……三星。谷歌很可能仍会在其“完全定制”芯片中使用 Exynos 芯片中最初使用的一些 IP，但设计的本质将更加可定制。

通过摆脱三星，谷歌将对未来的芯片组拥有更大的控制权。

谷歌的设计团队还必须处理芯片的验证和物理设计，这是众所周知的困难的两个方面。不仅如此，它将负责处理芯片工厂（如台积电）以及他们在此过程中可能遇到的其他杂项步骤。许多软件可能需要从头开始编写，谷歌将不再向三星寻求支持。

实际情况如何？短期内我们不太可能看到即将推出的 Tensor 芯片发生巨大变化。转向完全定制是对独立性的追求，并将允许谷歌定制超出当前可用芯片的芯片，但这并不是奇迹——这只是 Tensor 开发中合乎逻辑的下一步。然而，我们确定的一件事是，这将使他们转向台积电的代工厂，该工厂目前提供的制造节点比三星提供的任何产品都高效得多。

我们很高兴看到 Google 为其未来的 Tensor 芯片做好了准备。虽然 Redondo 的延迟无疑令人失望，但它最终将带来更好的 Tensor G5，这对未来的 Pixel 买家来说应该是件好事。

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