最后一代“貓鼬”?三星Exynos 990走向自研盡頭

謝慧華

10月24日，美國加州圣何塞舉行的2019三星技術日活動上，三星正式發(fā)布了Exynos 990處理器和5G基帶芯片Exynos 5123。作為全新的旗艦芯片，三星Exynos 990的出現(xiàn)幾乎沒有預告，命名也出人意料地和華為麒麟

990“撞車”。不過這不影響它的關注度，因為在高規(guī)格的配置外，大家更關心三星移動處理器的未來。

第五代自研核心為何外掛5G基帶？

從2019年開始，三星似乎有意在移動處理器上采用全新的命名方式，相對過去更加簡化一些。之前，我們就報道過三星首款集成5G基帶的次旗艦芯片Exynos 980，此次發(fā)布的則是旗艦芯片EXvnos 990。它基于7nm工藝制程，采用雙核第五代“Mongoose”（貓鼬）高性能核心，同時擁有雙核Cortex A76核心與四核Cortex-A55核心，輔以雙核NPU提升AI運算，算力可達10TOPs。GPU方面，三星Exynos990使用了ARM新一代Mali-G77MPll，理論能效比Exynos 9820的Mali-G77 MP12提升20%。

與此前已經(jīng)整合5G基帶的Exynos 980不同，三星Exynos 990仍然需要搭配Exvnos Modem 5123才能實現(xiàn)5G網(wǎng)絡。Exynos MOdem 5123基于7nm EUV工藝制程，支持7.35Gbps的最大下載速度，Sub-6GHz下載速度高達5.1Gpbs。4G LTE模式下支持高達3.0 Gpbs的下行鏈路速度和422Mbps的上行鏈路速度。

除了能效的提升，三星Exynos990的ISP最高支持6個獨立的傳感器，并目可以同時處理3個傳感器，單鏡頭最高支持108MP（1億像素）。此外，它還支持120Hz屏幕刷新率、LPDDR5（2750MHz）、8K 30fDs視頻編碼/解碼、10bitHDR等。

作為推出時間更晚，定位更高的旗艦芯片，三星Exynos 990卻在5G基帶的設計上選擇相對落后的外掛方案，無非是受半導體制程技術的限制。在最新的7nm EUV工藝上，即便是三星也無法同時實現(xiàn)“全新架構+內(nèi)置5G基帶+5G制式全兼容”這三大要求。為了能夠集成5G基帶，華為麒麟990沿用了麒麟980上就已使用的A76架構，集成的巴龍5000基帶放棄了對5G毫米波（mmWave）的支持。而三星Exynos 990則選擇了另一種做法：CPU更新到自主設計的第五代Mongoose核心，GPU更新為ARM Mali4377MPll，外掛的Exynos 5123基帶支持5G Sub-6GHz和毫米波，實現(xiàn)了“5G全球通”以及高達7.35Gbps的5G聯(lián)網(wǎng)速率。由于功耗以及PCB“占地面積”更大，Exynos 5123無法整合到主控內(nèi)部。從這一點來看，5G基帶的集成、外掛方案之爭還未落下帷幕，在目前的工藝下，性能更強、兼容性更好的外掛方案和功耗控制出色的集成方案都有存在的價值。

超多核GPU路線需調(diào)整

在GPU設計上，過去的三星可以說是“堆料狂魔”，通過堆砌核心數(shù)量、降低單核頻率，三星Exynos芯片得到了游戲性能高、功耗低的美譽。在Exynos 8895上，三星甚至采用了20核心Mali G71配置，GPU總面積為32 mm²。和財大氣粗的三星相比，其他廠商在使用ARM核心時只能換種方式，采用中等核心數(shù)量、拉高單核頻率來榨取性能，然而這種方式需要付出極大的功耗代價。

針對這種情況，從Mali-（372開始，ARM通過將功能模塊和執(zhí)行引擎整合到更少的“內(nèi)核”中來提高內(nèi)核的性能密度，進而顯著改善GPU的單位面積性能。Mali-4372相比Mali-G71性能提升幅度高達140%，Mali-G76性能又比Mali-G72提升70%，到了全新架構的Mali-G77上，其性能相比前代又提高了140%（均為等功耗條件下）。正是由于Mali G77核心規(guī)模的擴充，Arm決定將Mali G77的最大核心數(shù)量下調(diào)至16核心。三星Exynos990也適當?shù)販p少了GPU多核心數(shù)量，改為Mali-G77MPll。即便如此，在相同功耗的前提下，它的性能還是勝出了前代Mali-G76MP12多達20%。

最后的“貓鼬”，但Exynos不會消失

自2010年以來，三星Exynos移動處理器一直在尋求采用自家定制的ARM核心架構，打造可與蘋果A系列處理器、高通驍龍?zhí)幚砥髟谛阅芎蛷碗s程度上相媲美的產(chǎn)品。從2015年的第一代Mongoose核心開始，三星已經(jīng)推出了五代定制ARM核心，但種種跡象表明三星Exynos 990上的M5核心很有可能是最后一代產(chǎn)品。發(fā)布Exynos990時，三星甚至沒有提及M系列核心，只是簡單地提到ExVnos 990除了使用了從ARM那里獲得授權的A76和A55核心外，還有兩個“強大的定制核心”。

CPU性能方面，三星表示自己最新的Exynos 990處理器的核心性能比上一代產(chǎn)品提升了20%。如果按照年初Exynos 9820和高通驍龍855相當?shù)谋憩F(xiàn)來看，20%的提升已經(jīng)足以讓三星Exynos 990達到與高通驍龍855 Plus媲美的水平。但和蘋果A13處理器相比，三星Exynos 990的CPU性能依然落后，且差距逐漸加大。

另—方面，受種種原因限制，三星Exynos處理器僅在銷往國際和韓國本土市場的三星Galaxy S和Note系列高端機型上使用，面向美國、日本和中國市場銷售的產(chǎn)品中使用的則是高通驍龍?zhí)幚砥?。長久以來，三星Exynos處理器存在的意義更多是展示三星研發(fā)實力。隨著Galaxy S系列、Note系列等高端旗艦手機的銷量逐漸走低，三星繼續(xù)將更多的研發(fā)資金和精力投入到定制M核心架構上，不僅沒有帶來回報，還變得越來越?jīng)]有意義。

11月5日，三星宣布將于12月31日關閉在美國的芯片研發(fā)中心——奧斯汀半導體工廠研發(fā)部門，并解聘部門的290名員工。三星發(fā)言人Michele Glaze對于裁員表示遺撼，但會妥善安排受影響的員工。他強調(diào)此舉是放眼和評估未來業(yè)務做出的艱難抉擇。相關數(shù)據(jù)顯示，三星在奧斯汀研發(fā)項目上已經(jīng)投入了170億美元，但收效并不理想，沒有和蘋果一樣走出一條高度自研的道路，也沒能和高通驍龍、華為海思等同級別產(chǎn)品拉開實質(zhì)上的差距。隨著三星關閉自研CPU核心，下一代三星Exynos處理器或回歸到ARMA77公版大核。

放棄CPU自研核心后，三星將投入更多的精力和資金在其他領域。眾所周知，三星于2019年6月份宣布與AMD達成戰(zhàn)略合作，后者將Radeon圖形處理技術授權給三星，用于智能手機終端。目前，三星手機使用的GPU還是ARM公司研發(fā)設計的Mali GPU，在跟AMD達成技術授權協(xié)議后，三星很可能自行研發(fā)基于ARM架構、采用RadeonGPU的Exynos芯片。AMD首席執(zhí)行官蘇姿豐博士也表示，AMDRadeno圖形處理技術在電腦、游戲機、云端等市場上已經(jīng)有大幅度增長。與三星達成戰(zhàn)略合作后，預計將會加速推動手機GPU的創(chuàng)新步伐。

三星的系統(tǒng)LSI芯片目前也在努力保持在眾多生產(chǎn)廠商工藝中的領先地位。三星表示正在加強系統(tǒng)LSI方面的中國市場芯片業(yè)務量，通過較高的性價比來保證中國市場的芯片代工業(yè)務份額，并通過增加對ODM廠商以及其他中國本品牌客戶的銷售來增加在低端市場的市場份額。

AI作為三星電子未來成長事業(yè)之一，也是重點投資領域。三星電子為進行AI研究，去年在韓國、美國、英國、俄羅斯、加拿大等地設立AI研究中心，并聘請美國普林斯頓大學、哈佛大學中的教授、專家，強化研發(fā)底蘊。在發(fā)布Exynos 990時，三星就重點介紹了負責AI相關運算的雙核NPU+DSP部分。按照三星的說法，新旗艦的AI算力可達10TOPs以上，比上代旗艦高了五倍還多，很可能成為目前已知AI性能最強的移動SoC。為了強化NPU技術實力，三星系統(tǒng)LSI事業(yè)部與三星綜合技術院展開一系列研發(fā)合作。未來三星NPU的應用范圍將擴展到汽車處理器，為車載信息娛樂系統(tǒng)（1vI）和高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）提供動力，以及針對大數(shù)據(jù)處理優(yōu)化的下一代數(shù)據(jù)中心。

寫在最后

放棄自研Mongoose核心，對三星而言不過是在移動處理器戰(zhàn)略上做出的一個調(diào)整，并不會產(chǎn)生傷筋動骨的影響。揚長避短，或許對三星是最好的選擇。5G在前，手機行業(yè)正進入下一個技術分水嶺，三星退一步進三步的舉動，更像是敏銳地察覺到市場變化做出的調(diào)整，手機產(chǎn)業(yè)鏈中上游將掀起波瀾。