热点丨天玑9300芯片发布,全大核CPU架构

路科验证 2023-11-21 12:03


前言

天玑9300首创的全大核架构或将引领芯片设计的新趋势,为芯片的性能和功耗优化提供了新的思路和方案。



作者 | 方文三
图片来源 |  网 络 


全新芯片架构,规格配置拉满


CPU部分,天玑9300配备了8颗核心,由最高主频达3.25GHz的4个Cortex-X4超大核+4个主频2.0GHz的Cortex-A720大核组成。


天玑9300没有像传统手机SoC那样搭载小核,而是用上了开创性的[全大核],CPU架构中只有大核以及超大核两类核心。


联发科表示,天玑9300的CPU峰值性能相较上一代提升了40%,功耗节省了33%。


率先采用Arm新一代旗舰GPUImmortalis-G720,峰值性能提升46%,功耗降低40%,在复杂游戏场景中可节省40%的内存带宽。


而全大核的意义,除了更高的性能和更低的能耗之外,为生成式AI提供足够的算力支持,更是联发科面向AI时代的重要布局策略。



CPU是[全大核]的存在合理性

Arm在今年新品发布会上介绍了TCS23方案,并推荐了多种手机AP SoC的CPU搭配方案,包括1+3+4、1+5+2和面向笔记本的10+4+0新方案。


高通选择了1+5+2方案,即1个Cortex-X4超大核、5个Cortex-A720大核和2个Cortex-A520小核。


联发科则没有选择这些方案,而是采用了4+4+0的方案,更像是针对笔记本的方案。


很显然,联发科此次在天玑9300上采用的,正是这种[故意将高频架构运行在低频]的设计思路。


天玑9300的8个CPU大核全部是乱序执行(out-of-order execution)的内核,凭借强大的性能,可以在更短时间内高效的完成多个并行任务,从而降低整体的功耗。


实际上,联发科早已涉足PC平台SoC芯片领域,并推出了面向Chromebook的Kompanio 1380芯片。


今年5月,联发科与英伟达合作,开发针对笔记本的Windows on Arm平台产品。



APU为手机AI做足了准备


天玑9300所支持的第七代APU,正是专为人工智能应用而打造的。


通过NeuroPilot Compression技术,该APU首次在vivo旗舰手机端实现了70亿、130亿参数的人工智能大语言模型的运行,并在移动芯片上成功运行了330亿参数的模型。


第7代APU架构内建硬件级的生成式AI引擎,能够实现更快速且安全的边缘AI计算。


拥有完整的工具链,能够协助开发者在端侧快速且高效地部署多模态生成式AI应用。


这一成就得益于强大的AI算力,工程机终端的AI性能跑分超过了3000分(芯片超过2000分),再次证明了其在AI领域的领先地位。


从联发科的示意框图来看,APU 790新增了[生成式AI引擎],很容易让人联想到英伟达在这代Hopper架构中特别加入的Transformer引擎。


这是顺应AI时代潮流的做法,相当于在加速器中又加了个更专用的加速器。


天玑9300跑生成式AI指的就是对一定规模的生成式AI模型做推理,这些模型的规模虽然不会大到ChatGPT的程度,但也有一定的量级。



手机芯片设计的小核心特点已待革新


在过去的十年里,包括联发科在内的智能手机芯片厂商都采用了特定的设计模式。


从早期的大小核架构演变为近年来的大中小核架构,例如,联发科的前一代旗舰芯片天玑9200就采用了[1+3+4]的八核设计。


当前,随着AI时代的来临,终端设备对芯片性能的需求日益增长。


许多看似日常的应用场景在背后实际上已经属于重载使用场景。


此时,兼顾日常应用运算的SoC小核心已经难以满足需求,大部分压力都转移到了大核心上。


因此,面对日益增加的应用性能需求,小核心正处于一种[无能为力]的尴尬境地。



小核心的存在是为了在省电的同时,保持低功耗和高效能。


Arm的小核心至今仍采用顺序架构,以维持轻量、小尺寸和低功耗。


然而,历史上移动平台也曾出现过没有采用[小核心]的情况。


例如,高通早年的自研CPU架构,直至骁龙820的Kryo时期,仍坚持同构核心,不存在小核心。


但是骁龙820的末代自研Kryo架构生不逢时。全大核带来最显而易见的价值,当然就是多线程性能的显著提升。


事实上,在我们观察高通的第三代骁龙8时,也看到了其偏重大核心架构的方向转变。


第三代骁龙8已经采用了1+5+2的架构思路,其中大核占据了六颗。


从天玑9300的优秀表现来看,全大核心架构极有可能成为日后移动端旗舰芯片行业的主流方向。


随着移动端应用和硬件功能的持续发展,许多用户对性能的需求其实是日益增长的。


这意味着永远不会有真正的[性能过剩]。




结尾:


今年苹果A17 Pro的性能提升不及预期,产业和消费者们的目光再次聚焦在了联发科和高通身上。


最近两大芯片巨头接连发布旗舰芯片新品,必然将引起移动芯片领域的又一次旗舰[芯皇之战]。


在未来基于AI的万物互联时代,芯片巨头们的博弈焦点将不再局限于单一的技术或产品,而是一种[综合性竞争],这种竞争更多会体现在生态的博弈上。


如何面对这些新的挑战,是每一个玩家迫切需要思考的。


部分资料参考:雷科技:《全大核天玑9300登场!实测性能、能效兼优站稳旗舰》,数字尾巴:《天玑 9300 首发实测:大核心的全面胜利》,新榜:《天玑9300遥遥领先背后:[全大核]架构揭秘!》


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END



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路科验证 专注于数字芯片验证的系统思想和前沿工程领域。路桑是Intel资深验证专家,主持验证架构规划和方法学研究,担任过亿门级通信芯片的验证经理角色。在工程领域之外,他在西安电子科技大学和西安交通大学客座讲授芯片验证课程。著有书籍《芯片验证漫游指南》。
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