拿下10项全球第一！联发科天玑9000到底有何过人之处？
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2021-11-20 13:14
11月19日早上6点，联发科面向全球媒体召开2021年度高管媒体会，正式发布了2022年度旗舰5G SoC——天玑9000，并且带来了10项全球第一，直接对标苹果A15以及高通即将发布的骁龙989，全力冲击高端旗舰智能手机市场。
早在2019年11月，联发科发布旗下首款高端旗舰5G SoC芯片——天玑1000之时，在联发科的倾力打造之下，天玑1000就曾一口气拿下了十多个全球第一，成为了当时“全球最先进的旗舰级5G单芯片”，由此也开启了联发科进军高端旗舰机市场的大幕。此后接连推出的天玑1000＋和天玑1200系列也在高端旗舰市场获得了一定的成功，但是似乎并没有达到联发科的预期。
此次，联发科并没有按照以往的命名规则，将其2022年度旗舰5G SoC命名为“天玑2000”，而是直接采用了天玑9000的命名，这个命名跨度之大，也直接反应了天玑9000相比此前的天玑1000系列来说，性能提升之大！
这一次，天玑9000系列也直接拿下了十项全球第一！
●全球首款基于台积电4nm工艺的5G SoC
●全球首款采用Cortex-X2 CPU内核的5G SoC
●全球首款采用Mali-G710 GPU内核的5G SoC
●全球首款支持LPDDR5x 7500Mbps的5G SoC
●全球首款支持320MP摄像头的5G SoC
●全球首款支持3-cam 3-exp 18bit HDR的5G SoC
●全球首款支持8K AV1视频播放的5G SoC
●全球首款支持下行3×100MHz三载波聚合的5G SoC
●全球首款支持3GPP R16上行增强型的5G SoC
●全球首款支持蓝牙5.3的5G SoC
下面，我们详细的来对天玑9000进行解析。
全球首发台积电4nm工艺
联发科天玑9000首发采用了台积电4nm（N4）工艺，该工艺是基于此前的台积电5nm（N5P）工艺的改进版。不过，台积电似乎并未具体公布过其N4工艺的相比前代具体的提升的指标。
不过，根据台积电近期公布的新的N4P工艺的指标显示，N4P工艺相比最初的N5工艺可提升11％的性能或提升22％的能效、提升6％的晶体管密度，而对比N4可将性能提升6.6％。
简单换算之下，可以得知N4工艺相比最初的N5工艺，大概有4%左右的提升。
另外，需要指出的是，N4是依然是属于5nm家族，与此前的5nm有100%的IP相容性，使得客户能够沿用5nm工艺既有的设计基础架构、加速产品的推出。
之前的信息也显示，原本天玑9000似乎是计划采用5nm工艺的，之后联发科重新修正了产品线路图，改成了最新的台积电4nm N4工艺。
需要指出的是，高通即将发布的2022年度旗舰移动平台——骁龙898预计将会采用三星4nm工艺，不过按照三星以往的技术指标，其4nm工艺的实际效能大概与台积电的5nm N5P工艺相当。这也使得联发科得以在芯片的工艺制程上相比骁龙898可以具有一定的优势。
全球首发Cortex-X2超大核
在CPU内核方面，联发科天玑9000全面升级了Arm最新推出的ARMv9指令集架构的CPU IP核，并全球首发采用了Arm Cortex-X2超大核。
根据Arm此前公布的数据，Cortex-X2相比于Cortex-X1整数性能提升了16%，机器学习性能则是其两倍，是其性能表现最优的 Armv9 CPU，可跨高端智能手机和笔记本电脑。
具体来看，天玑9000的CPU采用了一颗主频3.05GHz的Cortex-X2超大核、三颗主频2.85GHz的Cortex-A710大核、四颗Cortex-A510效能核心。按照联发科的说法，天玑9000的CPU性能相比目前的安卓旗舰（不清楚这里指的是骁龙888），性能提升了35%，能效比提升了37%。
另外，天玑9000的CPU部分还配备了6MB的系统缓存和8MB的三级缓存，共计14MB的缓存设计，性能相比8MB的缓存设计提升了7%，带宽的消耗减少了25%。
同时，天玑9000的14MB的缓存容量水平也已经达到了Intel笔记本CPU的级别。不过，这里需要指出的是，根据Arm的资料，Cortex-X2的三级缓存容量的设计就是8MB，比Cortex-X1增大了一倍。
在具体的CPU单核性能方面，联发科表示，天玑9000的Specint2k6的成绩相比目前的安卓旗舰CPU高出了35%，GeekBench 5.0的成绩相比目前的安卓旗舰CPU高出了10%。
在多核性能方面，天玑9000的GeekBech 5.0测试成绩已经超越了2020年度旗舰级CPU（这里应该指的是苹果A14，其成绩也确实在4000＋左右）的水平，达到了与2021年度旗舰CPU（这里应该指的是苹果A15）接近的水准。而目前的安卓旗舰（骁龙888）则更是被甩在了身后。
从主流的各类应用的启动速度测试来看，天玑9000相比目前的安卓旗舰CPU要快16%-55%。
全球首发Mali-G710 GPU
天玑9000首发采用了Arm最新推出的Mali-G710 GPU。根据Arm的说法，Mali-G710是Arm有史以来性能最强的GPU，主要面向希望获得更好、更长时间的娱乐体验高端智能手机，可提供强大的图形计算密集型体验，如AAA级高保真度游戏。
与上一代Arm Mali-G78 （ISO 工艺） 相比，Mali-G710 在性能上提升了20%、能效提升了20% 和机器学习 （ML）性能提升了35%。
天玑9000此次配备了10核心的Mali-G710 GPU，再加上台积电4nm工艺的加持，相比目前的安卓旗舰级处理器的GPU性能提升了35%，能效比也提升了60%。
需要指出的是，今年10月，联发科推出基于Vulkan扩展的移动端光线追踪SDK 解决方案，而基于Mali-G710 GPU的强大性能，天玑9000也将成为首款支持移动端光线追踪游戏体验的5G SoC。
在具体的游戏性能表现方面，基于流行的沙盒游戏，在设置60帧/秒的画质下，基于5G网络运行24分钟，可以看到，天玑9000与2021年度的智能手机旗舰处理器（苹果A15）都只有在前4分钟维持在了60fps，之后帧率就开始出现下滑，但是天玑9000的平均帧率表现要比后者更好。
另外在各类主流的游戏测试当中，不论是设置120fps或90fps，天玑9000都能以最高帧率和质量运行。相比之下2021年度的旗舰处理器只能维持在60fps以上。
全球首发支持LPDDR5X 7500Mbps内存
今年7月，JEDEC固态技术协会发布了针对“第 5 代低功耗双倍速率”(LPDDR5)DRAM 存储器JESD209-5B标准。作为针对 LPDDR5 标准的更新，其专注于性能、功耗和灵活性的改进，以及新增可选的 LPDDR5X 扩展规范。LPDDR5X旨在简化体系结构和提供更高的带宽，以支持5G增强通信性能，并服务从汽车到高分辨率增强现实/虚拟现实/AI边缘计算等应用场景。
目前三星和美光都已推出了新的LPDDR5X内存。根据三星的介绍，其LPDDR5X内存采用了14nm工艺，功耗减少20%，速率可达8.5Gbps，比上一代产品LPDDR5的运行速度6.4Gbps约快1.3倍，同时最高容量可高达64GB。
根据联发科的数据显示，相比LPDDR5 5500Mbps，LPDDR5X 7500Mbps带宽提升了36%，功耗降低了20%。
那么性能更强、功耗更低的LPDDR5X对于智能手机来说，自然也能够带来更好的体验以及更长的续航。
安兔兔跑分超100万分
得益于台积电4nm工艺、Cortex-X2超大核、Mali-G710、LPDDR5X的加持，使得天玑9000的综合性能有了非常大的提升。
正如之前网上曝光的那样，天玑9000的安兔兔跑分超过1000000分，达到了创纪录的1007396分（比之前曝光的1002220分还要高），这个得分即便是相比目前安卓阵营最强的基于骁龙888 Plus的手机的安兔兔跑分都要高出10万多分。相近经过后续的优化之后，这一成绩有望进一步提升。
另外，在天玑9000的整体功耗表现方面，联发科给出的数据显示，相比目前的安卓旗舰CPU，天玑9000在待机状态下功耗可降低40%，在播放多媒体的状态下功耗可以降低65%，在游戏状态下功耗可以降低25%。
APU 5.0来了
AI功能是近年来联发科极为重视，也是一直持续发力的方向。在2019年天玑1000系列发布之时，就搭载了全新的APU 3.0架构，首度采用了2个NPU大核+3个NPU小核+1个微小核的多核架构。凭借APU 3.0带来的AI性能上的提升，联发科天玑1000也成功登上了当时苏黎世理工学院的AI Benchmark第一名的宝座。
而此次发布的天玑9000系列，跳过APU 4.0，直接用上了APU 5.0，这也反应了全新的APU 5.0所带来的在AI性能上的巨大提升。
根据联发科公布的数据显示，天玑9000所搭载的APU 5.0拥有4个高性能NPU核心和两个NPU小核，相比前代的APU 3.0来说，AI性能直接提升了400%，能效比提升了400%。
与2021年度的旗舰处理器相比，联发科APU 5.0的AI性能提升了66%，能效比也提升了31%。
在目标检测与图像压缩的相关AI性能测试当中，相比2021年度的旗舰处理器，天玑9000的AI性能提升了49-92%，能效比提升了14-72%。
在苏黎世联邦理工学院的AI Benchmark v4测试中，天玑9000的AI性能相比谷歌最新推出的集成了edge TPU单元的Tensor处理器的AI性能也高出了16%。
在其他的一些AI性能及能效测试项目的对比当中，天玑9000的AI性能相比谷歌Tensor超出了47-203%，能效比方面也有着19-147%的提升。
全球最强的多媒体性能
天玑9000此次在多媒体性能上也带来了巨大的提升。不仅带来了第七代的Imagiq ISP， 全球首发支持3.2亿像素的拍摄能力，这也是全球首款3-core 3-exp HDR-ISP，可同时支持三个3.2亿像素的摄像头拍照以及4K 3-exp HDR视频拍摄。
在视频编辑码方面，天玑9000可以支持8K视频的编辑码，同时天玑9000也是全球首款8K AV1视频回放的。
在显示方面，天玑9000可支持WQHD＋分辨率下的144Hz刷新率或FHD+分辨率下的180Hz刷新率，支持HDR10+ Adaptive。
具体来看天玑9000的第七代的Imagiq ISP，每秒90亿像素的处理能力，相比第六代的Imagiq ISP吞吐量增加了2倍，视频降噪能力提升了10倍。
凭借第七代的Imagiq ISP，天玑9000全球首发实现了硬件级的支持3个摄像头同时拍摄，及同时处理18bit HDR视频，且三摄均支持三重曝光。支持每秒270帧的视频拍摄。
联发科表示，三重曝光的HDR视频，更加接近人眼的动态范围。结合联发科创新的人工智能视频架构——基于高能效的APU的视频流引擎（VSE），拍摄视频时对于带宽的需求可降低17%，延迟也能降低33ms。
得益于第七代的Imagiq ISP与APU 5.0的加持，在拍照效果方面天玑9000相比2021年度旗舰处理器有着非常明显的提升。
△夜景拍摄效果对比
△暗光拍摄效果对比（注意背景的细节）
△运动抓拍效果对比
5G性能大度提升
在今年年初的时候，联发科就发布了其第二代5G基带芯片M80。根据官方的介绍，M80支持mmWave和Sub-6GHz 5G频段，最高下行速度为7.67Gbps，上行速度为3.76Gbps。另外M80还支持动态频谱共享（DSS），支持双5G SIM卡、双5G NSA和SA网络、双VoNR，支持C-DRX节能管理技术，集成了BWP动态带宽调控技术，支持联发科特色的5G技术。
不过，M80是独立的5G基带芯片，如果要将其集成到SoC当中，必然需要进行一些改变。
根据联发科的介绍，天玑9000支持最新的3GPP R16标准，全球首发支持下行3×100MHz三载波聚合，下行速率可达7Gbps，相比双载波聚合，速度提升到了原来的1.5倍。同时天玑9000还全球首发支持R16标准下上行增强型功能，上传速度相比R15标准下提升了3倍。不过具体的上行速率没介绍，应该与M80的3.76Gbps上行速率相近。另外，天玑9000并不支持毫米波频段。
另外，天玑9000还支持联发科5G UltraSave 2.0省电技术，相比2021年度的旗舰处理器的5G基带，天玑9000在常规连接模式下功耗要低32%，在高速传输模式下功耗也要低27%。
作为对比，联发科称2021年度的旗舰级处理器是基于R15标准的，只支持双载波聚合，最大下行速率为4.9Gbps（天玑1200在Sub-6GHz网络之下，5G的下行峰值速率为4.7Gbps，所以这里的2021年度的旗舰级处理器不是联发科自己的天玑1200，应该对比的是iPhone 13系列外挂的骁龙X60基带），不支持R16标准下的上行增强功能，也没有相应的针对5G的省电技术。
连接能力全面提升，全球首发蓝牙5.3
在无线联网方面，天玑9000支持目前最新的WiFi 6E，相比前代的WiFi6，它除支持5GHz频段160MHz信道外，还在6GHz频段新增了多至1200MHz的频谱资源，使得无线传输能力大增,目前最高速率可达3.6Gbps，比WiFi 6更快了1.5倍，而且延迟更低。
天玑9000还全球首发支持了最新的蓝牙5.3标准。蓝牙5.3是蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)于今年7月13日正式发布的最新蓝牙核心规范，该版本对低功耗蓝牙中的周期性广播、连接更新、频道分级进行了完善，通过这些功能的完善进一步提高了低功耗蓝牙的通讯效率、降低了功耗并提高了蓝牙设备的无线共存性。同时蓝牙5.3版本还通过引入新功能进一步完善了经典蓝牙BR/EDR的安全性。
此外，在卫星定位方面，天玑9000可支持美国GPS(L1，L5)、欧洲伽利略（E1、E5a）、俄罗斯GLONASS、印度NavIC、日本QZSS等全球卫星定位系统。
综合来看，天玑9000整体的规格和性能表现，已大幅领先于目前的安卓旗舰机所搭载的高通骁龙888系列，并且即便相比高通即将发布的骁龙898也毫不逊色（规格与骁龙898也极为接近）。看来，联发科天玑9000将会在接下来的旗舰机市场与高通骁龙898正面竞争，一较高下。
虽然在此次发布会上，联发科并未请来相关客户助阵，也并未透露哪家厂商会采用。但是根据爆料显示，vivo、realme、小米、OPPO、三星、摩托罗拉、一加等都将成为首批搭载天玑9000的厂商。
联发科智能手机业务同比增长了113%，天玑系列站稳中高端市场
自2019年底联发科5G品牌“天玑”及首款产品天玑1000系列发布以来，联发科凭借天玑系列5G SoC在全球5G中高端市场收获颇丰，特别是今年全球缺芯的大背景之下，表现尤为出众。
根据研究机构构Counterpoint Research公布的数据显示，在今年二季度联发科在智能手机市场的AP/SoC出货居全球第一，市场份额已经达到了43%，远超排名第二的高通的24%的市占率，与联发科去年同期的26%的市占率相比，增长了17个百分点。足见联发科智能手机芯片出货今年增长之迅猛。
联发科官方公布的资料也显示，天玑系列芯片已经成功被全球众多的智能手机品牌以及运营商所采用。
通过联发科的财报，我们也能够看出天玑系列确实获得了成功。根据联发科财报显示，其2019年的营收约为80亿美元，预计今年营收将达到170亿美元，增长了几乎一倍。同时，从净利润方面来看，联发科预计其2021年的净利润将达到2019年的5倍。
具体到联发科2021年前三季度各项业务的营收占比以及增长率来看，智能手机业务占比依然是最高的，达到了57%，同比增长率更是高达113%，成为了所有业务当中营收同比增长最高的业务。这一点也反应了天玑系列5G SoC所带来的巨大营收增长。
这里需要指出的是，今年二季度联发科智能手机芯片出货份额由去年的26%增长至43%，如果全年按这个比例来估算的话。大致可以得出，2021年联发科智能手机芯片相比去年增长了约65%左右，但是其智能手机芯片业务的营收却同比增长了113%，这反应了联发科手机芯片的平均单价（ASP）在快速提升。这一方面或许可以归于今年缺芯导致的涨价，但是更多的还是要归功于联发科天玑系列5G SoC成功站稳了中高端5G智能手机市场。
对于天玑系列的成功，芯智讯认为主要有以下几个方面：1、联发科持续加大的手机芯片的研发投入和资本支出（近几代产品都采用了最新的IP和最先进的工艺制程），推动天玑系列产品力的持续提升，天玑品牌被消费者逐步认可；2、全球晶圆代工产能紧缺，导致众多的手机芯片厂商的主控SoC周边套片缺货，联发科依靠早期的预判及自身的供应链管控能力很好的缓解这一问题，相比之下高通则受到了较大影响；3、骁龙888系列前期出现的发热问题的助攻；4、国产手机厂商为降低对于高通依赖，加大了对于联发科芯片的采用。
据联发科透露，其2021年的研发投入将超过33亿美元，主要投向高性能计算、无缝连网、低功耗，先进制程以及封装技术。联发科表示，未来其将继续加大研发投入。
对于此次发布的天玑9000，联发科认为，其旗舰级解决方案，在高端市场将有着巨大的增长机会。
对于未来的发展，联发科副董事长暨首席执行官蔡力行表示：“云计算持续成长，终端设备也倍数成长，低功耗的需求会越来越高。我们在边缘计算和连网方面拥有领先地位（每年出货超20亿台连接的低功耗边缘设备），例如提供卓越游戏体验、暗光拍照和录像、8K电视/显示以及Wi-Fi相关技术的各式应用等，这也都是元宇宙所需的技术元素，以上是我们现在及未来成长的基础，带给我们很多的机会，所以对未来成长很有信心。”
作者：芯智讯-浪客剑
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