4nm Armv9架構(gòu)的高通Snapdragon 8 Gen1來了

在今年的夏威夷技術(shù)峰會(huì)上，Qualcomm發(fā)布了最新的Snapdragon旗艦SoC，這是去年Snapdragon 888的后續(xù)產(chǎn)品Snapdragon 8 Gen 1，將搭載于2022年的機(jī)型上。

Snapdragon 8 Gen 1在營銷和產(chǎn)品命名方面發(fā)生了非常明顯的變化，因?yàn)镼ualcomm正試圖簡化產(chǎn)品命名和陣容。8 Gen 1仍然是“8系列”的一部分，意味著最高端產(chǎn)品，它重置了之前的三位數(shù)命名方案，只顯示級(jí)別和代際編號(hào)。對(duì)于Qualcomm的旗艦產(chǎn)品來說直截了當(dāng)，但7和6系列到底意味著什么還有待觀察，這兩個(gè)系列每代都有若干個(gè)產(chǎn)品。

至于Snapdragon 8 Gen 1，新款芯片有許多新的IP：我們可以看到新Armv9架構(gòu)下的Cortex CPU大中小核，新一代Adreno GPU，大幅改進(jìn)的成像管道，升級(jí)的Hexagon NPU/DSP，集成的X65 5G Modem，所有這些都是在Samsung新的4nm制程上制造的。

CPU

這是高通的第一個(gè)采用Armv9架構(gòu)CPU IP的芯片，其中包括Cortex-X2、Cortex-A710和Cortex-A510大中小核。Qualcomm繼續(xù)采用1+3+4配置，自Snapdragon 855以來一直是這個(gè)配置。

Cortex-X2的頻率為3.0GHz，略高于Snapdragon 888上X1的2.84GHz。這實(shí)際上有點(diǎn)驚訝，本來人們并沒有對(duì)這一代的頻率報(bào)太大希望的。MediaTek最近剛發(fā)布的Dimensity 9000在其X2核上實(shí)現(xiàn)了3.05GHz，但那是在TSMC N4節(jié)點(diǎn)上。

相比之下，Qualcomm在Samsung 4nm節(jié)點(diǎn)上生產(chǎn)Snapdragon 8 Gen 1。但Qualcomm的制程是4LPE還是更定制的東西沒有表態(tài)。

X2最令人驚訝的是，Qualcomm聲稱性能提高了20%，功耗降低30%，后一個(gè)數(shù)字特別有趣。Samsung Foundry曾經(jīng)發(fā)表過從5nm到4nm功耗會(huì)降低16%，顯然30%明顯優(yōu)于制程節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。Qualcomm對(duì)功耗降低的原因并沒有解釋，沒有透露任何細(xì)節(jié)。當(dāng)被特別問及新的X2是否有自己的電壓域（之前的Snapdragon大中核共享相同的電壓軌），Qualcomm也沒有給出回復(fù)。Arm指出，在X1的同一峰值性能點(diǎn)上，X2的功耗可能要低得多，如果Qualcomm的營銷材料提到了這樣的比較，那么這些數(shù)字可能是有意義的。

X2配置了1MB的L2 cache，而三個(gè)Cortex-X710各配置了512KB。這里的中核頻率略高，為2.5GHz，比上一代略高80MHz。通常，中核更關(guān)注功耗預(yù)算，所以也許這種輕微的增加確實(shí)更準(zhǔn)確地代表了制程節(jié)點(diǎn)的改進(jìn)。

最后，新芯片使用了1.8GHz的四個(gè)Cortex-A510。與Dimensity 9000不同，Qualcomm確實(shí)使用了Armv9架構(gòu)的新“合并核（merged-core）”方法，這意味著芯片實(shí)際上有兩個(gè)Cortex-A510復(fù)合體，每個(gè)復(fù)合體有兩個(gè)核，共用一個(gè)NEON/SIMD管道和L2 cache。合并核方法旨在實(shí)現(xiàn)更好的區(qū)域效率。Qualcomm使這種方法合理化，說在線程活動(dòng)較少、活動(dòng)總體活動(dòng)較少的日常用例中，一個(gè)核能夠訪問由兩個(gè)核共享的更大的L2 cache可以帶來更好的性能和效率。但Qualcomm卻沒有給出L2的大小，無論是512KB還是256KB，如果是后者，那么配置肯定沒有Dimensity 9000那么激進(jìn)。

Armv9 CPU IP還附帶了新一代DSU（DynamiQ Shared Unit，集群IP），新的Snapdragon使用該DSU。Qualcomm在這里選擇了6MB的L3 cache，這是平衡跨目標(biāo)工作負(fù)載的系統(tǒng)性能的決定。

至于SLC，Qualcomm提到，該芯片繼續(xù)采用的是4MB cache，內(nèi)存控制器仍然是3200MHz LPDDR5（4x16bit通道）。需要注意的是，與去年的Snapdragon 888一樣，CPU不再能夠訪問SLC，以改善DRAM延遲。這不得不讓人與MediaTek的Dimensity 9000進(jìn)行比較，后者可能DRAM延遲更差，但也為CPU提供高達(dá)14MB的共享緩存，而Snapdragon 8 Gen 1僅提供6MB。這兩個(gè)芯片之間的比較在實(shí)際的量產(chǎn)機(jī)型中還有待觀察。

GPU在過去，Qualcomm的Adreno GPU架構(gòu)在家族和性能水平方面都很容易識(shí)別。特別是在架構(gòu)方面，Adreno 600系列始于幾年前Snapdragon 845中的Adreno 630，但不同于之前從400和500系列的迭代，直到Snapdragon 888系列，一直保持這種高級(jí)別的描述。

Snapdragon 8 Gen 1改變了一切，坦率地說，Qualcomm這次的營銷相當(dāng)糟糕。新的GPU名稱完全刪除了任何型號(hào)，因此不會(huì)立即看得出這是更大的微架構(gòu)轉(zhuǎn)變的一部分，而這種轉(zhuǎn)變過去會(huì)作為新的Adreno系列進(jìn)行營銷。

Qualcomm指出，從非常高的角度來看，新的GPU可能看起來與前幾代相似，但是有很大的架構(gòu)變化，旨在提高性能和效率。Qualcomm給出了并發(fā)處理優(yōu)化等示例，這些優(yōu)化旨在大幅提高現(xiàn)實(shí)世界工作負(fù)載的性能，這些工作負(fù)載可能不會(huì)直接顯示在測試中。另一個(gè)例子是，GPU的“GMEM”在這一代發(fā)生了巨大變化，例如cache增加了33%（增加到4MB），是讀寫緩存，而不僅僅是DRAM流量優(yōu)化的寫回緩存。

峰值性能聲稱提高了30%，或與Snapdragon 888相同的性能降低了25%的功耗。Qualcomm還一反常態(tài)地地評(píng)論了峰值功耗的狀況和市場的現(xiàn)狀。去年，Qualcomm為Snapdragon 888的高峰值GPU功耗進(jìn)行了合理解釋，指出這是廠商方向要求的結(jié)果。可以說，這一策略最終給Qualcomm帶來了相當(dāng)大的負(fù)面影響。而在這次發(fā)布中，我們看到Quaclomm試圖與這種情況保持距離，主要是直言不諱地說，這種峰值性能和功耗數(shù)字的唯一點(diǎn)是廠商希望實(shí)現(xiàn)更高的首輪對(duì)標(biāo)成績。

不幸的是，與Apple不同，Apple實(shí)際上是在相機(jī)處理等瞬態(tài)計(jì)算工作負(fù)載中使用了GPU的峰值性能數(shù)字，目前Android生態(tài)系統(tǒng)只是沒有使用任何GPU計(jì)算的高級(jí)功能。這次承認(rèn)實(shí)際上是對(duì)形勢(shì)的洞察，因?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E9%BA%92%E9%BA%9F9000/">麒麟9000、Snapdragon 888和Exynos 2100以及Tensor Deep-dives等都是如此。這是一個(gè)令人難以置信的愚蠢情況，只要媒體繼續(xù)重視峰值性能數(shù)字，都不會(huì)很快得到解決，因?yàn)樾酒?yīng)商將很難拒絕客戶以這種方式操作方式的請(qǐng)求。

Qualcomm表示，試圖緩解這種對(duì)峰值性能的新關(guān)注的一個(gè)方法是改變GPU性能和功耗曲線的方式。團(tuán)隊(duì)表示，他們已經(jīng)改變了架構(gòu)，試圖拉平曲線，不僅要實(shí)現(xiàn)那些可以說是毫無意義的峰值數(shù)字，而且實(shí)際上還專注于在3-5W功率范圍內(nèi)進(jìn)行更大的改進(jìn)，去年的Snapdragon 888沒有在Snapdragon 865基礎(chǔ)上進(jìn)行顯著改善。

盡管如此，即使相比于Snapdragon 888類似性能的功耗下降了25%，新的Snapdragon 8 Gen 1可能仍然無法與Apple的A14或A15芯片相比。在相同性能水平下，MediaTek的Dimensity 9000也應(yīng)該在明顯優(yōu)于新的Snapdragon，因此Qualcomm選擇的Samsung的4nm節(jié)點(diǎn)，似乎相比TSMC的還是存在著競爭差距。

大規(guī)模ISP升級(jí)

一段時(shí)間以來，一直聽說2022年旗艦產(chǎn)品將進(jìn)行大規(guī)模的相機(jī)升級(jí)，MediaTek和Qualcomm正在描述的下一代SoC的新功能解釋了原因。

Snapdragon 8 Gen 1的ISP的新名稱是Snapdragon Sight，并極大地提高了圖像處理鏈中IP塊的能力。

最大的旗艦功能是，與上一代14bit ISP相比，新的ISP現(xiàn)在每個(gè)通道的色彩深度為18bit。雖然如今移動(dòng)圖像傳感器的ADC仍然只有12bit原生，但新的HDR技術(shù)的引入，如交錯(cuò)HDR捕捉，即傳感器讀數(shù)上的曝光緊隨其后，這意味著新手機(jī)現(xiàn)在能夠更快地捕獲圖像，并將其重新組合成更高的位深結(jié)果。特別是在這里，新的18bit ISP管道現(xiàn)在允許從這些新傳感器上堆疊三個(gè)曝光HDR。

增加的bit深度應(yīng)該允許在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)增加4站（或2^4=16倍的范圍），這非常有助于應(yīng)對(duì)對(duì)比鮮明的環(huán)境和具有挑戰(zhàn)性的照明情況。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了目前任何其他相機(jī)解決方案，能夠以這樣硬件的方式實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，這在一定程度上模糊了過去幾年傳統(tǒng)圖像捕捉技術(shù)和更多軟件定義的計(jì)算攝影方法之間的界限。

事實(shí)上，新的ISP架構(gòu)似乎是將許多現(xiàn)有計(jì)算攝影技術(shù)實(shí)現(xiàn)到固定功能塊中的一種方式：有一個(gè)新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的3AA（自動(dòng)曝光、自動(dòng)對(duì)焦、自動(dòng)白平衡）和人臉檢測塊，聽起來與谷歌的HDRnet驚人地相似。

據(jù)說，通過新的多幀降噪和圖像疊加塊，夜間模式也得到了極大的改進(jìn)，現(xiàn)在可以疊加和對(duì)齊多達(dá)30張圖像，并在這一代細(xì)節(jié)更加精細(xì)。Qualcomm在這里聲稱夜間模式拍攝效果提高了5倍。

進(jìn)一步的改進(jìn)包括一個(gè)新的失真校正塊，現(xiàn)在可以糾正色差，以及一個(gè)硬件視頻Bokeh引擎，能夠以高達(dá)4K的視頻錄制下運(yùn)行。就像Appled A15上的新電影模式，但不限于1080p。

Qualcomm指出，ISP上的所有AI/ML/神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)際上都在ISP本身上運(yùn)行和加速，這意味著它不會(huì)轉(zhuǎn)移到Hexagon專用ML處理塊或GPU上。

需要注意的是，與Dimensity 9000的9Gpixel/s相比，Qualcomm的3.2Gigapixel/s吞吐量指標(biāo)在這里似乎很低，兩者可能在宣傳非常不同的指標(biāo)，MediaTek宣傳的是來自每幀圖像傳感器的低位深度像素的吞吐量，而Qualcomm引用了ISP內(nèi)部的全bit深度像素處理。

在視頻編碼器和解碼器方面，新芯片現(xiàn)在允許8K HDR錄制，但在其他方面似乎與Snapdragon 888媒體塊不相上下。不幸的是，這也意味著還是沒有AV1解碼。Qualcomm不是Alliance for Open Media的成員，而是支持VVC/H.266和EVC，然而，隨著Google和YouTube的積極推動(dòng)AV1，以及Netflix等大規(guī)模采用，Qualcomm仍然不支持2022年機(jī)型中的格式值得懷疑。

AI性能

去年的Hexagon IP塊對(duì)Snapdragon 888來說是一個(gè)很大的變化。當(dāng)時(shí)，Qualcomm從獨(dú)立的DSP/AI架構(gòu)轉(zhuǎn)向一個(gè)更融合的塊，能夠同時(shí)對(duì)標(biāo)量、矢量和張量進(jìn)行操作。今年的迭代是對(duì)這一更大變化的改進(jìn)。Qualcomm指出，在許多變化中，它們將塊的共享內(nèi)存增加了一倍，為較大的ML模型（正在以非?？斓乃俣仍鲩L）提供了更高的性能。

Qualcomm這次沒提到到任何TOPS數(shù)字，而是表示2倍的張量吞吐量性能，標(biāo)量和向量處理的增幅較小。通過硬件和軟件改進(jìn)的組合，他們確實(shí)認(rèn)為與Snapdragon 888相比，性能提高了4倍，當(dāng)然，在平等的軟件基礎(chǔ)上比較兩個(gè)平臺(tái)時(shí)，這個(gè)數(shù)字會(huì)更小。

據(jù)說，這一代AI工作負(fù)載的能效提高了70%，這實(shí)際上更重要，應(yīng)該有助于更苛刻的持續(xù)ML工作負(fù)載。

X65 Modem集成

在網(wǎng)聯(lián)方面，Snapdragon 8 Gen 1非常簡單，因?yàn)樗闪薗ualcomm今年早些時(shí)候宣布為獨(dú)立型號(hào)的X65 Modem IP。

這里的改進(jìn)是，它是一個(gè)兼容3GPP Release 16的Modem，包括上行波載聚合新功能。其他改進(jìn)包括3個(gè)100MHz的載波上Sub-6帶寬為300MHz，并將毫米波帶寬從800MHz增加到1000MHz，使得理論上的下行速度達(dá)到10Gbps的新峰值。

結(jié)論

Qualcomm Snapdragon 8 Gen 1是一個(gè)新的開端，無論是從營銷角度還是技術(shù)角度（盡管細(xì)節(jié)遮遮掩掩）。作為Snapdragon 888的后續(xù)產(chǎn)品，新款芯片CPU采用了新的Armv9架構(gòu)，同時(shí)帶來了非常大的GPU改進(jìn)、大量的新相機(jī)功能和許多其他新功能。

Qualcomm簡化命名的決定沒那么必要。但在從Snapdragon 865過渡到888后，去年的情況實(shí)在有點(diǎn)糟，所以這并不完全出乎意料。真正有些不爽的是減少了技術(shù)細(xì)節(jié)的披露，甚至刪除了GPU、NPU/DSP或ISP的IP的編號(hào)。這種不透明適用于生活方式產(chǎn)品的公司，但不是一個(gè)很好的營銷策略，也不是一家應(yīng)該為自己開發(fā)的技術(shù)感到自豪的技術(shù)公司該選擇的。無論Qualcomm的營銷策略有什么轉(zhuǎn)變，對(duì)我們大多數(shù)讀者來說，重要的是技術(shù)層面的東西。

從技術(shù)上講，Snapdragon 8 Gen 1在許多方面都是一個(gè)更大的升級(jí)。雖然Qualcomm不像MediaTek那么激進(jìn)，但該芯片在CPU配置方面表現(xiàn)非常強(qiáng)勁，具有高達(dá)3GHz的新Cortex-X2大核、2.5GHz的新Cortex-A710中核以及新的A510小核。至少在X2方面，性能指標(biāo)看起來非?？煽?，雖然我們?cè)谖磥韼字軆?nèi)仍然需要更詳細(xì)地調(diào)查能效，但似乎也符合或比預(yù)期更好。

在筆者看來，新的Adreno GPU真的沒有得到應(yīng)有的關(guān)注，因?yàn)檎鎸?shí)情況比宣傳上展示的要復(fù)雜得多。盡管我們?nèi)匀徊豢春肣ualcomm能夠趕上Apple，或者像MediaTek那樣高效，因?yàn)槿藗內(nèi)匀粨?dān)心Samsung 4nm工藝節(jié)點(diǎn)是否能夠縮小與TSMC的差距，但新的架構(gòu)變化是重大的，與Snapdragon 888相比，我們應(yīng)該會(huì)看到性能和能效方面的重大改進(jìn)。

最后，這一代最大的變化在相機(jī)和ISP系統(tǒng)上。過去幾年來，智能手機(jī)相機(jī)在能力和圖像質(zhì)量方面取得了巨大進(jìn)步，在這里，技術(shù)進(jìn)步似乎仍在加速（與SoC的其他方面形成對(duì)比）。Snapdragon 8 Gen 1的ISP現(xiàn)在具有固定功能塊，用于我們過去幾年來開創(chuàng)的許多典型的“計(jì)算攝影”技術(shù)，我認(rèn)為這將為2022年旗艦機(jī)型的廠商實(shí)現(xiàn)更大的相機(jī)能力。因此，雖然SoC的其余部分可以被視為性能或效率的百分比提高，但新的相機(jī)功能預(yù)計(jì)將真正帶來新的創(chuàng)新和體驗(yàn)。

總體而言，Snapdragon 8 Gen 1似乎是Snapdragon 888的可靠后續(xù)產(chǎn)品。這對(duì)Qualcomm來說是最重要的：開發(fā)和交付一款芯片，絕大多數(shù)廠商都可以依靠它來實(shí)現(xiàn)他們的設(shè)備。雖然競爭日趨多元化，也越發(fā)激烈，但想要在市場上趕超Qualcomm的執(zhí)行力也是非常困難的，而8 Gen 1不太可能令人失望。

[參考文章]

Qualcomm Announces Snapdragon 8 Gen 1: Flagship SoC for 2022 Devices — Andrei Frumusanu