迄今最强的五款手机芯片

2023年以来，半导体工厂和AI（人工智能）处理器的建设热潮推动了半导体行业的话题，但拥有最大出货量的智能手机仍然继续显著发展，有吸引力的型号正在一个接着一个发布。这次，我们将报道2023年下半年至2024年上半年发布的智能手机，重点关注处理器。虽然我们这次报道的是高端处理器，但高通和联发科也发布了新处理器，它们甚至可以处理中高端智能手机处理器（性能略低于高端），这使得销售最多单位。

图1为三星电子（以下简称三星）2024年版高端智能手机“Galaxy S24”，该机于2024年1月在海外发布。Galaxy S24在海外发布三个月后在日本发布，并成为热门话题。

Galaxy S24的内部分为两个平台版本。在日本销售的产品是高通制造的，在海外销售的很多是三星制造的。图 1 显示了使用三星 Exynos 2400 的系统。基本的内部功能由三星芯片组组成。所有基本功能，如处理器、集成到单芯片 SoC（片上系统）中的通信调制解调器、通信收发器和电源 IC 均由三星制造。而且，存储内存和RAM也是三星生产的，因此“三星”的自给率极高。该处理器采用三星首个FOWLP（扇出晶圆级封装）实现，似乎能够实现比之前更高的性能。端子表面也采用了硅电容，结构与苹果的“A系列”几乎相同。

图2为Exynos 2400处理器的拆箱图。由布线层组成的芯片型号名称“S5E9945”刻在硅片上。该处理器采用三星4nm工艺制造，基于AMD的GPU架构“RDNA3”，结合了10核Arm CPU、针对移动开发的12核GPU“Xclipse 940”、DSP、INT8等，配备了AI发动机（44TOPS）。它还配备了4G/5G（第四代/第五代移动通信）调制解调器。三星并未在 2023 年发布 Exynos 处理器。Exynos 2400 是一款已经问世两年的高端处理器。

图3为小米2024年1月发布的高端智能手机“小米14 Pro”。自 2011 年以来，小米每年在发布时都会使用顶级的高通平台。2024款机型采用高通2023年下半年发布的“Snapdragon 8 Gen 3”。Snapdragon 8 Gen 3已经在许多高端机型中采用，图1所示的日本型号三星Galaxy S24也配备了Snapdragon 8 Gen 3。

小米 14 Pro 的内部由高通芯片组组成，但与三星 Galaxy S24 的最大区别在于，内存（存储和 RAM）是各个供应商的组合，包括美光科技、SKhynix、三星和这就是重点。与三星相比，“内部比例”略低。不过，由于高通涉足射频功率放大器等产品，因此自给率与三星的差距很小（几乎相同）。

高通骁龙8 Gen 3的处理器型号名称为“SM8650”。组合的电源IC为“PM8550VS”和“PM8550VE”。该电源IC的型号名称与上一代产品“Snapdragon 8 Gen 2”（SM8550）相同。为Snapdragon 8 Gen 2开发的电源IC也被复用在Snapdragon 8 Gen 3中。通过重复使用，硅物质可以保持在最低限度。RF收发器是一种新芯片。我不会在这里详细介绍它的内部，但它显著改进了数字功能。高通等也正在将AI功能融入到通信芯片中，提高通信性能的功能也是一个卖点。

图 4显示了高通 Snapdragon 8 Gen 3 芯片的拆箱。采用台积电4nm制造，CPU有8核，高通专有GPU“Adreno750”有12核，高通专有AI引擎“HEXAGON AI”处理性能为45 TOSP。Snapdragon 8 Gen 3 还配备 5G 调制解调器。CPU 配置几乎相同，尽管它比三星 Exynos 2400 少了两个高效核心。

图5为中国vivo于2023年底发布的高端智能手机“X100 Pro”。X100 Pro采用联发科顶级平台“天玑9300”。联发科也是芯片组，收发器和电源IC也是联发科做的。但由于射频功率放大器和存储器由其他公司制造，该公司的“自给率”低于高通和三星。此外，许多电源 IC 和收发器都是从之前的型号天玑 9200 借用的。

图 6显示了 Dimensity 9300 硅胶的开口。与高通的Snapdragon 8 Gen 3一样，它是采用台积电的4nm制造的。CPU配备8核，GPU配备Arm的G720 12核。虽然高通和三星有 3 层 CPU（高性能、中效、高效），但联发科天玑 9300 却“没有高效核心、4 个高性能核心、4 个中核心”，并且拥有高性能可见它具有重要的特征。AI引擎搭载联发科专有的“APU 790”，实现了33TOPS的计算性能。顺便说一句，联发科很少透露芯片上安装的晶体管数量，但天玑 9300 却宣称拥有 227 亿个晶体管。这个数字比苹果3nm处理器“A17 Pro”的190亿颗高出约20%。

图 7显示了“Google Pixel 8”中安装的处理器“Tensor G3”以及苹果“iPhone 15 Pro”中使用的 A17 Pro。两者都被定位为三星、高通和联发科的新型高端移动处理器的竞争对手。不同之处在于，Tensor G3 采用三星 4nm 工艺制造，A17 Pro 采用台积电 3nm 工艺制造，但两者都有一个特点，即没有内置 5G 调制解调器。而且芯片具有差异化优势，用在自己的产品中比对外销售更有优势。

表1总结了本次讨论的五款芯片的CPU配置、制造工艺以及相对面积。所有CPU都是Arm，GPU也是来自谷歌和联发科的Arm。人工智能引擎因公司而异。虽然AI性能从33到45 TOPS不等，CPU核心数量从6到10不等，但内部运算单元配置是相同的。

图8是上述五种芯片的最大频率和硅片面积的图表。与三星4nm产品相比，台积电4nm产品的频率更高，尽管高出几个百分点。采用3nm工艺的A17 Pro频率最高，同样采用3nm工艺的M3系列频率更高，超过4GHz。除了A17 Pro采用3nm制造外，面积几乎相同。它们是功能几乎相同的芯片，因此虽然细节上有差异，但从整体处理器芯片来看，三星和台积电几乎没有区别（我不会提及良率等）。高通和联发科采用3nm的产品即将发布，后续我们会继续进行对比。

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