发哥的新骄傲,天玑9200深度分析:能耗比优先+超越A16的GPU
发哥的新骄傲,天玑9200深度分析:能耗比优先+超越A16的GPU

发哥的新骄傲,天玑9200深度分析:能耗比优先+超越A16的GPU

联发科天玑9200在11月8日正式发布,而高通骁龙8 Gen 2将于其后一周发布,联发科和高通的首发量产机都会在11月底面世,下一代安卓旗舰SoC之战一触即发。


规格:首发爱好者

上一年的天玑9000,打破了高通垄断安卓高端SoC的局面,用上更好的工艺、更大的缓存、更强的内存支持,即便是其后半年发布的高通骁龙8+ Gen 1也没能追上来。

结果今年的天玑9200,又是一堆首发:首发台积电第二代4nm工艺、CPU首发X3/A715/refresh版A510、GPU首发Immortalis-G715、首发支持移动端硬件光追和Vulkan 1.3、首个Wi-Fi 7 Ready的移动SoC、首发支持LPDDR5X 8533Mbps内存、首发多循环队列的UFS4.0闪存、首个原生支持RGBW的ISP。

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首发台积电第二代4nm工艺

CPU部分

  • 1*X3@3.05GHz,1MB的L2缓存

  • 3*A715@2.85GHz,各自512KB的L2,共1.5MB

  • 4*A510 refreshed@1.8GHz,分为2两组,各共享512KB的L2缓存,共1MB

  • 8MB三级缓存,6MB系统缓存

GPU首发Immortalis-G715 MC11@981MHz

首发LPDDR5X 8533Mbps内存支持

首发MCQ多循环队列的UFS 4.0闪存支持

提升部分梗概

  • 台积电第二代4nm工艺,集成170亿晶体管。作为参考,苹果A16是160亿,A15是150亿,A14是118亿

  • CPU单核提升12%,多核提升10%(GeekBench 5),应用冷启动比天玑9000快10%左右,安兔兔跑分超过126万分。

  • GPU峰值性能提升32%(GFXBench曼哈顿3.0场景),同性能下的功耗下降41%。2倍的浮点、FP16、AI性能,3倍的三角形计算能力,首发硬件级光线追踪、可变速率渲染和Vulkan 1.3

  • 首发LPDDR5X 8533Mbps内存,带宽比现在的6400Mbps LPDDR5提升13%

  • MCQ多循环队列UFS 4.0,8核8通道,随机读写性能强16.7%,最高提升50%,2倍于UFS 3.1的持续读写,传输20GB的电影耗时45秒,比UFS 3.1快28%。

  • 第六代APU 690的AI性能提升35%(ETHZ AI benchmark V5),30TOPS算力

  • Imagiq 890 ISP,最高支持3.2亿像素的传感器,8K30FPS和4K60FPS视频录制。首发原生支持RGBW传感器,支持AI双轨抓拍(预览流和拍摄流同时进行)和类似苹果电影模式焦点切换功能

  • MiraVision 890,最高支持144Hz的2K屏、240Hz的1080P、双2.5K 60Hz的屏幕,支持自适应刷新率

  • 5G新双卡双通,低功耗5G,加入5G毫米波支持、全球13路卫星信号

  • Wi-Fi 7 Ready,6GHz频段峰值6.5Gbps,吞吐对比Wi-Fi 6提升170%,覆盖范围提升50%(支持所有新特性,但Wi-Fi 7标准还没定下来,所以只能标Ready。另外,国内没开放6GHz频段)。

  • 蓝牙5.3,支持LE Audio和AURACAST蓝牙广播音频,最高24bit/192kHz解码(使用LHDC-V),峰值8Mbps吞吐量


测试平台

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发哥的新骄傲,天玑9200深度分析:能耗比优先+超越A16的GPU发哥的新骄傲,天玑9200深度分析:能耗比优先+超越A16的GPU

今年联发科的工程机,虽然还是上一年的“板砖”模具,但好歹背板有基本密封,从热成像图和拆解图看,应该有类似均热板之类的简单散热配置(是台旗舰就应该有,苹果除外),加上自身体型,今年的散热环境已经不算糟糕了。


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除了天玑9200,测试机还有当今最顶,且还没有量产机的12GB LPDDR5x 8533Mbps内存,以及256GB的UFS 4.0闪存,真·天花板配置。

其余包括6.59英寸120Hz 2400x1080的LCD屏,搭载原生Android 13,F2FS文件系统,系统极简到连性能模式都是独立的一个app。


性能实测:CPU微涨,GPU暴涨

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CPU和GPU部分,我们找来天玑9000/9000+、骁龙8+/888/870、A16做性能对比。

省流就是——CPU峰值性能提升不大,但GPU性能如山洪暴发,直接炸裂了。联发科竟然给GPU涨幅“反向虚标”,实际平均涨幅超过35%。


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测试数据对比↑


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各个SoC与天玑9200的差距百分比(天玑9200领先幅度)↑


CPU:

比天玑9000单核多核强12%和5.8%

比天玑9000+单核多核强6.5%和2.8%

单核比骁龙8+强7%,多核几乎持平


GPU:

比天玑9000强48%到79%

比天玑9000+强35%到46%

比骁龙8+强15%到37

里程碑式地超越苹果A16,强1%到22%


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天玑9200与各个SoC的比值↑

经过厂商连续几代的疯狂提升,现在天玑9200的GPU性能,已经是骁龙870的2.5倍,骁龙888/天玑8100的2倍了,涨幅多少有点魔幻了。


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肥威老师的截图↑

因为现场测试限制,当今最顶的 LPDDR5x 8533Mbps内存和UFS 4.0闪存,只能体现在安兔兔的MEM分数上。MEM测试包括内存读写速度、应用存储速度、随机读写速度以及顺序读写速度。

天玑9200的安兔兔MEM分数在24.5万分左右,而另一台天玑9000+旗舰终端则在21万分,使用超频版UFS 3.1的骁龙8+旗舰只有不到20万分。

LPDDR5X内存+UFS 4.0闪存带来的提升仅次于GPU,这一项就带来16.7%到22.5%的提升。

根据现有信息,UFS 4.0的顺序写入超过3500MB/s,写入超过3000MB/s,比联发科自己保持的UFS 3.1纪录(1950MB/s)高了74%,大型游戏加载和大文件传输,应该会相当明显的速度提升。

 

性能分析:X3+A715+新 A510

要分析天玑9200的CPU,就绕不开6月底发布的Cortex-X3、Cortex-A715和Cortex-A510 Refreshed版架构。

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超大核方面,上一代的Cortex-X2超大核是删掉32位电路,而Cortex-X3是专门为64位设计,对分支预测、读取、解码等进行优化,提性能并降功耗。

X3重点升级了前端规模,从5发射改成6发射,乱序执行窗口从288提升到320,整数ALU单元也从4个提升到6个。其针对大指令的大型应用优化,引入了L2 BTB,现在有L0、L1和L2 ,而且L0 BTB增长了9倍。虽然规模还是比苹果2年前的A14大核要小,但确实已经明显强于以前的公版arm架构了。

在PPT上,arm给X3预设的频率是3.3GHz,此时X3相比X2,SPEC06提升22%,SPEC17提升27%,Geekbench 5提升25%。如果用到16MB L3缓存+3.6GHz的频率,则会比“最新主流笔记本”强34%。

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而上一年能耗比最弱的大核A710,是这一代功耗改善最明显的:性能提升5%,同性能下功耗下降20%。

A715改动也不小,完全舍弃32位支持的包袱,重点提升吞吐量,流水线宽度和深度也有提升(没有吞吐提升大就是了),有从X系列大核学过来的分支预测器和预取增强,arm表示A710已经可以提供和X1同级的性能。

另外网上很多文章写“A715只占用以前1/4的芯片面积”,那其实是翻译错误,实际是编码器比A710小4倍,不是整体芯片面积。


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而小核A510 refreshed,这里简称新A510,它是首个支持SVE和SVE 2的小核架构。它反过来加入了32位支持,不过这是可选部件,厂商也可以不加32位支持。在芯片更加复杂的情况下,arm宣称它也降了5%的功耗,且不影响芯片面积。

对于使用纯64位X3和A715架构的天玑9200,这4颗1.8GHz的新A510负责应对所有的32位应用。而高通骁龙8 Gen 2使用X3+2xA715+2xA710+3xA510,特意保留的2颗A710,明显是为了兼容32位应用。

GPU这边,Immortalis-G715 MC11@981MHz的核心数量和频率,都在天玑9000的Mali-G710 MP10@850MHz之上。上面测试也能看到,即便关闭性能模式,天玑9200的性能损失也只有2%到8%之间,输出远比预想中稳定。

 

发哥特色:能耗比、能耗比,还是TM的能耗比!

发哥没在发布会上对 35%的GPU性能大书特书,反而不停地在强调能耗比的提升。

1.  天玑9200的CPU,宣称在网页冲浪和视频录制功耗下降20%,微信下降15%,个人热点功耗下降70%

2.  APU 690的视频超分能效提升45%,4K30FPS AI夜拍功耗下降25%,降噪能力提升20

3.  升级成6nm的无线连接芯片后,蓝牙功耗降低33%,Wi-Fi功耗降低70%

4.  5G部分,宣称重度app下载场景功耗下降19%、网页浏览/视频/游戏等网络轻载场景功耗下降10%,待机功耗下降13%

5.  重载游戏功耗下降25%,120FPS的MOBA游戏平均功耗下降21%,王者荣耀下降15%,原神下降20%

6.  官方的原神60FPS极高画质+5G网络的30分钟测试,平均帧率比前代提升15%,抖动率下降63%

7.  还有个和功耗相关的封装散热能力,提升10%,20度到95度温升速度比前代延缓4倍。

 

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而物理上,能耗比提升最大的或许是GPU。Immortalis-G715 MC11@981MH的峰值性能提升32%(GFXBench曼哈顿3.0场景),且同性能下的功耗下降41%。

众所周知,包括《原神》在内,现在移动游戏的瓶颈在CPU,骁龙8/天玑9000一代的GPU都完全没吃满。但严格来说,CPU不是性能不够,而是过热降频了。

天玑9200的GPU能耗比提升,远比峰值性能提升的收益明显,它现在能跑在更低的频率,以更低的功耗运行,把机身有限的热承载(主流手机机身一般是6-7W)留给CPU,让CPU用更高的频率运行。


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在现场测试,室温21度,肉眼“定亮度”200尼特(现场测不了亮度),《原神》极高画质60FPS的须弥城跑图15分钟,天玑9200工程机最高温只有35度,且明显比现在的骁龙8+和天玑9000+旗舰流畅,不规律掉帧明显更少(然而现场不让测帧率)。没料到,征服《原神》的希望这么快又被点燃了。

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联发科今年搞了硬件光线追踪,主要效果是用光追做软阴影、更真实的反射和折射效果。联发科没有透露光追单元相关信息,实际远超“1帧流畅、2帧电竞”的级别,因为现场的光追游戏腾讯《暗区突围》能跑30帧,移动端光追起码算有点盼头了。

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X3/A715/新A510的能效曲线↑

联发科对功耗控制的“执念”,在CPU的频率设定上体现得最为明显。

在制程和架构更先进、更适合高频的情况下,除了A510的L2缓存翻倍,天玑9200的CPU频率和其余缓存配置和都和天玑9000一致,让它成为对比X3/A715/新A510架构提升的绝佳样板。

arm的PPT虽然没有提及X3具体的能耗比提升,但从官方的代际能耗比曲线看, X3的曲线反而最陡峭(同性能下能省更多功耗)。而同性能能效提升20%的A715,同样定在了和以前一样的频率。

arm表示,维持1+3+4的核心搭配时,X3+A715+新A510会比去年的X2+A710+A510提升12%。从最终多核提升6%成绩看,其功耗降幅应该很客观(A715自己就有20%能耗比提升),变相为之后的天玑9200+留了非常充足的提频空间。

联发科是在顶住舆论压力,把天玑9200的CPU侧重点放在功耗压制上,现在的路线貌似是“一代负责拉高规格,一代负责降低功耗”。

而隔壁的高通,则是完全相反的路线。根据现在的信息,高通骁龙8 Gen 2是X3+2xA715+2xA710+3xA510的新组合。这是arm新的DSU-110大小核调度架构,后者提供1+3+4、1+4+4、2+2+4和8+4+0等多种搭配方式。


高通等于是把一颗小核替换成大核,还带了2个A710“拖油瓶”。三星Galaxy S23/S23+泄露的数据显示,骁龙8 Gen 2的X3超大核定在了3.36GHz,比arm官方还激进,这让其GeekBench单核成绩冲上1500大关,多核也到了4800分以上。

但这里对其功耗控制持保守态度。另外,新的1+2+2+3结构,增加了核心簇,初期可能还会有应用适配和调度的问题要解决。

为了国内少数不争气的32位应用,联发科给A510加了32位支持,高通为此保留两颗A710,发哥这里反而是更加激进的。

对于移动SoC,峰值性能和功耗控制是跷跷板的两头。但至于“哪边更重要”的问题,年度黑马天玑8100和骁龙888联手告诉过我们——峰值性能再强,过热跑不起来又有何用?能耗比的改进确实比提升峰值性能更加迫切,这次我站发哥。

 

发哥的交钥匙方案,明年新机可能会出现的改进

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 现在盲猜一下,周边配置里,明年最实用的可能是天玑9200对自适应刷新率的支持。天玑9200的MiraVision 890(可以笼统理解为显示芯片),硬件上有对LTPO的支持,不需要终端厂商自己去改系统底层做刷新率适配。它能检测当前画面所需帧率,直接给DDIC发送应该显示的帧率,宣称能降低35%功耗。

回想这两年,OPPO、小米、vivo都给各自为LTPO做了不同的方案,各家的省电效果出入较大,但都和苹果iPhone 13 Pro/14 Pro的LTPO屏幕有巨大的功耗控制差距(苹果的LTPO,能做到高刷、更亮且更省电)。有联发科这种上游芯片厂提供硬件化的原生LTPO支持,或许安卓的LTPO屏幕功耗还有希望。

 

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同样是MiraVision 890,天玑9200自带了HDR多区块分层颜色管理。现在只有华为、vivo的旗舰有类似iPhone的多区块HDR管理(例如相册中把系统和照片分开做HDR管理,利用屏幕的亮度余量做HDR,让亮的地方更亮),而且走是都是软件方案。

天玑9200自带支持的话,其他厂商应该能很快有类似支持,让安卓阵营也普及HDR多区块分层颜色管理。典型的上游交钥匙方案,才是技术普及的最直接动力。先立个flag,明年应该会有不少旗舰在发布会特意提类似的功能。

天玑9200的Imagiq 890 ISP,依然是最高支持3.2亿像素的传感器,以及8K30FPS和4K60FPS视频录制。这次首发加入对RGBW传感器的支持(之前OPPO马里亚纳X特意加入对应的支持),是普及RGBW传感器的重要利好,RGBW可以让CMOS感光能力更强,反过来也可以让小CMOS有更强的效果,帮助缩减相机模组的尺寸。

其余像AI双轨抓拍(预览流和拍摄流同时进行)、类似苹果电影模式的焦点点切换功能,大概率也会出现在之后的安卓旗舰发布会上(老罗:装什么XX,都是供应商的技术)。

 

总结:联发科与高通的路线之争

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天玑9200的量产进度远快于前代,而且牌面也比上代足得多。发布会最后,联发科表示搭载天玑9200的旗舰手机将会在11月底发布,然后各家手机厂轮着上台撑场。

vivo表示会首发搭载天玑9200,OPPO是首批搭载,随后上台的小米和传音,以及线上捧场的华硕和荣耀都没有提终端发布时间。基本可以推断,vivo X90系列会是11月底发布,OPPO Find X6系列应该也会在12月发布了。

最后预测,下一代安卓旗舰的战况。除了大家都超越苹果A16的史诗级GPU里程碑,让征服《原神》再次成为可能之外,联发科和高通的对决,可能会有点像今年的天玑8100对骁龙888,是“能耗比优先”和“峰值性能优先”的路线之争。

如果说上年的天玑9000还有台积电的助攻,那天玑9200这次,就是联发科注重能耗比的移动理念,与高通的正面对决了。


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