叫板高通，三星发布最强5nm处理器

来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自「anandtech」，谢谢。

今天，三星LSI宣布了全新的Exynos 2100旗舰SoC。这款新芯片对三星的芯片部门来说非常特别，因为它标志着与过去的迭代设计背道而驰——这是三星第一款不使用自己的内部CPU微体系结构，而是依靠Arm的Cortex内核（例如新X1）的SoC。

对于三星公司来说，这不仅是技术上的重大变化，而且在一般的音调和消息传递方面也是如此，该公司热情高涨，而且这是有史以来第一次实际展示的三星移动SoC的发布活动，这和高通过往一直在做的类似。

新的SoC有望进行一些非常大的技术升级。除了上面提到的新的Cortex-X1性能CPU以外，还有非常大的GPU性能提升，以及AI性能，重新集成的领先5G调制解调器，支持高达2亿像素拍照的传感器，AV1视频解码，这些全部在一个新的5nm工艺节点上实现。

正如前文所说，三星在新旗舰上使用新的Arm Cortex-X1 CPU内核。但自2016年的Exynos 8890和Galaxy S7系列设备以来，三星在过去五年中始终使用他们自己设计的CPU微体系结构（从Ｍ1到去年的M5）。

不幸的是，三星自己的设计从未真正取得成功，反而带来了与公司期望相反的结果——让芯片的性能下降。与Arm Cortex同类产品相比，三星自研CPU的电源效率更差。尽管三星一直对SARC CPU设计团队保持耐心，但连续出现太多故障，尤其是诸如Exynos 9810和Exynos 990之类的大失误导致该项目终止，所以三星最终还是使用Arm Cortex内核。

在去年Arm的Cortex-X1公告中，三星实际上是领先的合作伙伴之一，Arm也公开认可了他们对新型高性能CPU IP的使用，而今天发布的Exynos 2100则彰显了这一合作的成果。

新的Exynos 2100采用了高通公司在Snapdragon 855中首次引入的“1 + 3 + 4 ”的CPU配置，它具有一个时钟频率高达2.8GHz的新高性能Cortex-X1内核，三个时钟频率为2.8Ghz的Cortex-A78内核，以及主频高达2.2GHz的四个Cortex-A55内核。

关于此设置的有趣之处在于时钟频率，以及它们与高通公司几周前发布的新Snapdragon 888的对比，该产品将在2021年的首批新旗舰设备中发售。

Exynos芯片在时钟频率上比Snapdragon芯片具有400MHz的优势，特别是在中级和效率内核上，这在多线程CPU工作负载方面应具有显著优势。

在2.9GHz的X1内核方面，很遗憾我们再次错过了这一代的3GHz符号，但它仍比Snapdragon同类产品高60MHz，因此应该会带来较小的性能提升，尽管也许不会很明显。

在演示过程中，三星确实确实分享了一些性能数据，其中包括由于现在性能更高的中间核，预计可将多线程性能提高33％。

我真的很高兴看到三星也发布了单独的19％单线程性能指标-但是这个数字对我来说有点奇怪，因为从2.7GHz Exynos M5升级到2.9GHz Cortex-X1的幅度应该更大。我不知道三星在计算这些数字时会使用什么，但我乐观地认为事情最终可能会超过19％。

作为发布会演示文稿的一部分，三星还声称包括“更好的缓存” ，这可能是对CPU群集中可能的8MB L3缓存的引用，但也可能与更好的系统缓存结构有关。他们还提到了更有效的电压控制实现方式，实际上这在实际中的含义尚待解释，但是三星可以与Snapdragon 888相比，脱颖而出的一个方面是因为Cortex-X1内核提供自己的专用电压轨（voltage rail）。我们将不得不看看实际的SoC表现如何，因为三星没有针对其芯片发布投入如此技术深度。

GPU 性能提升了40%？

在GPU方面，我们已经看到了从频率高达800MHz的Mali-G77 MP11到未公开频率的新型Mali-G78MP14的转变。通常，这是内核数量方面预期的实现提升，确切地说，内核数量增加了27％。

有趣的是，三星宣称其图形性能要好40％。实际上，这确实让我停顿了一下，我对三星如何实现这一目标提出了疑问。Mali-G78原本是一个相当小的世代升级，其性能/性能仅提高了10％。宣传Exynos 2100的过程节点可将电源效率提高20％。从理论上和纸面上看，新工艺和GPU IP应该会提高32％的perf / W，但是这种理论处理实际上可以对实际的芯片设计（尤其是在GPU方面）进行准确的估算是非常罕见的。

因此，虽然40％的性能提升听起来棒极了，但这全取决于新的Exynos 2100的功率和效率–以及在长时间的游戏过程中能否保持这些性能指标。

一个更强的NPU

新一代NPU SHI另一个重大升级。三星已经将其IP从2核设计发展为新的3核设计，并承诺进行新的架构更改，例如修剪和权重压缩，以将NPU的电源效率提高2倍。

三星今天宣布AI性能为26 TOPS，但该数字似乎是包括CPU，GPU，NPU和DSP在内的所有SoC计算模块的总和，与Exynos 990的15 TOPS相比。去年实际上是以10 TOPS的数字宣布的，因此这里存在一些市场修正主义，可能想与高通公司为其SoC推出的数字保持一致。不幸的是，两家公司都在诉诸于实际IP块性能的这种模糊。

更加强大的ISP：多达4个同时传感器

在多媒体功能方面，三星表示已对其相机ISP和DSP进行了重大改进。新芯片支持高达200MP的单传感器，同时最多可连接6个摄像头传感器，并同时并行运行其中的4个。至少在这方面，新芯片比仅支持最多3个同时摄像头的Snapdragon 888具有更高的性能。

三星已经更新了其MFC块（多格式编解码器）视频编码器和解码器，以支持高达8K60的视频解码，尽管编码保持在8K30 / 4K120。有趣的是，三星现在确实支持AV1解码，这使其成为移动市场上继联发科的Dimensity 1000之后的第二个支持新功能的芯片组。

集成5G调制解调器

最后，新平台还是新的SoC设计，将5G调制解调器重新集成在同一芯片上，有望在功率效率方面有所提高，并能更好地利用PCB空间。与分立式Exynos 5123调制解调器相比，实际的调制解调器本身似乎未看到功能上的显著变化-但这可能是因为在支持所有新技术（例如5G sub-6GHz和mmWave连接）方面，但它已经具有完整的功能。

在公告视频中，三星强调了mmWave的部署在2021年将会增长，并且我们将看到更多使用mmWave的Exynos驱动的设备。这将很有趣，因为我们尚未在市场上看到三星自己的mmWave天线，尽管该公司已在2019年发布了他们拥有多代此类设计的产品。

5nm工艺节点

最后，三星透露，新的Exynos 2100是在三星的5nm工艺节点上制造的，这既可以使时钟频率提高10％，又可以使相同频率的功率降低20％。去年，我们曾怀疑三星的7nm工艺节点的功率效率比台积电最新的N7P节点低20％到25％，因此从本质上讲，我们期望新工艺在功率效率方面能够赶上新的TSMC 5nm SoC这样的苹果A14和麒麟9000仍然有一个显着的工艺节点的领先优势。

前景良好

今天的发布会是三星方面的一个非常积极的基调和热情，宣布了诸如“ Exynos又回来了”这样的流行语，并且在演讲中承认上一代SoC存在问题。我认为这是该公司消息传递的一个重大变化，至少在纸面上，新的Exynos 2100看起来极具竞争力。我确实希望这种实际情况也能转化为实际产品，即将在几周后推出的新版Galaxy S21系列首次使用新的Exynos芯片组。