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5nm手机芯片大步跨来 能给使用体验带来什么改变

在智能手机快速迭代的十年间,手机芯片领域竞争非常激烈,能经受住市场洗礼,存活下来的也都是一些高阶玩家。现如今,全球顶级手机芯片厂商,也只剩苹果、三星、高通、海思麒麟和联发科为人所熟知了。

11月12日,三星在上海正式面向国内发布了猎户座Exynos 1080芯片,这也是继苹果A14、麒麟9000之外,全球第三个使用5nm EUV工艺打造的SoC。5nm工艺制程会给手机芯片带来什么体验,Exynos 1080新特性有什么惊喜,这款“中国专供芯片”对于市场又会有什么影响呢?

01 芯片决定手机的性能 而工艺制程则是芯片的核心

众所周知,手机芯片的工艺制程每年都会有迭代,技术是向前发展的,自然也是越来越好。与其讲芯片工艺发展史,我们不如搞清楚工艺制程对于芯片的意义。

影响手机使用体验的主要是性能与功耗,试问,谁不想要自己的手机在性能发挥激进的同时,耗电量却更少呢?

芯片既是手机运算处理的大脑,又是主要的耗电大户,而能影响芯片性能与功耗的关键就是工艺制程。制程旧的芯片,其耗电量甚至可以占到手机总耗电量的一半以上。

手机制程越先进(数字越小),芯片中元器件的间距就越紧密,单位面积内的晶体管的数量越多,导电传输的损耗就越小,进而决定了芯片的性能更高,耗电更小。

就晶体管密度而言,芯片制程从7nm变为5nm,一排晶体管的密度就会变为原来的1.4倍,纵横排列的晶体管阵列密度则变为1.4倍的平方,量变决定质变,工艺制程的升级,意味着芯片性能会有根本性的改变。

举个例子,相较三星7nm工艺制程,三星5nm制程在晶体管数量密度上增加超过80%,性能更强、功耗更低。此外,Exynos 1080采用了当前业界公认的最佳制造工艺——EUV(极紫外光刻)。

目前,制造芯片的光刻机分为紫外光源(UV)、深紫外光源(DUV)和极紫外光源(EUV)。更短的波长意味着更先进的技术,极紫外光源(EUV)可以提供波长更短的光源,是当前最受业界所青睐的,台积电、三星等芯片制造商都在加注这方面的技术研发。

极紫外光刻技术(EUV)是目前量产商用手机芯片中最先机的

三星Exynos 1080所采用的5nm EUV工艺与8nm LPP相比,可以使芯片的整体性能提升14%,功耗降低30%;与7nm DUV(深紫外光刻)相比,性能提升7%,功耗降低18%。

手机芯片里,不止集成了CPU和GPU,它还包括了IPS、NPU、DSP、基带等相关的元器件,如何将它们“安排妥当”,制造工艺最为关键。

5nm工艺制程使得手机芯片在提升性能的同时,还降低了功耗,这就是它的意义。

02 芯片市场大洗牌 三星Exynos 1080入局5nm战场

谈到安卓手机里出名的手机芯片,我们脑海中首先会想到苹果A系列、高通骁龙800系列、海思麒麟和联发科天机1000系列等等。但这些厂商都有一个共同点,无一例外都需要台积电的代工。

而三星的猎户座Exynos系列芯片却不一样,从设计到制造完全可自主完成。三星目前是仅次于台积电的世界第二大晶圆代工厂,其拥有从芯片设计到生产再到手机终端的完整产业链。

三星Exynos芯片发展

其实,三星Exynos系列芯片发展历史很久了,除了自用之外还供应过联想、摩托罗拉、魅族等手机品牌。特别是在苹果A系列芯片成熟之前,苹果就是使用的三星芯片,包括初代iPhone

芯片的制造需要光刻、蚀刻工艺、金属工艺、化学气相沉积、离子注入等多种工艺紧密配合。芯片制程越先进,相应的工序层级也就越多,难度自然也越大。芯片行业就是这么残酷,高投入并不一定有高回报,特别是手机芯片制程进入10nm之后,很多厂商遇到了技术瓶颈,市场“大洗牌”在所难免。

依托于常年的技术沉淀,三星成功跻身5nm手机芯片领域,如此来看,三星Exynos 1080的发布更是一种技术实力的展示,意义显得更加重要。

03 基于5nm工艺制程 搭载Exynos 1080的手机游戏拍照更强大

高性能、低功耗是Exynos的设计方向,基于5nm工艺制程,这款芯片在性能、影像、5G等方面也拥有了全新体验。

三星Exynos 1080采用了ARM最新推出的Cortex-A78核心架构,最高主频达到了2.8Ghz。在同功耗下,性能比A77高20%,而在同性能下,A78比A77能耗节省50%。再加上其采用“1+3+4”的8核心三丛集架构,多进程处理能力更加高效。

参数的堆叠用户可能没有概念,总之一句话,Exynos 1080的CPU性能几乎是前代产品Exynos 980的两倍。安兔兔曝光的跑分高达693600,成为目前全球跑分最高的处理器平台之一。

图片来源@安兔兔

GPU方面,Exynos 1080采用了ARM 2020年最新的Mali-G78 GPU核心。Mali-G78是基于第二代Mali Valhall架构的高端GPU,性能比Mali-G77提升达25%。

10个核心,图像渲染能力更快,每秒可渲染超过130张。另外,高刷新率屏幕已经是旗舰标配,Exynos 1080同样支持了FHD+分辨率下144Hz的显示刷新率,性能方面的升级是Exynos 1080的最大看点之一。

为改善玩游戏时的发热、掉帧问题,Game Governor让芯片的性能调度更高效,经测试,Game Governor可以在国际版吃鸡《PUBG》和《堡垒之夜》这两款游戏中,有效节省功耗、提升性能,功耗最多可以降低约20%。

更让人惊喜的是,芯片的GPU绘图模块和DPU显示模块均支持HDR,可以解析RGB 10bit的画面。10-bit屏幕可显示多达10.7亿种色彩(是传统8bit的64倍),在玩游戏时,画面就更加逼真。

除了性能,影像支持也是用户非常关心的。拍照离不开芯片中的ISP (图像信号处理器)。好的ISP不仅可以提升相机成像速度,同时对于最终成像画质起着决定性作用。

Exynos 1080针对图像处理能力独家定制 ISP 架构,将NPU强介入到ISP中,在原始RAW域上便可通过AI智能调节各参数至更佳值,使得图像的白平衡、曝光、色度、饱和度和清晰度等更加到位。

行业独家定制AISP架构 降噪实力肉眼可见

新加入的硬件级时域降噪模块(TNR),替代超级夜景算法中的降噪处理部分,实现夜景录像的HDR功能,暗光下的降噪能力更强。另外,它也支持了拍摄10-bit色域的视频,视频的色彩更加准确、自然。

支持最高2亿像素 实现6摄同开同录

游戏优化有大招,影像上也毫不列外。Exynos 1080配合2亿像素的传感器,可支持输出高达2亿像素的图片,而且,它还实现了支持6个摄像头同时开启,并同时录制高清(1080P)视频。芯片在影像方面的大跨步,让人印象深刻。

除此之外,Exynos 1080支持Wi-Fi 6技术、调制解调器支持最高5.1Gbps的下载速度、集成蓝牙5.2,以及支持LPDDR5内存、数据传输速率高达51.2GB/s。不得不说,三星对这款“国行专供芯片”花费了一番心思,整个硬件的堆料称得上诚意十足。

写在最后

手机芯片是高端技术领域公认最难啃的硬骨头之一,掌握它就等于拿下技术制高点。芯片行业里,三星、高通和Arm等巨头长盛不衰的秘诀就在于此。

手机市场需要多元化,芯片也不能例外。这一次,Exynos 1080宣布入局国内市场,这让它不仅仅只是一款新的5G手机芯片那样简单,而是对于推动国内,乃至全球手机芯片市场多元化,有着重要意义。采用来自不同芯片供应商的产品,不仅可以满足消费者的差异化体验,而且可以让手机市场朝着良性循环发展。

试想有这样一款手机,处理器主频高达2.8GHz、最高支持2亿像素图像分辨率、支持6摄像头同开同录、144Hz屏幕显示刷新率、5.1Gbps下载速率……如此豪华的配置,却有着实惠的价格。以往,我们想都不敢想,但三星Exynos 1080的发布,让这种设想成为可能。

之前,vivo与三星联合研发打造了Exynos 980。这次首发搭载Exynos 1080的厂商还将会是vivo,至于新机的是什么,体验和价格又如何,我们不妨拭目以待。

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