無人再提三星Exynos芯片

近日，與非網(wǎng)記者了解到，明年三星旗艦機(jī)Galaxy S23將舍棄自家芯片，全部轉(zhuǎn)用臺(tái)積電生產(chǎn)的高通下一代驍龍8Gen2處理器。在三星手機(jī)“改朝換代”的動(dòng)蕩時(shí)期，誰還記得三星自研芯片Exynos過去的輝煌。從曾經(jīng)的安卓王者、風(fēng)光無兩，到如今繁華落盡、無人再提。今天，就讓我們回顧三星自研芯片的十年沉浮歷程。

21世紀(jì)前后，三星半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的開始

三星的開端始于1969年。李秉喆在大韓民國水原市成立三星電子工業(yè)。那時(shí)自家工業(yè)消費(fèi)品走俏，三星的各類電子商品開始走向千家萬戶，這時(shí)三星逐漸意識(shí)到只有發(fā)展半導(dǎo)體才能推動(dòng)商品的迭代發(fā)展。于是在1974年，三星決定收購韓國半導(dǎo)體公司，并將其更名為“三星半導(dǎo)體”。

1983年，三星成功研發(fā)出64Kb動(dòng)態(tài)內(nèi)存，極力追趕當(dāng)時(shí)的行業(yè)巨頭Mostek。9年后的1992年，三星憑借新興的64Mb動(dòng)態(tài)內(nèi)存，成為業(yè)界領(lǐng)先的DRAM廠商。三星此后正式進(jìn)入頂級(jí)存儲(chǔ)廠商序列。

有了DRAM領(lǐng)域的成功，三星開始逐漸將目光瞄準(zhǔn)了結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的移動(dòng)處理器。2000年左右，三星就制造出了第一塊處理器——S3C44B0，它基于ARM7處理器架構(gòu)，當(dāng)時(shí)一款名為 “Danger Hiptop” 的手機(jī)搭載使用了這款處理器。升級(jí)為ARM9架構(gòu)后，三星也出產(chǎn)了許多后續(xù)處理器，提供給當(dāng)時(shí)的各類智能設(shè)備，這一系列芯片也就是三星Exynos處理器的前身。

Exynos問世，助力三星在智能手機(jī)領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟

2010年三星Galaxy S橫空出世，集成了Imagination最新的PowerVR SGX540 GPU、4英寸480P Super Amoled屏幕、512MB RAM+16GB ROM、安卓2.3系統(tǒng)、500萬像素攝像頭、1500毫安時(shí)可拆卸電池等，都堪稱當(dāng)時(shí)世界上的頂級(jí)水準(zhǔn)。其中那顆三星自研蜂鳥S5PC1110，也就是后來的Exynos 3 single 3110，是當(dāng)時(shí)世界上首款1GHz處理器。

彼時(shí)三星不僅對(duì)HTC和諾基亞的手機(jī)有了碾壓級(jí)優(yōu)勢，對(duì)比那時(shí)候的蘋果手機(jī)iPhone3G，可以說在各方面都有了一戰(zhàn)之力。

當(dāng)然，這顆處理器還不能算是正式的Exynos芯片。Galaxy S大獲成功后，三星快馬加鞭推出了下一代真正意義上的Exynos，并賦予了它一個(gè)我們熟悉的代號(hào)——獵戶座（Orion）。

繼往開來，Galaxy搭載Exynos芯片大殺四方

2011年，三星Galaxy發(fā)布第二款手機(jī)Galaxy SⅡ，它搭載了Exynos 4210雙核處理器，內(nèi)存加至1GB，外加首次采用1080P攝像頭，這些高端堆料給Galaxy SⅡ帶來了全面進(jìn)化。第二代Exynos處理器帶來的改變不僅是單核變雙核，GPU集成了Mali-400 MP4，支持顯示1440×900分辨率，觀感較前代的800x600提升明顯。另外，這顆處理器還加入了對(duì)高像素?cái)z像頭以及高清視頻的支持。反觀同時(shí)代的高通驍龍S3，功耗和發(fā)熱量并不樂觀，過度的閹割導(dǎo)致其在多媒體領(lǐng)域表現(xiàn)的不夠亮眼。Galaxy SⅡ的這些出色表現(xiàn)與友商的助推讓三星Galaxy系列手機(jī)牢牢占據(jù)了安卓手機(jī)陣營的頭把交椅。

三星要想做到穩(wěn)定的占據(jù)市場，僅靠一個(gè)爆款是不夠的。2012年，搭載了三星首款四核處理器Exynos4412的三星Galaxy SⅢ亮相。這顆處理器采用了32nm高K金屬柵極(HKMG)工藝。四顆cortex-A9核心，更高像素的攝像頭，助力這款手機(jī)銷量爆火。在S3開售100天后，銷量突破2000萬臺(tái)大關(guān)。同年三季度，銷量更是超過蘋果的 iPhone 4S，成為 2012 年第三季度全球最暢銷的智能手機(jī)。2012年11月4日早間，三星周五通過Twitter和Facebook宣布，Galaxy S Ⅲ智能手機(jī)的銷量已突破3000萬部，成為三星銷售最成功的機(jī)型。

假八核危機(jī)，三星僥幸過關(guān)

單核，雙核，四核，逐年翻倍的處理器核心讓三星產(chǎn)生了沖刺八核的信心。時(shí)間到了2013年，三星發(fā)布了Exynos 5410處理器。它是一款開創(chuàng)性的 big.LITTLE 八核移動(dòng)處理器，也被戲稱“假八核”。這顆核心采用1.6Ghz四核Cortex-A15+1.2GHz 四核Cortex-A7，核心制程也升級(jí)成了28nm HKMG 工藝。那它為什么會(huì)被叫“假八核”呢？原來這顆處理器的核心調(diào)度有非常大的限制，它無法同時(shí)激活8個(gè)CPU核心，也不能同時(shí)激活Cortex-A7和 Cortex-A15。也就是說，要么運(yùn)行四個(gè) Cortex-A7 內(nèi)核，要么激活四個(gè) Cortex-A15 內(nèi)核，這也為三星帶來了發(fā)熱卡頓等問題，很多人當(dāng)年逐漸開始看衰三星手機(jī)。

直到2013年下半年，搭載Exynos 5420的Note3發(fā)布，三星才算正式踏入8核行列。它繼承了前作Exynos 5410身上的很多特點(diǎn)，依舊采用了A7+A15的雙四核CPU組合，同時(shí)還集成了一顆功能更強(qiáng)勁的PowerVR SGX 544MP3 GPU。相比Exynos 5410，其CPU主頻有所提升，分別為1.3GHz和1.8GHz，另外其內(nèi)存也從雙通道LPDDR3 1600提升到了雙通道LPDDR3e 1866。根據(jù)當(dāng)時(shí)的媒體測評(píng)，在3D Mark、安兔兔兩項(xiàng)測評(píng)中，Exynos 5420與同時(shí)代的驍龍800互有勝負(fù)。Exynos 5420的優(yōu)秀表現(xiàn)，讓Exynos家族的腰桿再次硬了起來。

友商火龍危機(jī)來臨，Exynos迎來高光時(shí)刻

著名“人生哲學(xué)”導(dǎo)師郭德綱說過：“全靠同行襯托的好??！” 2015年，“大火龍”驍龍810帶著一眾友商“為發(fā)燒而生”，三星則穩(wěn)扎穩(wěn)打，推出真·安卓之光Exynos 7420，一款采用 14 nm鰭式場效應(yīng)晶體管工藝(FinFET)的開創(chuàng)性移動(dòng)處理器。搭載它的則是三星Galaxy S6系列手機(jī)。Exynos 7420采用四個(gè)2.1GHz Cortex-A57大核與四個(gè)1.5GHz Cortex-A53小核，集成Mali-T760 MP8 GPU，性能與功耗穩(wěn)定，穩(wěn)壓一眾驍龍手機(jī)一頭。

有蘋果自研架構(gòu)的成功在前，此時(shí)自信滿滿的三星開始不滿足于公版的 ARM 架構(gòu)，在2015年決定自研貓鼬（ Mongoose）架構(gòu)。貓鼬是環(huán)蛇的天敵，而環(huán)蛇（Krait）正是當(dāng)時(shí)高通架構(gòu)的名稱。

自研架構(gòu)能力不足，貓鼬敗于環(huán)蛇

一年后的2016年，采用自研架構(gòu)的Exynos 8890問世。這顆處理器采用14nm的FinFET LPP制程技術(shù)，四顆大核是自研貓鼬架構(gòu)M1，小核依舊是四顆ARM架構(gòu)Cortex-A53，集成了Mali-T880 MP12 GPU。只有大核用自研架構(gòu)可見三星的貓鼬架構(gòu)還沒有完全成熟。三星Galaxy S7（韓版/歐版）搭載了這顆處理器。在與驍龍820對(duì)比上，單核與多核跑分中，這代三星核心與驍龍也是各有高低。在GPU方面，三星與驍龍?jiān)贕FXBench Manhattan 3.0項(xiàng)目的跑分中甚至超越了蘋果A9。

由于諸多原因，三星自研架構(gòu)的后勁乏力，后續(xù)幾代的貓鼬M2、M3、M4架構(gòu)芯片中，三星逐步暴露出“高分低能”的態(tài)勢，被高功耗和發(fā)熱拖了后腿，所以到往后的幾代芯片，像8895，9810，9820，三星已經(jīng)開始被競爭對(duì)手拋在了身后。

2019年發(fā)布的Exynos 990是三星自研架構(gòu)的最后一次嘗試。這顆旗處理器在CPU大核心上采用了三星新一代的M5架構(gòu)，中型規(guī)模的核心則升級(jí)到了Cortex-A76，同時(shí)集成Mali-G77 GPU。Exynos 990采用7nm LPP工藝制造，即芯片制造時(shí)已經(jīng)升級(jí)為EUV光刻。在上一代M4芯片中，Exynos芯片就出現(xiàn)了空有高跑分，沒有性能的情況。然而這一代M5的表現(xiàn)依舊如此，不僅在同頻下功耗表現(xiàn)相比上一代M4沒有提升，反而隨頻率升高表現(xiàn)更差了。雖然Exynos 990在核心調(diào)度、緩存、存儲(chǔ)延時(shí)等其他方面就前代有了不小的提升，但是整體水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上同代驍龍。

在三星自研架構(gòu)的這段日子里，驍龍?zhí)幚砥饕呀?jīng)經(jīng)歷了835到865的進(jìn)化。這兩代神U，也帶著高通逐步蠶食安卓平臺(tái)市場。在此期間，海思麒麟芯片也成為了后起之秀，接連兩代麒麟970、980，讓華為海思處理器也鯨吞大量中國市場。最終，因?yàn)槠滟醯男阅鼙憩F(xiàn)，三星自己最終痛下決心：在2019年12月31日解散CPU自研架構(gòu)團(tuán)隊(duì)。至此，三星投入了將近 170 億美元的貓鼬架構(gòu)正式宣告失敗。

Exynos何去何從，再戰(zhàn)未來還是終歸塵土？

三星Exynos處理器經(jīng)歷五年沉浮后，最終還是用回了ARM架構(gòu)。但是回歸ARM架構(gòu)的Exynos處理器還是沒能挽救回自己的頹勢。2021年年初，在三星與AMD共同開發(fā)的Exynos 2100處理器發(fā)布后，Exynos依舊敗于驍龍。雖然此時(shí)驍龍888因?yàn)椴捎萌谴ぴ俅伪成匣瘕埻馓?hào)，但同門代工的Exynos也難逃厄運(yùn)。即使在發(fā)熱方面Exynos2100較驍龍888好一些，但在超大核跑分以及性能測試中均未跑贏驍龍。被許多人寄予厚望的 GPU 部分，同樣也不如驍龍和聯(lián)發(fā)科，能耗比依舊拉胯，這款芯片的表現(xiàn)，可以說徹底打碎了許多人對(duì) Exynos 殘存的幻想。

高通推出驍龍8+芯片后，三星最終不得不承認(rèn)自己在自研芯片領(lǐng)域的失敗。在考量了自家4nm制程生產(chǎn)的Exynos 2300處理器后，發(fā)現(xiàn)其各方面性能表現(xiàn)難以匹敵高通下一代旗艦規(guī)格5G芯片驍龍8Gen2，于是有了開篇大家看到的一幕：三星決定，在2023年推出的旗艦機(jī)將全面采用以臺(tái)積電4nm制程打造的驍龍8Gen2。

總結(jié)

三星自研芯片，從Exynos 4210打響獵戶座第一槍，到Exynos 7420穩(wěn)扎穩(wěn)打力壓驍龍，然后因自研架構(gòu)失敗Exynos 990成貓鼬絕唱，最終到三星決定在新款旗艦上放棄搭載自研核心，十余年的風(fēng)雨歷程讓人唏噓。只能說手機(jī)廠商自研處理器芯片尤其是高端旗艦芯片絕不是一條寬闊平坦的大路，架構(gòu)設(shè)計(jì)、代工工藝、市場生態(tài)，影響因素很多，任何一環(huán)出現(xiàn)問題都可能功虧一簣。正因如此，本土手機(jī)廠商入局者眾，成功者少，而三星就是前車之鑒。

參考資料：

https://semiconductor.samsung.com/cn/? 三星半導(dǎo)體中文網(wǎng)

https://xw.qq.com/cmsid/20220412A0CVMN00? 三星 Exynos，曾風(fēng)光一時(shí)

https://zhuanlan.zhihu.com/p/88620651? xynos獵戶座990 三星自研CPU架構(gòu)的最后絕唱？！

http://edenfilmstudio.com/mcu-dsp/376393? 2016年手機(jī)處理器市場分析，高通這優(yōu)勢也是沒誰了

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