国产 5G 手机芯片之梦:虎贲 T7520
原创2020-02-27 12:44

国产 5G 手机芯片之梦:虎贲 T7520

由于这两年的贸易风波,很多人都觉得中国必须有自研的芯片。


而总部位于上海的紫光展锐,在去年分别发表了他们的首款 5G 基带芯片春藤510、以及人工智能芯片虎贲 T710 后,今年分别发表了基于上述组合的手机 5G 解决方案 T7510,以及全新的手机 SoC  芯片虎贲 T7520。这是紫光展锐第一颗集成 5G 基带的 SoC 芯片,也成为目前唯一由中国大陆厂商推出的市售 5G SoC 芯片厂商(华为海思仅支持自家手机)。


集成 5G 基带的 SoC 芯片


手机的系统芯片 SoC,是一种高度集成的芯片,其芯片设计也与一般电脑有点不同。


虎贲 T7520(渲染图)


一般电脑需要安装大量的功能芯片,例如中央处理器 (CPU)、图像处理器 (GPU)、图像讯号处理器(ISP)、Wi-Fi 模块等等等。但由于手机由于远比一般电脑要小巧,无法安装大量功能芯片,故此需要把这一大堆芯片功能打包在一起,通过纳米级别 (nm) 的超微型工艺,集成在一块小小的芯片里,这就是所谓的系统芯片 (System-on-the-Chip),简称 SoC。


当我们把功能模块集成化在一块小芯片里,就能减少了芯片组的总面积,藉此减少发热量、也能同时降低功耗。此外,用用 SoC 芯片就能减少芯片占用的手机机体空间,让厂商可以安装更容量更大的电池。但目前全球的 SoC 手机芯片当中,苹果 iPhone 的 SoC 芯片需要外挂 4G 基带芯片 (Baseband Processor),而本来使用集成 4G 基带的高通,在最近的 5G 高端 SoC 里,反而把 5G 基带剥离出来外挂,更引来不少争议。


因此,近年的 SoC 是否有集成 5G 基带,成为了被受关注的问题。而虎贲 T7520 SoC 手机芯片,则集成了新一代紫光展锐马卡鲁 5G 基带的 SoC 手机芯片,也成为继高通、三星、联发科和华为后,全球第五家自主研发,集成 5G 基带芯片的 SoC 芯片厂商。


虎贲 T7520 架构


紫光展锐将虎贲 T7520 定义为中端手机芯片,使用了 4 个 A76 大核、 4 个 A55 小核的设计,并集成四个 Arm Mali-G57 GPU 图形核心、内存支持 2×16-bit LPDDR4X 2133MHz、存储则支持 eMMC 5.1 及 UFS 3.0。此外,它采用 4 核 ISP 架构,并搭载自主研发的影像引擎 Vivimagic 6.0,支持 4K 60 帧视频录制,最高支持 1 亿像素超高分辨率,以及 120Hz 屏幕刷新率。


而在 5G 基带性能上,虎贲 T7520 搭载了紫光展锐全新马卡鲁 2.0 平台技术,号称是“全球首款全场景覆盖增强5G基带”,支持中国的 5G Sub-6 频段、以及支持 Sub-6 频段的载波聚合技术。此外,它也采用 NSA/SA 双模组网、2G 至 5G七模全网通、双卡双 5G、以及 VoNR 5G 通话等最新款的标准和技术。



首个采用 6nm 技术的中端手机芯片


下图是几款中端 SoC 手机芯片的比较,请注意高通及华为尚未推出新一年度的新品,此外,由于华为麒麟 810 不支持 5G,所以并没有列出 5G 速率。从硬件配件上看,虎贲 T7520 并没有使用 Arm 最新款的 Cortex-A77 以及 Mali-G77,在 5G 速率上也没有太大优势。



但作为 2020 年度的中端手机芯片,虎贲 T7520 的最大亮点,是赶上了台积电 (TSMC) 的 6nm EUV 制程。对于手机芯片来说,制程愈小、耗电量愈低,能提升性能的空间也愈多。



相比今年大部份手机在采用的 7nm 制程,虎贲 T7520 所采用的台积电 6nm 制程,晶体管密度提高了18%,可以让芯片晶体管数量(重要的芯片性能指标)增加 18%,芯片功耗降低 8%,并在人工智能的优化下,可提供比竞争对手更长的续航时间(上图)。


值得注意的是,高通和华为还未宣布其新一代中端芯片新品,但高通全新的 X60 基带芯已用上 5nm 制程,未来高通的骁龙 775 及华为的麒麟 820,也很有可能用上 5-6nm 制程,减少了虎贲 T7520 的优势。紫光展锐表示 T7520 会在年内量产,估计可以争取到一定的时间。



虎贲 T7520 的另一重要亮点,是其人工智能处理能力。


去年紫光展锐推出的的虎贲 T710 人工智能处理器,曾在苏黎世联邦理工学院 AI Benchmark 跑分登上榜首。而今年的 T7520 集成了新一代的神经元处理器 (Neural Process Unit, NPU) ,号称“NPU 大幅领先竞品”,甚至比竞品旗舰芯片要强。而且 T7520 在能效上也比上一代提升了 50%,根据紫光展锐的数据,T7520 在人工智能上的能效,也比竞品旗舰要高出不少(上图)。



国产手机芯片之梦


虽然说早前大陆国内并不是没有自研的 SoC 芯片,但要集成 5G 基带的国产 SoC,暂时只有华为海思一家(虽然华为目前也是通过台积电代工)。其它品牌的国产手机想要推出 5G 手机,只能通过高通或联发科的 5G 方案。现在,紫光展锐推出了这块虎贲 T7520,国产手机终于可以有更多的选择。


但是,事情并没有这么单纯。小米的雷军曾谈到芯片是手机科技的制高点,小米想成为一家伟大的公司,必须要掌握核心技术,所以早前据消息指,小米已重启芯片业务,虎嗅早前也报道过 OPPO 亦有一个自研芯片的“马里亚纳计划”,而 vivo 也被指准备与三星合作定制芯片甚至有消息指挖角挖到紫光展锐那儿了。


近年,手机产业的竞争渐趋白热化,苹果和华为就依仗了自研的芯片,取得极大的优势。对于 OPPO、vivo 和小米等国产厂商来说,它们需要的不仅是“国产”的芯片,更多的是“定制”的、甚至是“自研”的芯片。只有足够的芯片自主能力,才能针对自家产品的特性,打造最优的用户体验,此外,也只有足够的芯片自主能力,才能生产出最具差异化的产品。


但更尴尬的是,目前中国的芯片业仍处理起步的阶段,很多像 5G 基带、神经元处理等技术,绝不是可以单凭手机公司一家之力,在短时间之内攻克。而专研国产手机芯片的公司,没有手机公司在出货量的支持,也难以持续验证自己的技术、也不容易在经济上获得足够支持。


未来的国产手机芯片之路,仍然非常漫长。


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