芯东西（公众号：aichip001）
文 | 心缘
芯东西11月12日报道，继苹果华为打响5nm芯片商用战的头炮后，今天，三星正式加入这一战局！
在预热将近有1个多月后，三星首次专程为一款移动处理器在上海举办发布会，揭晓由三星和vivo联合研发的5nm移动芯片Exynos 1080的具体细节。
这是迄今唯一一款采用三星5nm工艺的芯片，也是三星首次跻身于最先进商用制程的首批落地战中。截至目前，三星是全球唯一一家兼具5nm芯片生产和设计能力的公司。
▲三星半导体中国研究所所长潘学宝
三星半导体中国研究所所长潘学宝强调说，这是一款专门为中国市场而打造的芯片，具有旗舰级的性能，全面提升了能效、影像能力及电竞游戏体验，将在vivo智能手机首发。
这也是继Exynos 980之后，vivo与三星双方联合研发的第二款移动处理器芯片。
无论是从今日三星公布的性能参数，还是此前泄露的跑分，都展现出Exynos 1080在性能方面的优秀水准，使其有望成为华为麒麟9000的又一劲敌。
▲三星Exynos创新成长路
一、5G下载速率达5.1Gbps，支持2亿像素多摄
三星半导体System LSI市场部副总裁CY Lee在发布会现场提到，受疫情影响，人们在手机上花费的时间越来越多，移动网络使用时间明显增加，可视化沟通及游戏互动社交化成为趋势。
▲三星半导体System LSI市场部副总裁CY Lee
移动设备的未来是什么？在CY Lee看来有三点：一是更快速、多重连接的5G和6G，二是更超高分辨率、多重镜头相机、捕捉更多细节的智能相机，三是设备内置AI，更高率、更强大，以及更便捷的移动计算和ML/NN网络引擎。而半导体技术是推动科技进化、带来更高性能和效率的关键。
紧接着，三星半导体中国研究所所长潘学宝公布了Exynos 1080芯片的全部信息。
该芯片采用了先进5nm EUV FinFET工艺设计，相较上一代，逻辑面积节约30%，效率提高15%，兼具更高性能和更低功耗。
▲三星Exynos近年进化历程
其CPU为八核架构，包含4颗Arm最新Cortex-A78大核和4颗A55小核，时钟速度从上一代2.2GHz提升至2.8GHz，单核性能是上一代的1.5倍，多核性能是上一代的2倍，复杂场景任务切换将更加流畅。
GPU采用最新Arm Mail-G78核，计算核心从原来的5个升级为10个，支持4通道LPDDR4 & 5，该增强型GPU性能是上一代的2.3倍，使得游戏体验更上一层楼。
▲三星Exynos 1080的GPU参数
Exynos 1080的数据传输速率高达51.2GB/s，最大程度提高5G的可连接性、应用程序的AI加速和多媒体的性能。
考虑到游戏耗电问题，Exynos节电解决方案采用Amigo电源管理系统，能实时监控各流程电源消耗情况，优化游戏过程中的总功耗。在打《王者荣耀》的测试中，其电源效率提高10%以上。
▲三星Amigo电源管理系统
集成了三星最新5G调制解调器的Exynos 1080，其5G下载速率达5.1Gbps，相比之下，此前华为公布麒麟9000的Sub-6G下行理论峰值速率达4.6Gbps。
该调制解调器还支持5G和2G GSM/CDMA，3G WCDMA，TD-SCDMA，HSPA和4G LTE中的Sub-6GHz和毫米波频谱，并支持最新的WiFi-6和蓝牙5.2技术。
▲三星Exynos 1080的5G性能
摄像方面，AI加持下的智能ISP最多支持2亿像素的多摄，最多可连接6个图像传感器的信号，且ISP最多可以同时接收三个输入信号，以提供完整的三摄同时操作的支持。
值得一提的是，为实现更强的图像处理能力，Exynos 1080独家定制AISP架构，将NPU强介入到ISP中，在原始RAW域上便可通过机器学习智能调节各参数至最佳值。
Exynos 1080搭载的NPU和DSP专为边缘AI而设计。CY Lee称，未来其NPU将扩展到三星全部Exynos处理器。
基于AI的图像处理能实时监测物体与风景，设备内置AI技术优化白平衡和曝光，色度、对比度、饱和度、清晰度和降噪均得以更好地调整，使得拍摄场景更加自然生动。据潘学宝介绍，效果甚至媲美专业的单反相机。
▲三星Exynos 1080芯片的AI图像处理能力展示
如果监测到文字，Exynos 1080还能进行动态翻译，并弱化文字边缘，使得文字显示的更加清晰。
视频拍摄方面，Exynos 1080支持HDR10+、高动态范围视频技术、原生10位色彩4K UHD视频录制和播放，处理器的显示系统支持FHD+分辨率下高达144Hz的显示刷新率，从而使游戏玩家即使在快节奏的游戏中也能做出快速反应。
此前安兔兔曝光了一款疑似搭载三星Exynos 1080的手机的跑分数据，综合跑分高达693600分，这一数据和此前曝光的麒麟9000跑分（693605分）十分相近。
▲疑似三星Exynos 1080的安兔兔跑分数据
二、都是5nm，三星和台积电有些不一样
三星曾推出几代自研猫鼬CPU内核，但因效果不尽如人意，最终还是选择放弃，重新选择Arm公版架构。得益于近年Arm公版的崛起，如今采用Arm公版的三星、联发科、华为，新一代SoC性能都相当亮眼。
而三星的独特优势在于，不仅具备芯片设计能力，还是全球唯二的5nm晶圆代工厂。过去十年，三星工艺节点持续进化，3nm GAA工艺已在研发中，与全球晶圆代工龙头台积电的差距也正在缩短。
▲三星工艺节点持续进化
由于各家对制程工艺的命名法则不同，相同纳米制程下，并不能对各厂商的制程技术进展做直观比较。比如英特尔10nm的晶体管密度与台积电7nm、三星7nm的晶体管密度相当。
▲全球先进制程技术对比
据中国台湾《经济日报》援引台积电内部消息称，台积电5nm的晶体管密度是其7nm的1.8倍，且全程采用EUV制程，而三星的5nm晶体管密度较其7nm约增加二成，效能不及台积电。
▲台积电5nm策略（来源：台湾经济日报）
但从最近爆料信息来看，晶体管密度更高未必会是优势，反而可能是劣势，采用台积电第一代5nm技术的苹果A14仿生芯片和华为麒麟9000都性能提升缩水，而功耗反倒爆炸，后续必须通过软件优化控制功耗。
而晶体管密度数据略低的三星，相对就不那么容易翻车，良品率估计是其下一步要重点解决的问题。
在这一背景下，三星Exynos 1080能在同一平台上展现出和华为麒麟9000相近的跑分，也可以体现三星在芯片设计方面的功底。
随着摩尔定律趋缓，制程升级愈发接近天花板，对于手机芯片设计商来说，实现性能新突破将更加具有挑战性。
结语：5nm商用战好戏登场
随着三星Exynos 1080落地后，5nm手机芯片对决的大幕已经拉开。
作为智能手机的“心脏”，芯片已经成为各家手机品牌同台比拼的核心竞争力之一。可以看到，采用更先进制程，升级多核CPU、GPU、DSP、AI加速性能，优化计算、拍摄与显示性能，已经成为手机SoC核心玩家持续优化的主要方向。
此外，苹果、华为等走软硬协同路线的玩家，亦通过优化软件来更大程度地挖掘芯片算力。
三星在发布会PPT标注的是旗舰体验，不过此前也有国内知名数码博主爆料称，Exynos 1080定位于中高端市场，三星旗舰手机将搭载的旗舰芯片还在推进之中。
而三星在5nm手机芯片的重磅出击，不仅意味着三星将进一步巩固其在智能手机和芯片设计方面的技术领先地位，再度回归中高端手机芯片主流战场，也展示了三星追赶上来的先进工艺代工实力。
作为全球唯二能提供5nm代工服务的晶圆厂，三星正努力拿下在更先进制程的领先优势，从7nm商用全面落后台积电、到如今缩短与台积电在5nm节点的商用时间差，台积电与三星极有可能在3nm节点上演更激烈的先发争夺战。
除了旗舰芯外，三星Exynos系列处理器的市场正进一步扩张，据韩媒BusinessKorea报道，三星系统LSI业务部称将在2021年向中国智能手机品牌小米、OPPO和vivo供应其Exynos系列处理器。
而随着三星Exynos渗透更多智能手机市场，将为安卓手机厂商带来新的选择，显然也将给高通、联发科造成更大的压力。
▲三星5nm移动芯片Exynos 1080（此视频中的手机为展示用虚拟图片）
