日前ARM方面正式發佈了新一代的全新CPU和GPU設計,其中包括Cortex-X4、Cortex-A720、Cortex-A520,以及Immortalis-G720。在此次發佈會上,ARM同時還宣佈Cortex-X4已在臺積電N3E工藝上完成流片,因此也標誌著配備這一全新CPU核心的主控或已距離量產不遠。
在如今智能手機市場競爭已經進入白熱化階段的情況下,SoC的表現無疑對於用戶選擇一款產品有著幾乎決定性的影響。而作為如今主流智能手機SoC的CPU方案,ARM此次公佈的新品,毫無疑問也將影響到後續主控、乃至智能手機產品的走向。
除了在架構等方面的大幅升級外,ARM此次CPU核心新品的最大改變之一,便是完全轉向了64位架構。其實這一點在早前發佈的《金標聯盟64位適配時間節點重要通知(三)》就已經進行過提示,其中顯示,“自2023年起,ARM架構安卓新機將僅支持64位、不再支持32位安裝使用”,並且金標聯盟也將從7月1日起逐步清理僅支持32位的應用。
全面轉向64位的最大好處,無疑就是能夠提升CPU的運行效率。此前為了支持32位應用,手機SoC不得不將CPU的部分性能核或能效核用於處理32位應用,這無疑在一定程度上也拖累了CPU的性能。而在全面升級至64位後,由於64應用具備更快的運行速度、更低延時的數據吞吐,以及更迅速的響應時間,因此在性能方面顯然更加令人期待。
此外,ARM此次給出的CPU的標準設計中,還提供了“1+5+2”的三叢集架構,其中包含1枚Cortex-X4超大核、5枚Cortex-A720性能核,以及2枚Cortex-A520能效核,並且所有CPU核心均支持最新的Armv9.2指令集、提升了性能及並行性。值得注意的是,所謂的提升並行性是指芯片廠商可以根據自己的需要,在標準設計上通過增加CPU核心的方式來實現提升性能的目的。
而在性能方面,根據ARM公佈的相關信息顯示,Cortex-X4的物理尺寸增加不到10%、算術邏輯單元(ALU)增加到了8個,還額外增加了1個分支單元,再配合2MB的L2緩存,因此將有15%的性能提升、或是40%的功耗降低。而在Cortex-A720上,則主要改進的是縮短流水線長度、優化分支預測,性能方面有約20%的提升。但Cortex-A520的變化較大,首先是由於去除了對32位應用的支持,因此在效率方面得到了提升,同時由於採用的是合併核架構,因此可以共享緩存及數據通路,綜合性能可以實現約22%的提升。
但顯然,ARM所公佈的標準設計並非絕對。在此前關於聯發科下一代旗艦主控天璣9300的相關爆料中就顯示,得益於新款移動處理器的低功耗設計,因此其或將採用“全大核”的設計,即其CPU部分可能將會由4枚Cortex-X4超大核和4枚Cortex-A720性能核組成。如果這一傳言屬實,也就意味著天璣9300極有可能會在性能上有著極為突出的表現。
而在高通方面,有傳言稱,下一代的旗艦主控驍龍8 Gen3或將採用標準的“1+5+2”三叢集架構,雖並沒有用上“全大核”的激進設計,但在性能方面也明顯有著不小的提升。不過鑑於在新品正式亮相前的相關爆料並不完全準確,因此目前的相關信息還只能僅供參考。
在此次發佈會上,除了CPU部分外,全新的第五代GPU據稱也是其截至目前最高效的架構。此次除了定位最高、擁有10個或以上核心的Immortalis-G720,還有提供6-9個核心的Mali-G720,以及擁有5個或一下核心的Mali-G620。
隨著如今手遊對GPU性能提出了更高的要求,因此ARM方面在第五代GPU架構中也使用了延遲頂點著色(Deferred Vertex Shading,下文將簡稱為DVS)技術。在此前的GPU架構中,由於頂點著色過程需要兩次載入內存,消耗內存帶寬的同時還會帶來約33%的功耗消耗,而DVS則只需載入一次內存,即降低了對內存帶寬的需求、同時也提升了能效比。根據ARM方面公佈的相關信息顯示,DVS的應用將使得GPU的峰值性能提升約15%、每瓦性能提升約15%。
由於Arm方面聲稱,Cortex-X4已經在臺積電N3E工藝上完成了流片,而N3E則是臺積電初代3nm製程N3B的改進版,與5nm製程相比,N3B宣稱同等功耗下性能可提升約12%、同等性能下功耗降低27%。但需要注意的是,此前曾有消息顯示,N3B存在的主要問題是良品率過低,同時性能、功耗等關鍵參數也並未能達到預期目標。
而N3E則是改良而來的新一代3nm製程,與此前的5nm工藝相比,邏輯密度提升至約1.6倍、芯片密度提升至約1.3倍,同等功耗下性能提升約15%-20%,同等性能下功耗降低30%-35%。這一新的製程工藝預計最快將在2023年年中量產,並且包括ARM、AMD、NVIDIA、博通、高通、聯發科在內的一眾芯片大廠也均將採用,其後續則還將有N3P、N3X,以及N3S等,3nm製程的改進版本陸續亮相。
但在諸多相關爆料中,均指出聯發科的新款旗艦主控天璣9300和高通驍龍8 Gen3都將採用3nm製程,同時據稱蘋果方面為了確保A17仿生芯片的供應,已將臺積電今年的3nm製程產能幾乎全部“拿下”。因此在這些新款旗艦主控發佈前,會不會因為產能問題導致缺貨暫時還是未知數。
而最後一個值得關注的焦點,則是聯發科資深副總經理、無線通信事業部總經理徐敬全,在祝賀ARM發佈新的移動處理器設計相關致辭中提及,“我們已打造出下一代聯發科天璣旗艦移動芯片,預計將於今年年底為用戶開啟移動新體驗”。再結合Cortex-X4已完成流片的消息,因此不出意外的話,天璣9300極有可能已經進入了最後的調試階段,距離正式亮相或已不遠。
毫無疑問,無論是3nm製程、“1+5+2”三叢集架構或“全大核”架構,還是第五代GPU架構,按慣例即將在年底亮相的新款旗艦級主控勢必將會在性能方面帶來更進一步的提升。同時有爆料顯示,今年配備新款旗艦主控的機型面市時間可能會提前至年底發佈,所以大家不妨耐心等待更進一步相關信息的揭曉。
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