ARM 新款 CPU 和 GPU 发布，手机芯片将向何处行？

作为移动平台最重要的芯片方案提供商，ARM 每次的架构更新，都会对行业产生重大影响。日前，ARM 公布了新一代的移动 CPU 和 GPU 架构，并带来一系列新技术。
不出意外的话，高通联发科等头部芯片厂商，将会把这些新架构用在自家的下一代旗舰芯片上。所以，ARM 新架构的规格和实力，对下一代旗舰手机的实际表现，起着相当关键的作用。
这次 ARM 带来了三款全新的 CPU 架构，即 Corte-X4 超大核、大核 A720 和能效核 A520，分别对应上一代的 Cortex-X3、A715 和 A510。三款新架构基于 ARM V9.2 指令集，相比上一代的 ARM V9.0 在性能、并行性等方面的支持均有升级。
官方给出的数据显示，X4 超大核提升了 15% 的性能、降低了 40% 的功耗，L2 缓存可增加到 2MB；A720 提升了 20% 的能效、同频性能提升 15%；A520 提升了 22% 的能效。而且，ARM 给出的架构组合从 "1+3+4" 变成了 "1+5+2"，即把大核 A720 的数量增加到 5 个，这意味着大核要扮演的角色将会变得更加重要，成为主力核心。ARM 官方表示，用新架构的 "1+5+2" 芯片，性能比上一代 "1+3+4" 的芯片强 27%。



（图源 ARM 官方）
值得注意的是，上一代的 A510，即 2022 版 A510，相比 2021 版 A510 提升不太明显，只是小幅升级了能效，现在推出的 A520 才算是正儿八经的升级款。这次，A520 彻底放弃了对 32 位应用的支持，未来基于新一代架构打造的 CPU 产品，都将不支持 32 位应用。也就是说，未来的安卓开发者们，无论如何都得上 64 位应用了，安卓生态里的老大难问题总算是要彻底解决了。



ARM 还带来新的 DynamIQ 管理内核 DSU-120，最高支持 14 核心芯片，即 10 颗 X4+4 颗 A720 的组合。这样强悍的架构组合，应该不是给手机用的，估计会用在笔记本等 PC 类产品上。
简单总结下，ARM 发布的三款 CPU 架构，性能更强了、能耗更低了、核心数更多了，并且将完全放弃 32 位应用。
目前手机端的高负载场景首推游戏，而 GPU 的表现至关重要。除了新的 CPU 架构，ARM 还带来新一代的 GPU 架构，它们包括 Immortalis G720、Mali G720 和 Mali G620。这其中综合实力最强的是 Immortalis G720，和上一代 Immortalis G715 相比，它的每瓦性能和峰值性能均增加了 15%。



Immortalis G720 采用了延迟顶点着色延迟顶点着色（Deferred Vertex Shading, DVS），ARM 官方表示，它能减少对内存和带宽资源的占用，能将带宽使用降低 40%。根据 ARM 的实测，得益于 DVS 技术，Immortalis G720 实际性能提升 20%。



ARM 新闻稿披露，在堡垒之夜游戏中，Immortalis G720 的带宽使用减少了 26%；知名高负载游戏原神中，带宽占用进一步减少到 33%。内存和带宽利用率提高，意味着能降低 GPU 面临的性能压力，开发者也能把更多资源分配在其他地方。ARM 还认为，手机芯片发热，很大一部分原因是内存访问频繁。DVS 技术的应用，能够显著降低功耗。
Immortalis G720 的核心数量 10 个起步，最多能到 16 个，另外它会标配光追功能。Mali G720 则更像是 Immortalis G720 的降配版，核心数量为 6-9 个，光追不是标配而是可选功能。而 Mali 620 的核心数最多只有 5 颗，感觉它应该会用在中低端芯片上。
ARM 表示，这次发布的新款 GPU 有着有史以来最高水平的能效表现，比上一代平均能效高 15%，峰值性能平均提升了 15%。
不难看出，Immortalis G720 是 ARM 目前最能打的 GPU，升级幅度还是比较明显的，尤其是 DVS 技术的加入，让的实际表现能有更进一步的提升。不过，不同于 CPU 架构，目前市面上头部手机芯片厂商，采用 ARM 公版 GPU 的并不多。以高通来说，它自家的 Adreno 的综合实力更胜一筹。
如无意外的话，ARM 此次发布的新一代 CPU 和 GPU 架构，将会在新款的旗舰 SoC 上出现。目前手机芯片市场上，除了自产自销的苹果之外，真正的玩家其实只有高通和联发科两家。而它们两年底将发布的下一代旗舰 SoC，基本可以确定会采用 ARM 的新架构，高通和联发科的新款旗舰芯片，也已经有很多爆料了。
5 月中旬时，知名爆料博主 @数码闲聊站放出消息称，骁龙 8 Gen 3 确定将采用 "1+5+2" 组合，只会配备一个 X4 超大核。结合 ARM 新品来看，这条爆料的准确度还是很高的。他还表示，骁龙 8 Gen 3 的安兔兔跑分大概是 160W，而骁龙 8 Gen 2 的跑分则是 133 万左右。如果按照这个数据粗略换算下，高通下一代旗舰芯片的性能提升幅度大概是 20%。



（图源微博截图）
紧接着，另一名爆料博主 @i 冰宇宙则表示，骁龙 8 Gen 3 配备的 GPU 型号为 Adreno 750，性能会有大幅提升，CPU 的三缓容量将增加到 10MB。
最近，海外爆料者 @Yogesh Brar 透露，12 月将发布的一加 12，将采用骁龙 8 Gen 3 芯片。目前，骁龙 8 Gen 3 应该有部分工程版，一加已经在测试。虽然还没有消息，但从以往经验来看，小米等安卓厂商应该也在对骁龙 8 Gen 3 进行测试。
另外，关于联发科的下一代旗舰芯片，官方自己已经主动爆料了。就在 ARM 发布新一代架构后不久，联发科官方微博发布了一段联发科高管致辞的视频，其中提到，下一代天玑旗舰芯片会采用 Cortex-X4 、A720 和 Immortalis G720。一直以来，联发科芯片基本都会用 ARM 公版 GPU，现在可以确定，天玑 9300 会全量用上 ARM 新一代的 CPU 和 GPU 架构。



小雷个人猜测，天玑 9300 的 CPU 组合，应该和高通一样是 "1+5+2"。之前 @数码闲聊站在微博评论中表示网友 "2+4+2 还是 2+3+3" 的猜测不够大胆，ARM 这次发布会也把 "1+5+2" 的样品来做案例。所以，综合来看，骁龙 8 Gen 3 和天玑 9300 会采用同样的 CPU 架构组合。
数码闲聊站还表示，天玑 9300 将采用台积电 N4P 工艺，首发厂商仍然是 vivo，首款天玑 9300 机型大概是 vivo X100 系列。
作为手机设备的心脏，SoC 的重要性不言而喻。现在手机 SoC 所要承担的任务越来越多、越来越复杂，AI 计算、影像处理、通讯连接等一系列场景和功能都由它来实现。不过，对普通用户来说，最容易感知到的还是 SoC 最传统的 CPU 和 GPU 两个部分，毕竟它们直接决定了日常使用的流畅度以及游戏性能表现。
这次 ARM 发布的新架构展现出的手机芯片进化方向，仍然是提升性能、降低功耗。作为移动平台上的产品，SoC 降低功耗其实比提升性能更重要。受限于散热和供电，手机芯片的功耗问题一直很敏感。而手机芯片的能效提升，最主要就来自于工艺制程和架构的提升。工艺这块是台积电三星需要操心的事情，而 ARM 要做的就是持续升级架构，提升效率。就 ARM 公布的数据来看，新一代的 CPU 和 GPU 架构，均有较大幅度的能效提升。



实际上，就当前手机产品的情况来看，芯片 CPU 性能已经很难跑满。ARM 主推的 "1+5+2" 架构，也是把发力点放在了大核而非超大核上，利用能效提升堆大核的量，让性能大幅提升的同时，不会造成太大的功耗负担。在 CPU 性能有过剩趋势时，降低功耗带来更好的实际体验，会是更正确的做法。
至于 GPU 部分，能持续压榨其性能的主要是游戏场景，更高负载游戏的持续出现倒逼着手机芯片不断死磕 GPU 性能。ARM 新一代 GPU 就围绕着游戏场景做了很多设计，比如 DVS 技术用来提升游戏场景对内存、贷款资源的利用效率，降低负载和功耗。ARM GPU 上搭载的光追等技术，则可以给游戏带来更好的画面表现。
总的来看，移动端 GPU 的发展方向，有点越来越像电脑上的显卡了。过去大量 PC 独显才有的特性和功能，未来会逐渐出现在手机端。当然，游戏生态是一个更大的命题，以光追技术来说，不仅需要 ARM 提供顶层的技术方案、高通联发科这些厂商做好配套，同时要终端品牌完成产品落地，还要游戏开发商做好适配。
ARM 此次发布的新一代架构，将会对芯片、手机以及游戏领域产生深远的影响，这些行业新一轮的内卷要开启了。