三星Exynos9系列处理器采用8nmLPP工艺首次集成NPU

　　三星发布Exynos9系列处理器新品Exynos9820，最受关注的莫过于其首次集成了NPU。关于这款处理器此前已有所曝光，不过，Exynos9820并未采用传言中的7nm EUV，而是使用8nm LPP工艺，这将在一定程度上影响其性能表现。那么，苹果A12、麒麟980、Exynos9820三款手机AI处理器谁的表现会更好？

　　三星处理器首次集成NPU

　　三星表示，Exynos9820移动处理器为的是最大程度提高移动端的智能化，因此Exynos9820集成了专门处理人工智能任务的硬件单元，也就是神经处理单元NPU。在NPU的支持下，Exynos9820相比Exynos99810人工智能性能提升7倍，并可以增强从照片到AR的性能。

　　雷锋网此前已报道过，苹果和华为分别在去年的A11 Bionic和麒麟970上就集成了NPU，而三星直到今年3月才发布有AI硬件单元的处理器Exynos9610，这款处理器集成了基于深度学习技术的vision image processing unit（视觉图像处理单元），包含一个DSP和神经网络引擎。但视觉图像处理单元与NPU仍有一定的差距，所以Exynos9820才是三星首款真正意义上的AI处理器。

　　根据此前的爆料，Exynos9820的NPU为双核，不过三星的官方并未确认这一说法，也不清楚三星集成的NPU是自研还是集成第三方的IP。这两种方式分别出现在华为和苹果的处理器中，华为的麒麟970和980都是集成寒武纪的IP，而苹果的NPU则是自主研发。因此，关于三星NPU的更多细节和性能表现只能等待搭载Exynos9820的手机上市后才能了解。

　　ExynosM4表现值得期待

　　除了最大的亮点NPU，虽然延续了Exynos9810的8核CPU设计，但Exynos9820的CPU也进行了改进。不再使用Big.Little的架构而是改用Big.middle.little设计，使用Arm DynamIQ架构将2个三星自研第四代Mongoose架构内核、2个Cortex-A75、4个Cortex-A55组合在一起，其中自研内核和Cortex-A75可以提供高处理性能，Cortex-A55提供更高效率。三星称，对比Exynos9810，具有智能任务调度程序的新设计可将Exynos9820的多核性能提升15%，内存访问能力增强的第四代Mongoose（Exynos M4）的单核性能提升达20%或者功耗表现提升40%。

　　从目前的测试数据看，Exynos M3在性能方面似乎已达到或超过Cortex-A76的水平，预计在Exynos M4上，我们仍可以看到三星自研架构的竞争优势。结合今天三星给出的数据，Exynos M4如何实现20%的性能或40%的功耗提升，只能期待三星早点公开更多细节。此前ExynosM3最初的定位是一次增量开发，然而在2016年第一季度，开发计划发生了大变动，架构目标被设定得更高，以实现更大的性能提升，这也给三星带来了麻烦。当然三星也有可能选择不对外透露ExynosM4的细节，毕竟三星从未真正公开过ExynosM2的信息。

　　相比CPU的自研ExynosM4值得期待，GPU方面的升级没有太多惊喜，从Exynos9810的Mali-G72升级为更高性能的Mali-G76 MP12，与Mali-G72相比，Mali-G76执行单元更多，通道数量翻倍。根据Arm的说法，Mali-G76相比G72性能密度提高30％，这意味着GPU面积不变，性能可提高30％；或者在性能相同时，可缩小约24%的GPU面积，不过Mali G76相比G72在架构方面的优化更明显。三星并没有公布Exynos 9820 GPU的具体时钟频率，只是声称升级后GPU的性能提升40%或35%的功耗表现。
 

　　三星5G旗舰只能期待2020年

　　在性能和AI功能的提升之外，在5G商用越来越近的时候，通信性能的提升也十分关键。Exynos 9820集成LTE Advanced Pro 调制解调器，支持LTE Cat .20，使用8x载波聚合（CA）技术，可提供2.0Gbps的下行速率，和316Mbps的上行速率， 4x4 MIMO多输入扩展使调制解调器的稳定性和速度得到进一步提升，并支持256-QAM（正交幅度调制）和增强型许可辅助接入（eLAA）技术。

　　这比麒麟980中的Cat.21 4G基带支1.4Gbps下载速率、200Mbps的上传速度更高，不过Exynos9820也并不支持5G，三星的5G手机只能期待2020年。因为三星在8月份宣布，已经研发出全面符合 3GPPRelease 15 5G 新空口最新标准的5G基带——Exynos Modem 5100，三星称消费者可以在 2018 年年底用上这款产品，但Exynos9820并未集成Exynos Modem5100，这意味着三星2019年发布的舰手机并不会支持5G网络，按照三星一贯的节奏，三星的首款旗舰手机最早应该要到2020年初才会发布。

　　其他性能方面，Exynos 9820的图像信号处理器（ISP）支持五个传感器，包括红外传感器，可以实现灵活的多摄像头方案，能提升相机的自动对焦性能，获得更高质量的照片。视频方面则支持8K 30fps视频编解码以及4K 120fps视频编解码。Exynos9820还支持UFS 2.1/3.0闪存，最高支持4K分辨率显示屏，硬件级PUF密钥管理。

　　三星8nm 能否匹敌台积电7nm？

　　处理器的设计之外，还有非常关键的制造工艺。我们知道处理器制造工艺的选择在很大程度上决定了处理器的性能和功耗表现。Exynos9820采用的是三星自家的8nm LPP工艺，该工艺在去年10月通过验证，是基于10nmLPP工艺改进而来，号称可以提供更好的性能表现以及更高逻辑门密度。三星表示相较10nm LPP技术，新推出的8 nm LPP技术可使芯片能效提升10%，芯片面积降低10%。

　　三星表示采用8nm LPP的Exynos9820将在今年底量产，因此三星明年的旗舰手机Galaxy S10系列首发Exynos9820应该没有悬念，只是具体的性能表现倒是值得期待。三星的8nm工艺能匹敌台积电7nm吗？雷锋网认为不太可能，毕竟都集成了69亿个晶体管的麒麟980还是苹果A12处理器都基于台积电7nm工艺，并且越来越多对先进工艺有需求的芯片厂商都将目光瞄向了台积电。至于三星的7nm节点进程，三星在上个月宣布7nm LPP工艺进入量产，7nm EUV晶圆大规模投产要等到2019年秋季，这表明三星的旗舰处理器要到明年才能用上7nm工艺。

　　另外，台积电和三星最终都会量产7nm EUV，不过三星是芯片代工行业的后来者，也是“全球IBM制造技术联盟”中激进派的代表，虽然三星早早就宣布了7nm时代将采用EUV，但到底是三星的7nm EUV更好还是台积电7nm EUV更好还不得而知，但这又非常关键，毕竟目前芯片性能和功耗的提升还是很大程度上依赖先进工艺。