性能霸主 初探三星Exynos 7420

今年Galaxy S6的发布会上三星着重介绍了性能,这也难怪,毕竟本次S6的处理器使用了目前手机处理器之中最先进的14nm FinFET工艺制造,相对使用20nm的骁龙810处理器有着明显优势,那么这颗新处理器到底有多强?请跟随我们一起来初步探究吧。

7420处理器最大亮点在于使用了三星自己的14nm FinFET工艺制作,该工艺是目前手机处理器上最先进的之一——台积电的16nm工艺尚未实现量产,而7420的竞争对手Snapdragon 810处理器使用的还是20nm工艺,从制程工艺的数值上面来说,自然是越小越好,因为晶体管之间的距离越小,那么相对来说能耗就更低,性能就更强,但若是晶体管之间距离太小则会导致芯片不同部分之间发生漏电流(Leakage)现象,而FinFET工艺为了解决该问题,会在两个传导通道之间加入一层很薄的硅“鳍”。

 英特尔公布的FinFET电子显微镜照片

FinFET全称Fin Field-Effect Transistor(鳍式场效晶体管),是一种新的互补式金氧半导体(CMOS)晶体管。Fin是鱼鳍的意思,FinFET命名根据晶体管的形状与鱼鳍的相似性,由加州大学伯克利分校的胡正明发明,其工作原理是将晶体管由传统的平面结构变为3D结构,可在电路的两侧控制电路接通和断开,此种设计能够大幅度改善电路控制并减少漏电流(Leakage),同时也能够大幅度缩短晶体管的闸长。

最早商业化使用FinFET技术的公司是英特尔,该公司在2011年推出了22nm的FinFET工艺,目前包括三星、台积电和Global Foundries等在内的半导体厂家已经积极投身于FinFET的研究和推进工作。

众所周知,对于相同的处理器架构来说,更低的功耗意味着更低的发热,在功耗允许的情况下也能够尽可能提升频率,或者在同样频率下能够节省宝贵的电力,而在Exynos 7420这款处理器上面对于上面的特性都有一定的体现。

Exynos 7420并没有特别革命性的架构进步,依旧使用了来自于ARM的四核心Cortex-A57+四核心Cortex-A53的大小核架构以及Mali-T760 GPU,若要说市面上哪款移动处理器和它最为相似,那自然是应用在部分版本Galaxy Note 4上面的,师出同门的Exynos 5433了。

虽然ARM刚刚发布了最新的高性能CPU架构Cortex-A72,但是要想三星立刻生产出量产制品依旧是不现实的,使用A57+A53的设计来平衡功耗和性能也是很正常的做法,原则上来说后台轻度的应用会交给A53核心来处理,在需要高性能的时候,A57则会投入工作,Exynos 7420自然也是支持GTS(Global Task Scheduling),也就是八核心同时投入工作,以及动态核心电压频率调整功能。

Exynos 7420自然也加入了对ARM的AArch64的,虽然理论上来说所有A53和A57的CPU都应当具有对AArch64的支持,但是三星Exynos 5433则被三星人为地限制在了AArch32上面,也就是说目前暂时不具备64位计算能力。

当然,目前Android上面为64位专门进行优化的APP还很少,但至少数量上是在增多的,Android 5.0原生的ART模式也直接加入了64位运算的支持,所以说在同样运行Android 5.0操作系统并开启64位支持的时候,Exynos 7420等具有64位运算能力的处理器会有明显的性能优势。

得益于制程的进步,三星能够将Exynos 7420的A57 CPU最大主频率进一步提升至2.1GHz,相比20nm工艺的Exynos 5433 A57的最大主频1.9GHz提升了200MHz,GPU的最大主频则从5433的700MHz提升到了772MHz,总体在频率上的提升在10%左右,这自然能够带来性能上的提升。

不过Exynos 7420相对于Exynos 5433,最大的提升是在内存带宽和GPU性能上面。Exynos 7420是三星首款使用了LPDDR4内存的处理器,LPDDR4内存具有32位的双通道设计,内存频率达到了1552MHz,折算下来,Exynos 7420的内存带宽峰值达到了24.8GB/s(原文此处为25.6GB/s,应当为一处错误)。
如此对内存带宽的提升自然能够带来非常显著的性能提升,而三星似乎对此还没有满足,所以7420处理器获得了从Exynos 5系列处理器以来最大的GPU性能提升,其中包括了核心数量和主频率,在Exynos 7420上,三星将GPU核心的数量从5系列处理器之中惯用的6核心(Exynos 5410除外,其使用了来自Imagination的PowerVR SGX544 MP3 GPU,为三核心设计)提升到了8核心设计。
GPU的提升对于带动Galaxy S6和S6 Edge上面那块2K分辨率的屏幕自然是有益无害的,并且制程的进步允许三星将GPU运行在700MHz时的电压调低200~300mV,三星曾经宣称新制程能够降低35%的能耗,而所省下的能耗则很有可能要用来供养新增的两个GPU核心了。

使用Antutu对Galaxy S6和Exynos版Galaxy Note 4进行性能跑分对比时,不难发现S6在3D图形性能上远远地超过了Note 4,而二者的屏幕分辨率都是2560×1440,虽然性能跑分不一定能够完全代表实际体验,但是由此反映出来的性能提升确实是实打实的。此外,LPDDR4内存的威力也在跑分之中得以体现,至于CPU性能提升,则是意料之中的事情了——毕竟主频更高,制程更先进,这个没什么意外的。

性能提升,能耗下降,三星在14nm上所作出的努力自然得到了应有的回报,Exynos 7420在性能上的强势也使得三星这次弃用高通Snapdragon 810处理器有了更多的底气,虽然7420和5433相比在CPU性能上没有特别强力的提升,但是从GPU上面来看,S6这块2K屏幕能够提供比之前更好的体验是确定的了。

至于三星和高通移动处理器之间绵延已久互掐胜负嘛,这回是三星赢了,并且三星的强势很有可能一直延续到明年,因为高通至少在2015年结束之前是拿不出20nm以下制程的CPU的。

原文 Android Authority


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