11月6日， MediaTek发布新一代旗舰移动SoC——天玑9300。这颗芯片自曝光开始，就受到了非常大的关注，因为它是目前唯一一颗采用全大核CPU IP的SoC。
正如大家预想的那样，全大核架构为天玑9300带来非常好的性能表现，CPU峰值性能相较上一代提升 40%，GPU峰值性能提升46%。反常识的是，它的功耗并没有外界想象的会很高，在相同性能下大幅降低，CPU功耗降低33%，GPU降低40%。单就目前天玑9300工程机的表现，性能和能效均明显优于竞品，这还是在4nm制程下做到的。如此让人意外的表现不禁让人重新思考未来移动SoC的发展趋势。01
芯片制程和核心数量并非对立，移动SoC在单双核时代时，性能的提升取决于核心频率，更高的频率往往能带来的更高的性能。但随着制程进步，SoC得以塞入更多的核心，大幅提升性能。与之相对的，SoC的功耗也随之提升，这也是为何四核乃至如今八核，都需要保持相对理性的核心频率，控制发热。时间进入2020年后，得益于先进制程和全新芯片架构，Cortex-X超大核登上舞台，为了更好控制多核频率、调度、发热，也带来了1+3+4三丛集芯片设计，天玑9000、天玑9200、第二代骁龙8等旗舰平台都遵循这一设计原则。这种设计的优势在于能大幅度提升峰值性能，让手机厂商制定更为灵活的性能调度策略，比如玩游戏时保性能，日常使用保功耗。不足也有，就是超大核很难发挥真正的性能。我们在测试手机性能时，发现很有意思的想象，作为性能最强的核心，超大核往往只有在大核性能不够时出来“救场”，瞬间提高频率填补性能缺口。而在性能足够时，超大核基本都在低频运行，比如维持在800MHz这样的低频率上。
游戏手机的频率调度因为让超大核作为性能输出主力或者输出更多的性能，那么整颗SoC的功耗和发热会很难控制，只有支持主动散热的游戏手机敢使用这么生猛的调度。但在这个过程中，大家也发现一个很有意思的事情，就是认知中功耗相对较低的小核，实际在高负载下的功耗并没有比大核，甚至超大核好多少。即便对比大核，在同等性能上，超大核的能效反而能表现得更好。另外，之前保留小核，一部分原因是为了兼容32位应用。如今安卓生态基本完成64位转型，再考虑到超大核更好的性能和能效，那么有没有一种可能，即放弃小核，就用超大核和大核构建一个全大核CPU架构，去实现更强的多线程处理能力，更激进的性能释放。MediaTek很快就开始规划，而此时距离首款全大核架构SoC——天玑9300发布只有3年时间。天玑9300配有四个Cortex-X4超大核，其中一个运行在3.25GHz的高频，另外三个跑在2.85GHz，加上四个Cortex-A720大核，频率仅有2.0GHz。从频率区分来看，这颗SoC依旧遵守三丛集原则。其中3个X4超大核保持较低频率，但因为架构新，这个频率依旧能输出非常强的性能，频率最高的那颗调用率有限，保证高性能的同时，还能有高能效。四个Cortex-A720大核压低主频当成能效核心来用。这样的规格让天玑9300拥有惊人的227亿晶体管规模，高于A17 Pro的190亿。除此之外，天玑9300的GPU架构升级到Immortalis-G720，12核心，频率较天玑9200+的1.15GHz小幅提升。但正如全大核CPU，GPU的性能输出同样控制得非常精妙，兼顾性能与功耗。值得注意的是，天玑9300是在ARM公版架构设计下实现的。如今凡是有涉足芯片设计、制造的企业都在通过自研、收购等多种方式追求高度的自主化。MediaTek作为ARM公版IP唯一买家，两者的联合在一定程度上成为了必然，彼此抱团才有希望在激烈的竞争中脱颖而出。另外一点是得到了台积电的支持。天玑9300使用的是第三代4nm制程工艺，在漏电方面做了特调，能领先竞争对手半代到一代左右。另外在没有使用最新的3nm制程的前提下，都能在性能和能效上取得如此大的进步，侧面说明MediaTek和ARM在IP优化上花费了不少功夫。先进制程在SoC制造中依旧发挥着非常重要的作用。但天玑9300的存在说明，除了继续探索制程，堆大核，堆核心数量也是一种可取的做法，例如第三代骁龙8的大核数量就增加到5个。天玑9300还有个更重要的意义——打通芯片创新产业链。天玑9300要实现全大核架构，不仅要MediaTek充分发挥自己在芯片设计的功底，还需要芯片IP、晶圆厂、OEM厂商的长期的鼎力支持，实现芯片从设计到落地的完整链路，最终产业联合的生态化反，为之后移动SoC创新和落地起到了很好的示范。02
目前网上已经很多有关天玑9300的性能测试，实测安兔兔跑分可达220万分以上，CPU单核2209分，多核7640分。如果对比天玑9200+，单核成绩提升4.1%，多核33.2%。GPU在1080P曼哈顿离屏中，对比天玑9200则提升49.2%，幅度之大让人惊喜。在CPU、GPU测试中，天玑9300提升非常大。不止这些基准项目，其他方面提升也很大，比如AI，这也是天玑9300的核心亮点之一。天玑9300集成 MediaTek 第七代 AI 处理器APU 790，也就是常说的NPU。在主芯片中为AI设置一个单独的分区，是目前比较主流的做法，在苹果的A17 Pro、华为的麒麟9000S上都能看到这样的设计。实际上，每一代天玑9000系列SoC都将AI算力作为升级重点，到AI大模型爆发的今天终于迎来了质变。天玑9300的APU支持10亿、70亿、130亿，最高330亿参数的端侧AI大模型语言，以及Meta LIama 2、百度文心一言大模型、百川大模型等前沿主流 AI 大语言模型。值得注意的是，这颗SoC能具备这么强的端侧AI算力，离不开全大核架构的性能支持。NPU本质是一颗协处理器，它需要CPU和GPU提供足够的性能支持，这是影响生成式AI在端侧生成速度的重要因素。换句话说，天玑9300的全大核架构CPU，和高性能GPU为端侧AI生成提升了非常坚实的性能保障。过去需要服务器支持AI大模型，现在消费者在搭载天玑9300的终端上，就能体验到它的简易版本，这对提升用户体验和更新终端交互上，都是一次重要的变革。暂且还不知道AI大模型在端侧落地会为我们带来什么，但可以确定的是，天玑9300已经站在时代浪潮的前方。03
总体而言，天玑9300目前在工程机上的表现堪称惊艳。如果实装到量产手机上，还能保持这样的水平，那么天玑9300不仅是全大核架构CPU一次有益的尝试，也会后来者定了一个标杆，让业界尝试全大核架构有更大的信心。如果这条路子能走通，天玑9300率先带来的全大核架构很有可能会成为移动SoC发展的新思路，进一步推动行业发展和更强性能的终端落地。关注公众号：拾黑（shiheibook）了解更多
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