破旧立新，联发科天玑9300的“全大核”成了旗舰芯新方向
芯东西（公众号：aichip001）
作者 | 云鹏
编辑 | 漠影
近年来，安卓旗舰芯片性能的“突飞猛进”，给人留下了深刻印象。
联发科和高通两大移动芯片巨头的旗舰手机芯片，其GPU峰值性能均已显著超过了苹果同期的A系列芯片，CPU的多核性能也成功实现了逆袭。
今年苹果A17 Pro的性能提升不及预期，产业和消费者们的目光再次聚焦在了联发科和高通身上。
最近两大芯片巨头接连发布旗舰芯片新品，必然将引起移动芯片领域的又一次旗舰“芯皇之战”。
为何时至今日，我们仍然如此关注手机芯片性能的提升？实际上，这与手机性能需求依然持续高涨的行业现状密不可分。
如今高负载移动应用正加速流行普及，不少大型应用的实际负载都能给芯片造成不小的压力，与此同时，智能手机多任务并行的需求越来越高，手机应对的场景更加复杂，手机需要具备的功能也更加多样。
更重要的是，AI大模型热潮的涌起，既让厂商们看到了端侧AI应用的巨大潜力，也同样让厂商们看到了AI对芯片性能、能效，甚至是架构设计层面的更高要求。
如何做出性能更强、功耗更低的芯片，如何从更深层次找到手机核心架构的更优解，成为更关键的命题，手机芯片设计仍需要更多技术创新和突破。
在这样的大背景下，全球手机芯片“一哥”联发科正式亮出了天玑9300旗舰芯大招，并且直接从架构层面来了一次“颠覆式创新”，破天荒地采用了全大核设计，属于行业首次。
芯片发布之际，芯东西与联发科相关高管和技术负责人进行了深入交流，天玑9300的全大核设计，不仅带来了性能和能效比方面的显著提升，也可以说直接引领了手机芯片发展的下一个“新纪元”。
天玑9300背后藏着哪些硬核“黑科技”？性能之外，联发科在AI、游戏、影像等领域又放出哪些大招？天玑9300背后还有诸多值得深扒的技术和研发细节。
一、全大核架构打破常规思路，性能功耗兼得，三年磨一剑解决底层技术难题
历代联发科天玑旗舰芯的发布，都会给移动芯片产业带来一些新的风向，这次天玑9300在芯片架构层面的突破性设计，是最为抢眼的，也是对产业影响最为深远的。
相比此前通常单独使用Cortex-X系列超大核，这次联发科直接在天玑9300的CPU中放入了4颗Cortex-X4，其最高频率为3.25GHz，与4颗主频为2.0GHz的Cortex-A720大核共同组成了“4+4”的架构，与以往的“1+4+3”或“1+3+4”等传统架构有着本质上的区别。
根据官方实验室数据，这代CPU的峰值性能相较上代提升了40%，在这样的性能提升基础上，功耗还节省了33%，可以说，这种“全大核”架构在性能和能效方面都表现较为亮眼。
对于消费者来说，这些提升最直观的反映就是应用运行更流畅，同时整机发热更低、续航时间更长，用户体验有了明显改观。
根据实验室实测数据，天玑9300在Geekbench 6中的CPU多核性能跑分在7500-8000分左右，已经显著超越了今年苹果发布的A17 Pro以及高通最近发布的骁龙8 Gen3。
其安兔兔跑分也进一步冲破了213万分，刷新了安卓端的纪录。
可以看到，在多大核协同之下，CPU的多核性能有着非常直观的提升，效果是立竿见影的。
并且天玑9300的性能升级兼顾了功耗的同步优化，这一点对于移动终端来说更是极为关键的。
在日常使用场景中，天玑9300的功耗降低了最高30%，在日常浏览、短视频类应用中功耗也降低了11%左右。
值得一提的是，这种全大核的架构带来的多线程性能显著提升，让手机在多任务处理方面表现有直观提升，比如当我们同时玩游戏并进行直播时，游戏画面帧率的稳定性以及直播画面的稳定性都表现更好。
在深入交流中我们了解到，这样出色表现的背后，全大核的架构设计解决了目前移动芯片设计领域的不少“瓶颈”，在设计思路上颇具开创性。
比较明显的一点就是全大核架构对于平行运算能力的提升，也就是前文提到的多任务处理能力，这对于电池续航的提升也有直观作用。
同时，全大核架构可以比较明显地提升乱序执行的效率，这种全面采用乱序执行的内核设计，目前来看是行业首创。
直观来看，乱序执行跟以往的顺序执行有本质的不同，从结果来看，核心执行同样的指令，乱序执行可以不用等程序一个一个顺序执行完，而是可以乱序同步并行运算，这样就增加了内核的“休息”时间，缩短内核运算的时间，但在运算时间内，运算效率显著提升。
在这种乱序执行设计下，应用执行的效率更高，对用户来说，应用的卡顿现象会更少，还起到省电的效果。
这也是对“大核费电”这种传统观念的一种颠覆和转换，在芯片的晶片尺寸小到一定程度后，由于原理层“漏电”现象的加重，小核并不一定就更省电，相反越快完成任务处理会越省电，这正是大核的强项。
用联发科的话来说，就是“做的更快、休息的更快、功耗更低”，芯片更高效的处理完任务，“休息”的时间自然也就更长。
这种设计反映在能效比方面，可以让芯片在同样功耗下实现更高性能，执行的任务数量更多，同时兼顾终端设备电池的续航。
系统可以识别相对更重要的内容并优先处理，减少系统等待的时间，同时在资源拥挤时，计算需求可以得到更好满足。
整体来看，全大核设计带来的优势是显而易见的，但为何至今联发科才第一个将其实现？
实际上，“想到很简单，做到很困难”，这句话放到芯片设计领域是十分适用的。
在深入交流中我们了解到，为了实现今天看到的全大核设计，联发科已经在相关领域深耕了三年多，这次的天玑9300也可以说是“三年磨一剑”，背后包含了诸多技术难题的攻克，对于联发科来说也是一款具有极为重要意义的产品。
全大核架构的落地，涉及硬件设计、软件设计、系统架构设计等多方面的综合创新，并且需要找到关键的应用场景并进行针对性优化。
正如前文所说，如何把应用的执行需求集中在一起并快速执行完毕，这些都充满挑战。
苹果在移动芯片设计领域一直走在前列，是不少厂商的学习对象，其实苹果A系列芯片的“小核”也并不“小”，甚至要比安卓端的大核还要更大一点，所以这种全大核的架构并不是“从无到有”。
联发科核心要做的是真正将这一架构通过自己的技术来实现，并真正能够在实际应用中取得好的效果，用比较形象地比喻来看，芯片就像一支部队，而联发科不仅要打造一支部队，更要为部队制定好高效作战方案和详细的作战手册。
当然，在实际应用中，不同的游戏和应用的运行，都涉及到调校和适配的问题，因此联发科必然会与生态合作伙伴共同在这方面进行优化。据了解，一些更为深度的合作都在推进中。
可以看到，通过思路上的创新以及底层技术上的突破，联发科在手机芯片设计领域找到了一种更高效的破局方式，手机性能提升的瓶颈被进一步打开。这种底层性能的提升也为手机其他各方面体验的改善打了一个好基础。
二、抓住AI大模型落地核心痛点，强算力赋能终端生成式AI好体验
除了在性能方面的突破，联发科天玑9300作为一颗旗舰芯片，在AI、游戏、影像、连接等方面也有不少可圈可点的新特性，对于终端用户体验的实际提升有着直观作用。
首先，AI大模型作为如今科技产业发展中最重要的技术焦点，甚至没有之一，一直受到全球各大科技巨头的高度关注，各条赛道中的玩家也都在产品和服务中融入AI能力。
在智能手机行业中，手机终端厂商以及手机芯片厂商都在积极地将AI大模型落地在手机里，此次联发科在天玑9300中也重点提升了芯片的AI能力。
在交流中联发科高管提到，AI能力也是未来智能手机芯片提升的最主要方向之一。
此次天玑9300的APU已经迭代至第七代，在性能和能效方面的提升较为显著，整数运算和浮点运算性能是上一代的2倍，功耗降低了45%。
值得一提的是，联发科特别强调了这代APU 790是专门为生成式AI而设计，其内置了硬件级的生成式AI引擎，边缘AI计算性能和安全性均有提升，同时APU 790专门针对生成式AI中常用的Transformer模型进行了算子加速，处理速度是上一代的8倍，据称可以在1秒内完成常见的AI文生图功能。
另外，针对端侧生成式AI应用的关键痛点之一——内存占用问题，联发科研发了混合精度INT4量化技术，结合自研的内存硬件压缩技术NeuroPilot Compression，提升了内存带宽的利用效率，同时减少了AI大模型对终端内存的占用，让手机可以更顺畅地跑各类生成式AI应用。
据称，目前已支持终端运行10亿、70亿、130亿大语言模型，这颗移动芯片最高可运行330亿参数的大语言模型。
这样的成绩也不由得令人感叹，生成式AI落地终端的速度，实际上已远超人们的想象。
除此之外，天玑9300的APU 790支持生成式AI模型端侧“技能扩充”技术——NeuroPilot Fusion，据了解，该技术基于基础大模型持续在端侧进行低秩自适应（LoRA，Low-Rank Adaptation）融合，进而让基础大模型的能力更全面，可以快速方便的扩展出终端用户所需要的各项生成式AI应用和功能，做到 “琴棋书画”样样精通。
其实目前行业中比拼AI模型运行的速度和准确度已经很难拉开较大差距，相比之下，联发科在落地生成式AI的过程中，更注重落地场景的探索，核心目标就是能把用户的痛点给解决掉，用AI带来直观的体验改善，将AI用在“刀刃上”。
从生态层面来看，联发科的AI开发平台NeuroPilot已经支持了Meta的LIama 2、百度的文心一言大模型、百川智能的百川大模型等前沿主流AI大模型，通过提供完整的工具链来帮助开发者们在智能手机等终端上高效开发和部署多模态生成式AI应用。
据了解，联发科与vivo、OPPO等头部终端厂商也均有合作，他们在一起推动AI大模型在智能终端侧加速落地。
三、这把游戏彻底稳了，影像、连接带来新看点
在GPU方面，这次天玑9300用上了12核的GPU Immortalis-G720，其峰值性能同比提升了46%，并且在相同性能下可以节省40%左右的功耗，可以说在能效比的提升上表现十分亮眼。
在GFXBench Aztec Ruins 1440P测试中，天玑9300跑出了99FPS的成绩。从GPU的能效曲线来看，天玑9300已经远超苹果的A17 Pro，相比竞品骁龙8 Gen3也有一定领先。
从实际游戏体验来看，天玑9300在《原神》30分钟测试中不仅可以全程保持几乎满帧60帧，功耗相比上代还降低了20%。
值得一提的是，作为在移动光追领域走得最早的厂商，联发科继续更新了第二代硬件光线追踪引擎，天玑9300可以在《暗区突围》游戏中实现60FPS的主机级别全局光照游戏体验，直接把移动游戏的体验再次拉升了一个台阶。
此前苹果也在A17 Pro中首次加入了对于硬件光线追踪的支持，这恰恰证明了移动光追技术路线方向的正确性，联发科在这一技术的应用深度上显然已经超过了苹果。
影像方面，天玑9300的ISP升级为Imagiq 990，此前推出的AI语义分割视频引擎这次升级支持了同级最多的16层图像语义分割，对画面色彩、纹理、噪点以及亮度进行的逐帧实时优化更加精准。
据了解，为了在暗光环境下达成更好的成片率，天玑9300集成了OIS光学防抖专核，防抖计算速度更快，这也是本次影像方面其新增亮点之一。
值得一提的是，天玑9300通过与全球头部CMOS图像传感器厂商进行合作，支持了“全像素对焦叠加2倍无损变焦”功能，手机影像的专业性得到进一步提升。
连接方面，这次天玑9300支持的最新Wi-Fi 7无线通信标准，可以将理论最高峰值速率提升到6.5Gbps，天玑9300还搭载了特有的Wi-Fi 7增强技术——Xtra Range 2.0，进一步增加了室内信号覆盖的广度、支持设备数量以及数据传输的速度和稳定性。
多媒体方面，联发科在芯片中采用了旗舰电视级智能显示技术，这也是联发科的传统强项了。天玑9300支持Ultra HDR，最高支持3个麦克风，同时支持HDR高动态立体声录音降噪。
这次天玑9300在5G通信方面也应用了AI技术，AI融合下的情境感知功能，可以进一步降低手机5G通信的功耗。
可以看到，不论是AI能力的重点提升、对于AI大模型落地痛点的精准把握，还是移动光追技术的进一步迭代引领，抑或是移动影像领域硬件、算法与AI的深度融合，联发科天玑9300都已经成为年度旗舰“芯皇”的有力竞争者，同时联发科在底层技术上的突破和引领，也正在深刻影响着移动芯片产业的发展。
四、旗舰芯迈入“全大核时代”，AI融合成未来，联发科站稳高端再进一步
近年来，联发科在高端市场的动作不可谓不频繁，其在芯片底层技术创新层面取得的成果和实际芯片落地取得了良好市场反馈，都引起了产业和消费者的广泛关注。
从2019年年底联发科首次发布“天玑”系列芯片，第一次正式向高端市场发起冲击开始算起，已经过去将近四年。高端市场，比拼的就是技术硬实力以及快速应变的能力。
四年间，联发科旗舰移动芯片在芯片架构革新、移动光追技术应用、AI大模型落地等关键产业节点都做到了关键技术的自研以及技术的快速商业化落地。
这一方面是联发科技术硬实力的体现，从另一方面来看也是一家企业对行业发展趋势的精准把握。
芯片产业是长周期、重资产的，因此能够踩对节奏、把握住市场需求的变化，对一家芯片设计公司来说是尤为重要的。或许这也是联发科能够长期坐稳全球智能手机芯片市场出货量第一的主要因素之一。
未来，随着AI大模型的深度融入，智能手机产业必然将会涌现出更多新的变量，例如AI多模态能力带来的交互范式的革新，而芯片作为根本的底层硬件支撑，必然也将针对产业和技术的发展趋势做出调整。
各类应用对手机芯片算力的要求仍然会快速提升，手机应对的场景会更加多样和复杂，对于多核性能的要求提升，同时在工艺制程来到3nm、4nm之后，小核功耗的优势又在不可避免的缩小，采用更多大核的架构设计，必然会越来越多的涌现。
不论是以联发科为代表的芯片巨头的实际动作，还是从上游芯片IP厂商Arm的规划方向来看，大核占比的增加必然会是手机旗舰芯片迭代的重要方向，全大核设计也将成为行业的标准。
在联发科看来，全大核设计以及端侧生成式AI的落地也必然会是未来旗舰芯片发展的两大核心方向。
在手机芯片产业中，联发科常常是“吃螃蟹的人”，在冲击高端的路上，联发科这一吃就是四年，虽然新技术的应用总是伴随着挑战，但当厂商通过自身技术研发克服这些挑战时，迎来的往往就是由自己主导的“新时代”。
结语：用硬核技术颠覆芯片设计，瞄准旗舰市场，联发科的高端路行稳致远
联发科天玑9300的全大核设计，初看颇有些大胆，甚至有些“不可思议”，但当我们看过实测数据后，却发现其可以带来显著的性能和能效提升，成为当下移动芯片设计领域一种值得借鉴的思路，也大概率将成为后续移动芯片设计的主流方向之一。
与此同时，天玑9300让我们看到了联发科在高端芯片赛道上的技术创新和突破，天玑9300出色的性能表现，以及在AI、游戏、影像、连接等领域的赋能都在继续拓宽智能手机体验的边界。
近日vivo官宣了X100系列将在11月13日首发天玑9300，业内和消费者们对这款产品抱有很高期待，其能够带来怎样的惊艳表现，我们将持续关注。
未来，随着AI大模型的融入，应用的负载还会进一步增加，对手机芯片算力的需求会水涨船高，手机芯片性能的提升，还远未到终点。
天玑9300，或许代表着手机芯片发展来到了一个新的里程碑式的节点，但放眼未来，手机芯片的较量，还远未结束。
在未来基于AI的万物互联时代，芯片巨头们的博弈焦点将不再局限于单一的技术或产品，而是一种“综合性竞争”，这种竞争更多会体现在生态的博弈上。如何面对这些新的挑战，是每一个玩家迫切需要思考的。