自第一代iPhone在2007年發(fā)布以來,，智能手機(jī)這個(gè)概念橫空出世,，產(chǎn)業(yè)也在過去十五年間經(jīng)歷了夢幻般的發(fā)展。這一方面體現(xiàn)在手機(jī)外形,、應(yīng)用的革命性轉(zhuǎn)變,；另一方面，智能手機(jī)芯片性能在過去的這些年里也實(shí)現(xiàn)了指數(shù)級(jí)的增長,。
然而,，受限于智能手機(jī)本身尺寸、重量和電池技術(shù)等多個(gè)方面的優(yōu)勢,，智能手機(jī)SoC在通過制造工藝改進(jìn)和IP改善來提升性能的同時(shí)，也促使作為當(dāng)中關(guān)鍵組成的CPU架構(gòu)從過去多年的單核高頻率,、多核,、大小核和最近幾年的三簇式（大核+中核+小核）設(shè)計(jì)。在這些改變的背后,，主要是為了實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)SoC PPA（Performance,、Power、Aera）的平衡。
但在全球領(lǐng)先的芯片設(shè)計(jì)商聯(lián)發(fā)科看來,，智能手機(jī)SoC又要變了,。
手機(jī)芯片CPU，亟待“革新”
在介紹CPU的“革新”之前,，,，我們先回顧一下智能手機(jī)早些年的手機(jī)芯片發(fā)展歷史。
資料顯示,，為了滿足智能手機(jī)廠商日益增長的性能需求,，智能手機(jī)SoC廠商在早期的工作方向之一就是推動(dòng)手機(jī)芯片CPU的頻率提升。以聯(lián)發(fā)科為例,，公司在2009年發(fā)布的首款智能手機(jī)解決方案MT6516是使用單核心的設(shè)計(jì),，其CPU主頻為416MHz；到2011年發(fā)布的MT6573,，其CPU主頻則到了650MHz,。
后來，為了進(jìn)一步提高性能,，這些SoC廠商推動(dòng)多核 CPU的發(fā)展,。這些CPU內(nèi)核都具有相同的內(nèi)核，能夠處理相同的指令并達(dá)到相同的時(shí)鐘速度,，其所有任務(wù),，無論大小，也都在這些核心之間處理和分配,。
但是,，在對智能手機(jī)處理器高性能需求與日俱增的同時(shí)，用戶還希望能夠有足夠的續(xù)航來完成低強(qiáng)度的任務(wù),，如發(fā)短信,，郵件以及聽音樂。這就促使了Arm big.LITTLE架構(gòu)的產(chǎn)生,。和傳統(tǒng)的多核設(shè)計(jì)不一樣,，基于 big.LITTLE 的 CPU 設(shè)計(jì)具有兩個(gè)核心“集群”，其中針對不同任務(wù)具有不同設(shè)計(jì)的核心——專為執(zhí)行要求較高的任務(wù)而設(shè)計(jì)的“高性能”內(nèi)核,，以及處理更常規(guī)任務(wù)的“節(jié)能”內(nèi)核,。
過去十年里，包括聯(lián)發(fā)科在內(nèi)的智能手機(jī)芯片廠商都在遵循這樣的設(shè)計(jì),，他們也從一開始的“大小核”發(fā)展到近年來的“大中小核”設(shè)計(jì),，這在前面有提及。如聯(lián)發(fā)科的前一代旗艦芯片天璣9200就采用了“1+3+4”的八核設(shè)計(jì),。
到了現(xiàn)在,，伴隨著AI時(shí)代的到來，終端對芯片性能產(chǎn)生了更強(qiáng)的需求。聯(lián)發(fā)科也認(rèn)為手機(jī)芯片也需要繼續(xù)進(jìn)化——推動(dòng)CPU進(jìn)入“全大核”時(shí)代,，這也正是他們在新推出的天璣9300上采用了4 個(gè)最高頻率可達(dá) 3.25GHz的Cortex-X4 超大核,，以及 4 個(gè)主頻為 2.0GHz 的 Cortex-A720 大核設(shè)計(jì)的原因。
聯(lián)發(fā)科技無線通信事業(yè)部產(chǎn)品規(guī)劃總監(jiān)張耿豪表示,，進(jìn)入先進(jìn)制程時(shí)代,，因?yàn)槁╇婋娏鞯脑龃蠛蜔o可避免，導(dǎo)致過去芯片上節(jié)能的小核在功耗表現(xiàn)上其實(shí)并沒有比大核好多少,。而且這個(gè)問題會(huì)在后續(xù)的發(fā)展中越來越嚴(yán)重,，這也是促使聯(lián)發(fā)科在天璣9300上砍掉CPU上的“小核”，通過打造更強(qiáng),，更高效地完成任務(wù)的“全大核”處理器的重要原因,。
在張耿豪看來，全大核架構(gòu)雖然是一個(gè)革新,，但也不是完全從零到有,。因?yàn)榱硪患沂謾C(jī)芯片大廠蘋果之前就有相似的概念，其A系列芯片的小核雖然也叫“小”,，但事實(shí)上它并不小,，而是比一些安卓芯片的的大核還要再大一點(diǎn)。
為此,，他認(rèn)為,，這是智能手機(jī)芯片架構(gòu)的發(fā)展方向。
天璣9300,，“全大核”創(chuàng)新出擊
事實(shí)上,，從聯(lián)發(fā)科提供的參數(shù)看來，他們的這個(gè)“全大核”的創(chuàng)新設(shè)計(jì)也的確不負(fù)眾望,。
測試數(shù)據(jù)顯示,，聯(lián)發(fā)科天璣9300的峰值性能相較上一代提升 40%，其工作速度快,、效率高,，具有高能效特性，能夠在資源擁擠時(shí)滿足計(jì)算需求,。其強(qiáng)勁多線程性能,，更是可以讓終端的多任務(wù)處理更加流暢，例如同時(shí)進(jìn)行游戲和視頻直播,，或是在進(jìn)行游戲的同時(shí)播放視頻,。例如在重載應(yīng)用上，天璣9300能夠輕松實(shí)現(xiàn)雙開,。
能達(dá)成這樣的成就，與聯(lián)發(fā)科在這顆芯片的全大核CPU上采用了亂序執(zhí)行設(shè)計(jì)有著重要的關(guān)系。
對CPU工作原理有了解的讀者應(yīng)該清楚,，當(dāng)前的處理器執(zhí)行方式有兩種,，分別是順序執(zhí)行和亂序執(zhí)行。其中,，順序執(zhí)行的處理器在實(shí)際工作中就是按照取指順序,，一條一條的執(zhí)行。遇到數(shù)據(jù)相關(guān)性就停下等待,。這樣的設(shè)計(jì)需要的硬件開銷是比較小的,，但對于處理器的性能會(huì)有一定的限制；在亂序執(zhí)行中,，指令可以不按程序指定的順序執(zhí)行,，減少阻塞，提升處理器的執(zhí)行效率,，其對外表現(xiàn)的行為還是和順序執(zhí)行的處理器一樣,，但是能效卻更好了。
聯(lián)發(fā)科正是通過在天璣9300中全面使用亂序執(zhí)行(out-of-order)的內(nèi)核,，以實(shí)現(xiàn)了增加應(yīng)用執(zhí)行的效率,、減少卡頓的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)做得快,、休息快和更低功耗的目的,。據(jù)透露，新芯片的功耗同比節(jié)省了33%,，無論在輕載還是重載應(yīng)用場景中,，都能降低功耗、延長續(xù)航時(shí)間,，這掃除了大家對新設(shè)計(jì)能否平衡PPA的擔(dān)憂,。
從聯(lián)發(fā)科方面的介紹我們得知，天璣9300的這個(gè)全大核設(shè)計(jì)也并不是一蹴而就的,。在過去三年里,，聯(lián)發(fā)科不但持之以恒地推動(dòng)硬件的設(shè)計(jì)發(fā)展，還在軟件的設(shè)計(jì),、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中去找到一些關(guān)鍵的場景,，并優(yōu)化它。同時(shí),，還盡力把所有的應(yīng)用都聚集在一起,，快速地把它執(zhí)行完畢，快速地深層的“睡”下去,，實(shí)現(xiàn)高性能低功耗的目標(biāo),。
如張耿豪所說,，這不是一個(gè)簡單的事情，因?yàn)檫@必須要把端到端,、硬件到軟件到系統(tǒng)都串在一起,。其中很多很深度的事情底層甚至需要跟所有的生態(tài)鏈一起去完成。為此,，聯(lián)發(fā)科正在聯(lián)手上游的合作伙伴谷歌,，針對8大核的架構(gòu)，在安卓AOSP上面調(diào)優(yōu),。
在這些領(lǐng)先設(shè)計(jì)的加持下,，聯(lián)發(fā)科天璣9300的CPU的多核跑分也是名列全茅，超過了其他友商,，成為目前的多核性能第一,。
AI、GPU和通信,，新旗艦全面出擊
除了在CPU上創(chuàng)新以外,，聯(lián)發(fā)科天璣9300在芯片的AI處理能力上也實(shí)現(xiàn)了重磅升級(jí)——集成了性能和能效都得到顯著提升的全新第七代 APU 處理器——APU 790。據(jù)介紹,，APU 790 內(nèi)置了硬件級(jí)的生成式 AI 引擎,，這也讓天璣9300成為業(yè)界首款搭載硬件生成式 AI 引擎的智能手機(jī)芯片，可實(shí)現(xiàn)更加高速且安全的邊緣 AI 計(jì)算,，深度適配 Transformer 模型進(jìn)行算子加速,。
針對大語言模型對內(nèi)存需求暴增，但手機(jī)內(nèi)存又有限的現(xiàn)狀,。聯(lián)發(fā)科更是開發(fā)了混合精度 INT4 量化技術(shù),，結(jié)合公司特有的內(nèi)存硬件壓縮技術(shù) NeuroPilot Compression，可以更高效地利用內(nèi)存帶寬,，大幅減少AI 大模型對終端內(nèi)存的占用,，支持終端運(yùn)行 10 億、70 億,、130 億,、最高可達(dá) 330 億參數(shù)的 AI 大語言模型。聯(lián)發(fā)科更是透露,，公司已然成為首個(gè)在 vivo 旗艦手機(jī)端側(cè)落地 70 億參數(shù) AI 大語言模型的芯片廠商,。公司同時(shí)還突破行業(yè)極限，與 vivo 成功在端側(cè)運(yùn)行 130 億參數(shù) AI 大語言模型,。
除此以外,，APU 790 還支持生成式 AI 模型端側(cè)“技能擴(kuò)充”技術(shù) NeuroPilot Fusion，可以基于基礎(chǔ)大模型持續(xù)在端側(cè)進(jìn)行低秩自適應(yīng)（LoRA,，Low-Rank Adaptation）融合,，進(jìn)而賦予基礎(chǔ)大模型更加全面的能力,。
為了簡化開發(fā)者的開發(fā)，聯(lián)發(fā)科還憑借其 AI 開發(fā)平臺(tái) NeuroPilot 構(gòu)建了豐富的 AI 生態(tài),，并支持 Meta LIama 2,、百度文心一言大模型、百川智能百川大模型等前沿主流 AI 大模型,，完整的工具鏈助力開發(fā)者在端側(cè)快速且高效地部署多模態(tài)生成式 AI 應(yīng)用，為用戶提供文字,、圖像,、音樂等終端側(cè)生成式 AI創(chuàng)新體驗(yàn)。
來到手機(jī)SoC的另一核心組成GPU方面,，聯(lián)發(fā)科在天璣9300中率先采用了Arm新一代旗艦 12 核 GPU Immortalis-G720,。與上一代相比，新GPU 峰值性能提升 46%,，相同性能下功耗節(jié)省 40%,，給終端用戶帶來持久流暢的旗艦移動(dòng)游戲體驗(yàn)。聯(lián)發(fā)科同時(shí)還為天璣 9300 引入了公司第二代硬件光線追蹤引擎,，支持 60FPS 高流暢度的光線追蹤,，并帶來游戲主機(jī)級(jí)的全局光照特效。
至于大家關(guān)心的通信方面,，天璣9300搭載了支持 Sub-6GHz 四載波聚合（4CC-CA）和多制式雙卡雙通的5G 調(diào)制解調(diào)器,；來到WiFi方面，則支持 Wi-Fi 7,，最高理論峰值速率可達(dá) 6.5Gbps,；天璣 9300 最高還可支持 3 個(gè)藍(lán)牙天線，特有雙路藍(lán)牙閃連技術(shù),，帶來超低時(shí)延的藍(lán)牙音頻體驗(yàn),。
在天璣9300中，聯(lián)發(fā)科還集成了自研的旗艦級(jí) ISP 影像處理器 Imagiq 990,，支持 180Hz WQHD和 120Hz 4K 顯示的MiraVision 990 移動(dòng)顯示處理器以及為手機(jī)數(shù)據(jù)保駕護(hù)航的雙安全芯片,。
值得一提的是，天璣9300還是全球首個(gè)支持 LPDDR5T 9600Mbps 內(nèi)存,，這讓其在執(zhí)行數(shù)據(jù)處理時(shí),，擁有了無與倫比的體驗(yàn)。
寫在最后
觀察過去多年智能手機(jī)芯片旗艦的迭代,，無論是哪個(gè)供應(yīng)商,，似乎都將集成最新的IP和使用最新的制造工藝當(dāng)作追逐的目標(biāo)。這就導(dǎo)致智能手機(jī)廠商以“跑分”當(dāng)作衡量手機(jī)旗艦水平的重要標(biāo)準(zhǔn),。
不過,，正如張耿豪所說,，旗艦手機(jī)走了那么多年，是時(shí)候拋棄過去的“跑分”思維,，而是轉(zhuǎn)向關(guān)注未來需要怎樣的手機(jī),？我們可以創(chuàng)造什么？這才是發(fā)展的根本,。天璣9300的全大核設(shè)計(jì),，也是這種思維轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。
“從今年開始,，有可能全大核就成為一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格,，未來就是一個(gè)全大核的世代，聯(lián)發(fā)科正在引領(lǐng)這種潮流”張耿豪信心滿滿地說,。
而vivo X100即將在11月13日全球首發(fā)搭載天璣9300,，或許，我們距離全大核世代的正式到來,，僅僅只需要等待最后的幾天,。
