「芯片」概念大出圈的2020年,这十大芯片值得被记住

百家 作者:OFweek 2021-01-06 21:53:18 阅读:253

2020年,是「芯片」概念大出圈的一年,这一年,几乎人人「谈芯」,从移动SoC到PC芯片,再到量子计算芯片,这种小小的元器件带给了科技界乃至全社会太多太多的话题与争论。

在本文中,OFweek维科网为您盘点2020年最受关注的十大芯片产品,一起来看看。


苹果PC平台M1芯片

11月11日凌晨,当中国人都守着各大电商平台双十一活动准备「趁机省些钱」的时候,苹果在其总部Apple Park发布了旗下首款自研PC平台基于Arm架构的芯片——M1,同时,也发布了搭载M1的最新MacBook Air。

图片来自苹果官方

M1芯片采用5nm工艺,官方称其CPU性能和GPU性能比此前的笔记本芯片都要快。

据日经评论引用消息人士的说,苹果要求供应链在2021年初先行生产250万部Apple Silicon MacBook(即搭载M1芯片版的Mac)产品。对于「脱离英特尔处理器」后,苹果在PC端转向自研Arm架构芯片推出的第一款产品,这个早期备货量不可谓不大。而这款Mac上市后,也确实引来了好评如潮。

这个换芯的举动,对苹果而言确实可谓意义重大。一方面,苹果有望借此进一步统一自家产品生态,让iPhone、iPad、MacBook、iMac等产品完成生态闭环,给用户带来更无缝的使用体验。另一方面,M1芯片的示范效应和市场影响,也可能成为深刻改变PC市场格局。

编辑点评:事实上,这不是苹果第一次「换芯」操作了。

1994年起,苹果就一直使用IBM和摩托罗拉联合生产的PowerPC芯片。一开始,这个系列芯片确实比英特尔生产的芯片更快,苹果也曾在自己的广告中吹捧过这一点。但当乔布斯1996年底重回苹果时,它已开始落后。为此,苹果计划转投英特尔的怀抱。但换芯片并不容易,相当于要重新编写整个操作系统。苹果硬把这个事情给做下来了,结果也成就了后来苹果PC产品线的市场成就。

此次再从英特尔转向自研Arm架构芯片,相信同样将给产业界带来巨大而深远的影响。


英特尔第二代低温量子计算控制芯片Horse Ridge II

12月4日,在其研究院开放日活动上,英特尔推出了第二代低温控制芯片Horse Ridge II,这标志着英特尔在突破量子计算可扩展性方面取得又一个里程碑。

据悉,Horse Ridge II的设计基于第一代SoC产生射频脉冲以操纵量子位状态的能力,也称为量子位驱动(Qubit Drive)。它引入了两个额外的控制功能,从而可以将外部电子控件进一步集成到在低温制冷机内部运行的SoC中。

Horse Ridge II的新功能包括:量子位读出(Qubit readout)、多门控脉冲(Multigate Pulsing)等。

Horse Ridge II使用英特尔22nm低功耗FinFET技术,其功能已在4开尔文温度下得到验证,这将大大降低量子系统制冷的难度。

英特尔的低温控制研究重点,是致力于让控件和硅自旋量子位达到相同的工作温度水平。正如Horse Ridge II所展示的那样,这一领域的不断进步,代表了当今大力扩展量子互连所取得的进步,也是英特尔实现量子实用性长期愿景的关键要素。

编辑点评:据了解,可扩展性是量子计算的最大难点之一。相比于一代,Horse Ridge II支持增强的功能和更高集成度,以实现对量子系统的有效控制。新功能包括操纵和读取量子位状态的能力,以及多个量子位纠缠所需的多个量子门的控制能力。

早期的量子系统使用室温电子设备,这些设备由很多同轴线缆连接到稀释制冷机中的量子位芯片。考虑到制冷机的外形规格、成本、功耗和热负荷,这种方法无法扩展用于大量量子位。借助一代Horse Ridge,英特尔迈出了应对上述挑战的第一步,大大简化了各项需求,英特尔用高度集成的SoC代替了这些笨重的仪器,从而简化了系统设计,并使用复杂的信号处理技术来加快设置时间,改善量子位性能,并让工程团队能够有效地将量子系统扩展到更大的量子位数。

凭借Horse Ridge II,英特尔继续在量子低温控制领域引领创新。


北斗三号消费级导航定位芯片HD8120

11月23日,在第十一届中国卫星导航年会上,华大北斗发布了新一代北斗三号消费级导航定位芯片:HD8120。

据悉,HD8120重点面向消费类应用市场,在支持多系统GNSS接收的同时专注北斗三号信号,以优异算法提升各种复杂场景下定位可用性及定位率,运行功耗和待机功耗表现优异更加适合功耗敏感应用市场,采用高集成度设计使外围器件更加简洁、方案成本更低。

HD8120芯片刷新了消费级导航定位GNSS芯片的性价比。

据官方说法,北斗卫星导航系统核心器件国产化率已经达到了100%。北斗卫星导航系统工程总设计师杨长表示,北斗三号全球卫星导航系统正式开通以来,全球定位精度优于10米,测速精度优于0.2米/秒,授时精度优于20ns。北斗已成为全球最强大的全球卫星导航系统,出口至120多个国家和地区,比如新加坡、柬埔寨等,可以提供国际搜救、地基增强服务等6类特色应用。

支持北斗导航的终端方面,2020年上半年申请入网支持北斗定位的智能手机达到80%,华为、小米、OPPO、vivo等品牌大部分机型均支持北斗功能。

编辑点评:2020年7月31日,北斗三号全球卫星导航系统正式开通,更新的技术、更优的信号、更高的精度为北斗系统应用性能和功能带来了全面的升级,基于北斗三号系统的地面应用也将全面展开。

芯片是北斗导航定位各类终端产品的基础核心器件,对于北斗终端产品的普及应用有着至关重要的作用。具备高性能、低功耗、低成本的优势,北斗芯片的规模化应用和推广前景光明。


苹果A14 Bionic处理器

北京时间9月16日凌晨,苹果发布了A14 Bionic芯片。

图片来自苹果官方

作为全球首款5nm工艺制程芯片,A14使用了台积电最先进的工艺生产,集成了118亿颗晶体管。A14芯片搭载了6核CPU,GPU是四核。在智能机器学习上,A14芯片搭载了全新16核Neural Engine,达到了每秒处理11.8万亿个操作的能力,从而让A14芯片取得了突破性的提升。

相比之下,iPhone 11及iPad Pro上使用的A13 Bionic处理器是7nm工艺(N7P二代工艺),集成85亿晶体管,6核CPU、4核GPU,集成Neural神经计算引擎——AI核心,AI运算能力达到了1万亿次。

除了这三大单元之外,A14 Bionic在ISP信号处理单元、安全功能、ML主控等方面也做了升级。

而借助A14芯片,苹果手机也终于加入了5G俱乐部。

编辑点评:苹果A系列芯片向来是每年手机产业特别关注的一款芯片,独立于安卓阵营之外,借助苹果强大而深厚的积累,A系列芯片稳定而高水平的表现,常常被拿来调侃高通、麒麟、三星、联发科等安卓系芯片平台的不足之处。

基于A系列芯片,苹果手机得以凭借并不太高的市场份额,收获手机产业大半的利润。

2020年11月,当基于Arm架构、用于PC平台的M1芯片发布的时候,很多人都在关心它与A14芯片在设计上会有什么样的差异。因为两款芯片在架构上的特点非常相似,而且同样都采用了台积电的5nm工艺生产。

业界分析,M1是A14 Bionic的改进,专门针对小型笔记本电脑和紧凑型主机设计的,对众多需要的功能做了优化设计。A14的业界地位当然不用「M1芯片引来的好评如潮」来衬托,但同门兄弟,战斗在不同的细分领域,A+M的产品线组合将给苹果系产品组织带来什么样的市场表现,值得我们期待。


英伟达GPU旗舰A100

2020年5月,在线上举行的英伟达GTC 2020大会前一天,英伟达CEO黄仁勋提前在其家中公布了全球最大的GPU:

黄仁勋展示的安培(Ampere)架构GPU系统以最新英伟达 Tesla A100 芯片组成,被认为是迄今为止GPU算力最大的一步提升。

截图自英伟达官网

相比于2017年三年前推出、用300W功率提供了7.8TFLOPS的推断算力、有210亿颗晶体管的Volta架构芯片Tesla V100,A100的算力直接达到了其20倍。

黄仁勋说:「A100 是迄今为止人类制造出的最大7纳米制程芯片」。A100采用了台积电7nm工艺,拥有540亿个晶体管,是一块3D堆叠芯片,面积高达826mm2,GPU的最大功率达到了400W。

A100上搭载了容量40G的三星HBM2显存,第三代Tensor Core。它采用带宽600GB/s的新版NVLink,几乎达到了10倍PCIE互联速度。

第三代Tensor Core对稀疏张量运算进行了特别加速,执行速度提高了一倍,也支持TF32、FP16、BFLOAT16、INT8和INT4等精度的加速。

针对云服务的虚拟化,A100也进行了升级,因为全新的multi-instance GPU机制,在模拟实例时,每块GPU的吞吐量增加了7倍。

编辑点评:A100能力的提升,是为了追上当今AI算力需求的爆炸性增长。与此同时,对云服务厂商来说,人们用算力来做的事总在不断变化,所以也难以设计专有优化的芯片架构。

安培架构的A100,除了性能提升20倍,还可以实现1-50倍的扩展。英伟达的体系不仅可以向更多GPU扩展,还可以向外扩展从而满足人们更进一步的算力需求。

AI应用已在自动驾驶、语音、智能医疗、推荐系统等任务上得到了实践。更加强大的A100,将更好地满足市场上越来越广泛的需求。


全新高通骁龙888 5G旗舰移动平台

2020年12月2日,高通宣布推出全新高通骁龙888 5G旗舰移动平台,为2021年旗舰智能手机树立全新标杆。

据悉,骁龙888是全球最先进的5G平台,同时还通过支持Wi-Fi 6和蓝牙音频提供增强的移动体验。其集成的第三代5G调制解调器及射频系统——骁龙X60支持5G Sub-6GHz载波聚合和毫米波,能够提供高达7.5Gbps全球最快的商用5G网络速度。通过支持几乎全球所有主要网络,该调制解调器及射频系统还支持出色的网络覆盖,包括利用动态频谱共享(DSS)技术实现全国范围的5G网络覆盖。

骁龙888在AI架构方面,将AI与专业影像、个人语音助手、顶级游戏、极速连接和更多功能进行结合,赋能顶级移动体验。

骁龙888在影像方面的支持,让移动终端成为支持专业级成像质量的相机。骁龙888是首款支持三ISP的骁龙移动平台,能够以每秒处理27亿像素的速度,支持三个摄像头的并发拍摄。用户还可以通过120fps捕捉超高速运动状态的高分辨率图像,或同时拍摄三个4K HDR视频。

编辑点评:毫无疑问,5nm工艺制程为骁龙888的性能带来了极大地提升。据悉,高通Kryo 680 CPU的整体性能提升高达25%,支持高达2.84GHz的主频,同时是首个基于Arm Cortex-X1打造的商用CPU子系统。而高通Adreno 660 GPU实现了迄今为止最显著的性能提升,图形渲染速度较前代平台提升高达35%。更重要的是,Kryo 680和Adreno 660能够提供持续稳定的高性能,这是骁龙移动平台一直以来的优势。


长江存储128层QLC 3D NAND闪存芯片

4月13日消息,长江存储科技有限责任公司(以下简称「长江存储」)宣布其128层QLC 3D NAND闪存芯片 X2-6070研发成功,已在多家控制器厂商SSD等终端存储产品上通过验证,将率先应用于消费级SSD,并逐步进入企业级服务器、数据中心等领域,以满足未来5G、AI时代多元化数据存储需求。

据了解,X2-6070是业内首款128层QLC规格的3D NAND闪存,在目前全球已公开发布的3D NAND Flash存储芯片产品中,X2-6070拥有最高单位面积存储密度,最高I/O传输速度和最高单颗NAND闪存芯片容量。长江存储本次还同时发布了128层512Gb TLC(3 bit/cell)规格闪存芯片X2-9060,以满足不同应用场景的需求。

长江存储本次发布的两款产品均采用公司自研Xtacking®2.0架构,外围电路和存储单元可堆叠,带来极佳的扩展性。在性能方面,两款产品拥有1.6Gbps的I/O读写性能,3D QLC单颗容量高达1.33Tb,是上一代产品64层的5.33倍。

编辑点评:存储作为一种具备庞大数据量的承载产品,安全问题也更加值得警惕。因此,在政务、网信等关键领域,有必要进一步推进国产化存储发展。长江存储于2017年成功设计制造了中国首款32层3D NAND闪存;2019年9月,搭载长江存储自主创新Xtacking®架构的64层TLC 3D NAND闪存正式量产。短短三年时间,长江存储实现了从32层到64层再到128层的技术跨越,迅速追上了日韩美厂商先进水平,值得欣慰。

但目前全球NAND闪存市场主要还是以国外玩家为主,比较知名的有三星、SK海力士、美光、东芝、西部数据等,长江存储作为国内NAND闪存领军企业,在128层3D TLC/QLC闪存上的进展也让国人看到了希望,期待相关终端产品能够尽快上市和应用。


绝版一代,麒麟9000

今年10月,华为终于发布了它的新一代高端芯片麒麟9000,也有可能是其最后一代麒麟系列芯片。因美国禁令限制,搭载麒麟系列的Mate40系列手机或许也会成为绝唱。

麒麟9000是全世界首个采用5 nm制程的5G手机SoC,集成了153亿个晶体管,晶体管的数量比苹果A14多30%,芯片集成了八核CPU(四核A77+四核A55的架构,其中的一个A77的主频高达3.13GHz,另外三个A77的主频为2.54GHz),还有24核的GPU,因此新款手机GPU计算速度比其他旗舰快52%,综合功耗性能与上代有很大的提升。

截图自华为发布会

当然,颇为可惜的是麒麟9000采用了落后一代的A77核心,通过采用更先进的5nm工艺直接将A77核心的主频拔高了超过3GHz,如此举动可能带来的效果就是导致麒麟9000的的发热问题,这或许是它不得不将另外三颗A77核心的主频大幅降低的原因,以此来提升麒麟9000的单核性能。

此前在知名性能测试软件上曾显示出疑似为麒麟9000的跑分数据,其单核分数超过1000,已超过高通的骁龙865,骁龙865的单核分数大约为900分,骁龙865的A77核心主频为2.86GHz,说明华为通过采用更先进的5nm工艺提升A77核心主频确实取得了提高性能的效果。

当然,麒麟9000芯片在宣传之初就重点强调其集成的晶体管、GPU、5G和AI等性能,希望通过以这些技术领先的优势来帮助麒麟9000奠定优势。

编辑点评:号称「绝版芯片」的麒麟9000的推出,还是证明了华为海思在国产芯片行业中的领导地位,目前其他国产芯片企业还是没有能拿出手与麒麟9000一较高下的芯片。不过美国对华为禁令迟迟未见松动,麒麟9000或许真的成为绝版一代了。


三星Exynos 1080

11月13日,三星在中国发布旗下首款5nm SoC Exynos 1080,它同时也是第一款采用最新ARM公版架构Cortex A78的手机芯片。

截图自三星官网

CPU架构方面,1颗2.8GHz的A78超大核,3颗A78大核,4颗A55小核。同时集成10核Mali G78以及高性能NPU、ISP、5G基带等(支持毫米波和Sub 6GHz)。

这颗处理器支持120Hz刷新率、2K分辨率(最高90Hz)、10bit视频录制、2亿像素CMOS、6摄、Wi-Fi 6、UFS 3.1、LPDDR5等,2021年由vivo首发。

此外,Exynos 1080还加入了一个硬件级时域降噪模块(TNR),在RAW域处理上表现更好,处理速度更快。

通过这些改进,Exynos 1080在拍照上实现了30fps、1200万像素的超清超快连拍,还支持录像实时HDR、10bit视频拍摄等。

在拍照上,Exynos 1080最高能支持2亿像素,如果搭配2亿像素传感器,那就可以直接输出2亿像素的超高清图像,号称能看到毛细血管。在多摄方面,Exynos 1080最多能支持6个摄像头同时工作,并实时录制1080p高清视频。

最后,Exynos 1080还能支持同时接收3路输入信号,以提供完整的三摄同时操作功能,提升拍照体验,开发更多的拍照玩法。

编辑点评:目前,在国内,三星这款移动处理器是由vivo公司与三星公司合作研发,所以这款Soc目前在vivo X60系列首发。总体来看,三星Exynos1080 5G的应用,说明了三星猎户座系列芯片取得了长远的进步,依托三星公司这个科技巨头,其未来发展的潜力巨大。


联发科天玑1000+

今年5月7日,联发科正式发布了天玑1000系列的技术增强版「天玑1000+,在原有天玑1000的基础上,对5G、显示、游戏、视频四大方面进行了升级强化。

首先,天玑1000+支持5G双载波聚合、5G+5G双卡双待,还支持最全面的5G节能省电解决方案,号称5G功耗全球最低,芯片搭载了联发科自主的5G UltraSave省电技术,平均功耗相比于友商同级竞品低了多达48%。该技术可根据网络环境、数据传输情况,动态调整基带的工作模式,包括电源配置、工作频率等,结合BWP动态带宽调控、C-DRX节能管理,全面降低终端的5G功耗。

(图片源自OFweek维科网)

此外,高刷新率屏幕已经成为如今手机旗舰的标配,天玑1000+也支持目前业界最高的144Hz刷新率,相当于普通60Hz刷新率的2.4倍,可完美匹配高帧视频、游戏等应用,特别高帧率游戏可带来更好的跟手性。

作为联发科最新一代旗舰SoC,天玑1000+在上一代技术优势的基础上,针对游戏性能、网络、外设等进行了多方位升级,优化全场景游戏体验。其中,智能负载调控引擎兼顾游戏的流畅性能与低功耗,可以智能调节CPU、GPU、内存资源,加速游戏启动和转场。

全新升级的网络优化引擎则可以提供最完整的来电不断网解决方案,5G网络下游戏或视频通话时,不必担心来电呼入造成网络中断、卡顿。同时,HyperEngine 2.0可以根据网络吞吐率、频宽需求,进行智能预测,实现5G/4G的智能切换,比如游戏时5G在线,待机时切换4G,从而实现最佳的频宽与功耗平衡。

此外,操控优化引擎带来了全场景低延时抗干扰,并特别针对蓝牙传输进行优化,游戏外设的声音、画面、操控同步降低延迟,蓝牙响应零感时差,同时在全场景下都可以做到蓝牙、Wi-Fi高效并行传输,可有效降低Wi-Fi网络延迟。

编辑视点:去年11月底,联发科发布了全新的旗舰级5G SoC处理器天玑1000,以及衍生版本天玑1000L,今年年初又增加了更主流化的天玑800。现在,天玑1000+是天玑家族的第四名成员。曾经的联发科因为其芯片被广泛用在中低端机型上而饱受争议,如今天玑1000+的到来,确实让其有了正式迈入高端旗舰的实力。

The end



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