國產5G手機芯片之夢:虎賁T7520
由於這兩年的貿易風波,很多人都覺得中國必須有自研的芯片。而總部位於北京的紫光展銳,在去年分別發表了他們的首款5G基帶芯片春藤510、以及人工智能芯片虎賁T710後,今年分別發表了基於上述組合的手機5G解決方案T7510,以及全新的手機SoC芯片虎賁T7520。
文/OdinAsgard
這是紫光展銳第一顆集成5G基帶的SoC芯片,也成為目前唯一由中國大陸廠商推出的市售5GSoC芯片廠商(華為海思僅支持自家手機)。
集成5G基帶的SoC芯片
手機的系統芯片SoC,是一種高度集成的芯片,其芯片設計也與一般電腦有點不同。
虎賁T7520(渲染圖)
一般電腦需要安裝大量的功能芯片,例如中央處理器(CPU)、圖像處理器(GPU)、圖像訊號處理器(ISP)、Wi-Fi模塊等等等。但由於手機由於遠比一般電腦要小巧,無法安裝大量功能芯片,故此需要把這一大堆芯片功能打包在一起,通過納米級別(nm)的超微型工藝,集成在一塊小小的芯片裡,這就是所謂的系統芯片(System-on-the-Chip),簡稱SoC。
當我們把功能模塊集成化在一塊小芯片裡,就能減少了芯片組的總面積,藉此減少發熱量、也能同時降低功耗。此外,用用SoC芯片就能減少芯片佔用的手機機體空間,讓廠商可以安裝更容量更大的電池。但目前全球的SoC手機芯片當中,蘋果iPhone的SoC芯片需要外掛4G基帶芯片(BasebandProcessor),而本來使用集成4G基帶的高通,在最近的5G高端SoC裡,反而把5G基帶剝離出來外掛,更引來不少爭議。
因此,近年的SoC是否有集成5G基帶,成為了被受關注的問題。而虎賁T7520SoC手機芯片,則集成了新一代紫光展銳馬卡魯5G基帶的SoC手機芯片,也成為繼高通、三星、聯發科和華為後,全球第五家自主研發,集成5G基帶芯片的SoC芯片廠商。
虎賁T7520架構
紫光展銳將虎賁T7520定義為中端手機芯片,使用了4個A76大核、4個A55小核的設計,並集成四個ArmMali-G57GPU圖形核心、內存支持2×16-bitLPDDR4X2133MHz、存儲則支持eMMC5.1及UFS3.0。此外,它採用4核ISP架構,並搭載自主研發的影像引擎Vivimagic6.0,支持4K 60幀視頻錄製,最高支持1億像素超高分辨率,以及120Hz屏幕刷新率。
而在5G基帶性能上,虎賁T7520搭載了紫光展銳全新馬卡魯2.0 平台技術,號稱是“全球首款全場景覆蓋增強5G基帶”,支持中國的5GSub-6頻段、以及支持Sub-6頻段的載波聚合技術。此外,它也採用NSA/SA雙模組網、2G至5G七模全網通、雙卡雙5G、以及VoNR5G 通話等最新款的標準和技術。
首個採用6nm技術的中端手機芯片
下圖是幾款中端SoC手機芯片的比較,請注意高通及華為尚未推出新一年度的新品,此外,由於華為麒麟810不支持5G,所以並沒有列出5G速率。從硬件配件上看,虎賁T7520並沒有使用Arm最新款的Cortex-A77以及Mali-G77,在5G速率上也沒有太大優勢。
但作為2020年度的中端手機芯片,虎賁T7520的最大亮點,是趕上了台積電(TSMC)的6nmEUV製程。對於手機芯片來說,製程愈小、耗電量愈低,能提升性能的空間也愈多。
相比今年大部份手機在採用的7nm製程,虎賁T7520所採用的台積電6nm製程,晶體管密度提高了18%,可以讓芯片晶體管數量(重要的芯片性能指標)增加18%,芯片功耗降低8 %,並在人工智能的優化下,可提供比競爭對手更長的續航時間(上圖)。
值得注意的是,高通和華為還未宣布其新一代中端芯片新品,但高通全新的X60基帶芯已用上5nm製程,未來高通的驍龍775及華為的麒麟820,也很有可能用上5-6nm製程,減少了虎賁T7520的優勢。紫光展銳表示T7520尚要等技術成熟後才能出貨,所以留給他們的時間,其實並不太多。
虎賁 T7520的另一重要亮點,是其人工智能處理能力。
去年紫光展銳推出的的虎賁T710人工智能處理器,曾在蘇黎世聯邦理工學院AIBenchmark跑分登上榜首。而今年的T7520集成了新一代的神經元處理器(NeuralProcessUnit,NPU),號稱“NPU大幅領先競品”,甚至比競品旗艦芯片要強。而且 T7520 在能效上也比上一代提升了50%,根據紫光展銳的數據,T7520在人工智能上的能效,也比競品旗艦要高出不少(上圖)。
國產手機芯片之夢
雖然說早前大陸國內並不是沒有自研的SoC芯片,但要集成5G基帶的國產SoC,暫時只有華為海思一家(雖然華為目前也是通過台積電代工)。其它品牌的國產手機想要推出5G手機,只能通過高通或聯發科的5G方案。現在,紫光展銳推出了這塊虎賁T7520,國產手機終於可以有更多的選擇。
但是,事情並沒有這麼單純。小米的雷軍曾談到芯片是手機科技的製高點,小米想成為一家偉大的公司,必須要掌握核心技術,所以早前據消息指,小米已重啟芯片業務,虎嗅早前也報導過 OPPO亦有一個自研芯片的“馬里亞納計劃”,而vivo也被指準備與三星合作定制芯片,甚至有消息指挖角挖到紫光展銳那兒了。
近年,手機產業的競爭漸趨白熱化,蘋果和華為就依仗了自研的芯片,取得極大的優勢。對於OPPO、vivo和小米等國產廠商來說,它們需要的不僅是“國產”的芯片,更多的是“定制”的、甚至是“自研”的芯片。只有足夠的芯片自主能力,才能針對自家產品的特性,打造最優的用戶體驗,此外,也只有足夠的芯片自主能力,才能生產出最具差異化的產品。
但更尷尬的是,目前中國的芯片業仍處理起步的階段,很多像5G基帶、神經元處理等技術,絕不是可以單憑手機公司一家之力,在短時間之內攻克。而專研國產手機芯片的公司,沒有手機公司在出貨量的支持,也難以持續驗證自己的技術、也不容易在經濟上獲得足夠支持。
未來的國產手機芯片之路,仍然非常漫長。