最后一代“猫鼬”?三星Exynos 990走向自研尽头

谢慧华

10月24日，美国加州圣何塞举行的2019三星技术日活动上，三星正式发布了Exynos 990处理器和5G基带芯片Exynos 5123。作为全新的旗舰芯片，三星Exynos 990的出现几乎没有预告，命名也出人意料地和华为麒麟

990“撞车”。不过这不影响它的关注度，因为在高规格的配置外，大家更关心三星移动处理器的未来。

第五代自研核心为何外挂5G基带？

从2019年开始，三星似乎有意在移动处理器上采用全新的命名方式，相对过去更加简化一些。之前，我们就报道过三星首款集成5G基带的次旗舰芯片Exynos 980，此次发布的则是旗舰芯片EXvnos 990。它基于7nm工艺制程，采用双核第五代“Mongoose”（猫鼬）高性能核心，同时拥有双核Cortex A76核心与四核Cortex-A55核心，辅以双核NPU提升AI运算，算力可达10TOPs。GPU方面，三星Exynos990使用了ARM新一代Mali-G77MPll，理论能效比Exynos 9820的Mali-G77 MP12提升20%。

与此前已经整合5G基带的Exynos 980不同，三星Exynos 990仍然需要搭配Exvnos Modem 5123才能实现5G网络。Exynos MOdem 5123基于7nm EUV工艺制程，支持7.35Gbps的最大下载速度，Sub-6GHz下载速度高达5.1Gpbs。4G LTE模式下支持高达3.0 Gpbs的下行链路速度和422Mbps的上行链路速度。

除了能效的提升，三星Exynos990的ISP最高支持6个独立的传感器，并目可以同时处理3个传感器，单镜头最高支持108MP（1亿像素）。此外，它还支持120Hz屏幕刷新率、LPDDR5（2750MHz）、8K 30fDs视频编码/解码、10bitHDR等。

作为推出时间更晚，定位更高的旗舰芯片，三星Exynos 990却在5G基带的设计上选择相对落后的外挂方案，无非是受半导体制程技术的限制。在最新的7nm EUV工艺上，即便是三星也无法同时实现“全新架构+内置5G基带+5G制式全兼容”这三大要求。为了能够集成5G基带，华为麒麟990沿用了麒麟980上就已使用的A76架构，集成的巴龙5000基带放弃了对5G毫米波（mmWave）的支持。而三星Exynos 990则选择了另一种做法：CPU更新到自主设计的第五代Mongoose核心，GPU更新为ARM Mali4377MPll，外挂的Exynos 5123基带支持5G Sub-6GHz和毫米波，实现了“5G全球通”以及高达7.35Gbps的5G联网速率。由于功耗以及PCB“占地面积”更大，Exynos 5123无法整合到主控内部。从这一点来看，5G基带的集成、外挂方案之争还未落下帷幕，在目前的工艺下，性能更强、兼容性更好的外挂方案和功耗控制出色的集成方案都有存在的价值。

超多核GPU路线需调整

在GPU设计上，过去的三星可以说是“堆料狂魔”，通过堆砌核心数量、降低单核频率，三星Exynos芯片得到了游戏性能高、功耗低的美誉。在Exynos 8895上，三星甚至采用了20核心Mali G71配置，GPU总面积为32 mm²。和财大气粗的三星相比，其他厂商在使用ARM核心时只能换种方式，采用中等核心数量、拉高单核频率来榨取性能，然而这种方式需要付出极大的功耗代价。

针对这种情况，从Mali-（372开始，ARM通过将功能模块和执行引擎整合到更少的“内核”中来提高内核的性能密度，进而显著改善GPU的单位面积性能。Mali-4372相比Mali-G71性能提升幅度高达140%，Mali-G76性能又比Mali-G72提升70%，到了全新架构的Mali-G77上，其性能相比前代又提高了140%（均为等功耗条件下）。正是由于Mali G77核心规模的扩充，Arm决定将Mali G77的最大核心数量下调至16核心。三星Exynos990也适当地减少了GPU多核心数量，改为Mali-G77MPll。即便如此，在相同功耗的前提下，它的性能还是胜出了前代Mali-G76MP12多达20%。

最后的“猫鼬”，但Exynos不会消失

自2010年以来，三星Exynos移动处理器一直在寻求采用自家定制的ARM核心架构，打造可与苹果A系列处理器、高通骁龙处理器在性能和复杂程度上相媲美的产品。从2015年的第一代Mongoose核心开始，三星已经推出了五代定制ARM核心，但种种迹象表明三星Exynos 990上的M5核心很有可能是最后一代产品。发布Exynos990时，三星甚至没有提及M系列核心，只是简单地提到ExVnos 990除了使用了从ARM那里获得授权的A76和A55核心外，还有两个“强大的定制核心”。

CPU性能方面，三星表示自己最新的Exynos 990处理器的核心性能比上一代产品提升了20%。如果按照年初Exynos 9820和高通骁龙855相当的表现来看，20%的提升已经足以让三星Exynos 990达到与高通骁龙855 Plus媲美的水平。但和苹果A13处理器相比，三星Exynos 990的CPU性能依然落后，且差距逐渐加大。

另—方面，受种种原因限制，三星Exynos处理器仅在销往国际和韩国本土市场的三星Galaxy S和Note系列高端机型上使用，面向美国、日本和中国市场销售的产品中使用的则是高通骁龙处理器。长久以来，三星Exynos处理器存在的意义更多是展示三星研发实力。随着Galaxy S系列、Note系列等高端旗舰手机的销量逐渐走低，三星继续将更多的研发资金和精力投入到定制M核心架构上，不仅没有带来回报，还变得越来越没有意义。

11月5日，三星宣布将于12月31日关闭在美国的芯片研发中心——奥斯汀半导体工厂研发部门，并解聘部门的290名员工。三星发言人Michele Glaze对于裁员表示遗撼，但会妥善安排受影响的员工。他强调此举是放眼和评估未来业务做出的艰难抉择。相关数据显示，三星在奥斯汀研发项目上已经投入了170亿美元，但收效并不理想，没有和苹果一样走出一条高度自研的道路，也没能和高通骁龙、华为海思等同级别产品拉开实质上的差距。随着三星关闭自研CPU核心，下一代三星Exynos处理器或回归到ARMA77公版大核。

放弃CPU自研核心后，三星将投入更多的精力和资金在其他領域。众所周知，三星于2019年6月份宣布与AMD达成战略合作，后者将Radeon图形处理技术授权给三星，用于智能手机终端。目前，三星手机使用的GPU还是ARM公司研发设计的Mali GPU，在跟AMD达成技术授权协议后，三星很可能自行研发基于ARM架构、采用RadeonGPU的Exynos芯片。AMD首席执行官苏姿丰博士也表示，AMDRadeno图形处理技术在电脑、游戏机、云端等市场上已经有大幅度增长。与三星达成战略合作后，预计将会加速推动手机GPU的创新步伐。

三星的系统LSI芯片目前也在努力保持在众多生产厂商工艺中的领先地位。三星表示正在加强系统LSI方面的中国市场芯片业务量，通过较高的性价比来保证中国市场的芯片代工业务份额，并通过增加对ODM厂商以及其他中国本品牌客户的销售来增加在低端市场的市场份额。

AI作为三星电子未来成长事业之一，也是重点投资领域。三星电子为进行AI研究，去年在韩国、美国、英国、俄罗斯、加拿大等地设立AI研究中心，并聘请美国普林斯顿大学、哈佛大学中的教授、专家，强化研发底蕴。在发布Exynos 990时，三星就重点介绍了负责AI相关运算的双核NPU+DSP部分。按照三星的说法，新旗舰的AI算力可达10TOPs以上，比上代旗舰高了五倍还多，很可能成为目前已知AI性能最强的移动SoC。为了强化NPU技术实力，三星系统LSI事业部与三星综合技术院展开一系列研发合作。未来三星NPU的应用范围将扩展到汽车处理器，为车载信息娱乐系统（1vI）和高级驾驶员辅助系统（ADAS）提供动力，以及针对大数据处理优化的下一代数据中心。

写在最后

放弃自研Mongoose核心，对三星而言不过是在移动处理器战略上做出的一个调整，并不会产生伤筋动骨的影响。扬长避短，或许对三星是最好的选择。5G在前，手机行业正进入下一个技术分水岭，三星退一步进三步的举动，更像是敏锐地察觉到市场变化做出的调整，手机产业链中上游将掀起波澜。