10月19號(hào)，Google正式發(fā)布了他們的旗艦手機(jī)Pixel 6和Pixel 6 Pro，這也是Pixel 系列手機(jī)發(fā)布以來變化最大的一款手機(jī)，除了名字沒變，其他一切都變了。

最大的變化還是當(dāng)屬Pixel 6和Pixel 6 Pro首次搭載了Google自己研發(fā)的Tensor SoC，但Tensor究竟是什么和能做什么一直是個(gè)迷。

據(jù)官方的說法，Tensor是Google在平衡手機(jī)計(jì)算負(fù)載的一種嘗試，并且這個(gè)構(gòu)思無法利用現(xiàn)成的商業(yè)化解決方案來實(shí)現(xiàn)。

Tensor結(jié)合了Google Research多年的機(jī)器學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，將機(jī)器學(xué)習(xí)性能作為主要的差異化競(jìng)爭(zhēng)，并能夠?yàn)镻ixel 6手機(jī)提供許多獨(dú)特的，其他手機(jī)不具備的功能。

雖然Google提供的材料說明認(rèn)為Tensor是一塊完全由Google設(shè)計(jì)的SoC，但如果「設(shè)計(jì)」這個(gè)詞大家理解不一樣，得到的結(jié)論也不一樣。實(shí)

際上這塊芯片由Google和三星LSI共同合作研發(fā)，在傳統(tǒng)定制設(shè)計(jì)和半定制設(shè)計(jì)（如AMD的APU芯片）之間處于一個(gè)模糊界定范圍。

并且Tensor也是一個(gè)相當(dāng)抽象的一個(gè)詞， 官方也并沒有任何模型編號(hào)信息透露出來，也沒有說下一代芯片是否叫Tensor 2。在Google內(nèi)部這款芯片的名稱為GS101，據(jù)相關(guān)人士推測(cè)代表的是Google Silicon。

芯片對(duì)于每個(gè)硅都有一個(gè)型號(hào)，Tensor SoC的芯片ID為0x09845000，對(duì)應(yīng)三星的Exynos命名方案為S5E9845，而三星LSI 最新的SoC型號(hào)為S5E9840，側(cè)面印證了是和三星合作的芯片。

至于為什么Google SoC會(huì)遵循Exynos內(nèi)部命名計(jì)劃也許是三星為半定制芯片的設(shè)計(jì)提供了一些優(yōu)惠價(jià)格。

這里，三星不僅僅是作為一個(gè)純粹的合同約定上的制造商，而且完全參與芯片的設(shè)計(jì)。

當(dāng)進(jìn)一步對(duì)比三星Exynos 2100和Google Tensor時(shí)，也能發(fā)現(xiàn)一些相似點(diǎn)，但是也有許多不同。

可以說Google Tensor緊跟著三星的Exynos SoC系列進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

除了人們?cè)赟oC中通常談?wù)摰母呒?jí)別塊，如CPU、GPU、NPU等主要特征外，還有芯片的基礎(chǔ)塊：結(jié)構(gòu)塊（fabric blocs），IP、時(shí)鐘管理架構(gòu)、電源管理架構(gòu)，以及將這些部分實(shí)現(xiàn)到實(shí)際硅中的設(shè)計(jì)方法。

在紙面上，三星Exynos、Mediatek Dimension或Hisilicon Kirin，甚至高通Snapdragon（位于CPU端）在規(guī)格方面，芯片可能有類似的設(shè)計(jì)——具有相同的高級(jí)別IP，如Cortex CPU或來自ARM的MALI GPU——芯片仍將以不同的方式結(jié)束行為和執(zhí)行，因?yàn)榛镜腟oC架構(gòu)非常不同。

就Tesnor而言，這種底層架構(gòu)是在三星用于其Exynos SoC的IP上構(gòu)建的，他們使用相同的時(shí)鐘管理和電源管理架構(gòu)。

在IP層次結(jié)構(gòu)中，可以發(fā)現(xiàn)高級(jí)IP塊（如內(nèi)存控制器、結(jié)構(gòu)IP、所有外部接口的PHY IP）之間，甚至更大的IP功能塊（如ISP或媒體解碼器/編碼器）之間也有其他相似之處。

所以谷歌聲稱Tensor 完全是他們自己設(shè)計(jì)的答案就很顯然了，這在某種程度上是真實(shí)的，但根據(jù)你對(duì)「設(shè)計(jì)」的定義，以及你想如何深入地進(jìn)行設(shè)計(jì)。

雖然Tensor/GS101是基于Exynos基礎(chǔ)塊和IPS構(gòu)建的，而且可能是由三星集成和推出的，但SoC 的定義是由谷歌控制的，因?yàn)镚oogle 的Pixel 是他們的最終產(chǎn)品應(yīng)用點(diǎn)。

雖然在Exynos 2100上，CPU集群（cluster）似乎非常明顯地位于一個(gè)更小、定義更明確的三星一致性互連中，但Tensor SoC 將CPU集群集成到一個(gè)更大的CCI中。這個(gè)CCI看起來要么是互連設(shè)置的非常不同的配置，要么是不同的IP。

Tensor 的CPU設(shè)置為2x X1 + 2x A76 + 4x A55也有門道。

谷歌的CPU設(shè)置與其他SoC不同，它具有2+2+4配置的特點(diǎn)。雖然這并不是真正的獨(dú)一無二，三星對(duì)Exynos 9820和Exynos 990有著非常相同的設(shè)置，但Tensor上的X1+A76+A55配置目前在市場(chǎng)上是獨(dú)一無二的。

大多數(shù)其他供應(yīng)商和機(jī)具都已升級(jí)到1+3+4，大+中+小CPU配置。

在Cortex-X1方面，Google使用一對(duì)Cores意味著，從理論上講，具有兩個(gè)重線程的芯片的性能應(yīng)該高于任何其他只有一個(gè)大性能核心的Android SoC。

X1的頻率為2.8GHz，略低于Snapdragon 888的2.86GHz和Exynos 2100 X1 Cores的2.91GHz。Google為Cores配備了1MB的二級(jí)緩存，類似于S888，是E2100配置的兩倍。

至于中核，Google使用了Cortex-A76 cores，這也一直是討論的熱點(diǎn)。

乍一看，考慮到A77和A78 Cortex都能提供更高的性能和能源效率，核心以2.25GHz的頻率分組，并具有256KB的L2，這似乎有點(diǎn)不合理。一個(gè)可能的原因是在芯片設(shè)計(jì)時(shí)，三星可能還沒有準(zhǔn)備好集成新的IP。

芯片的設(shè)計(jì)需要一段時(shí)間，雖然它具有X1的特性，但在生產(chǎn)過程中可能已經(jīng)來不及了。

至于小芯上，有4個(gè)A55芯，頻率為1.8GHz。與三星自己的Exynos芯片不同，谷歌決定為Cores提供128KB的二級(jí)緩存，而不是64KB的緩存，因此它們更符合Snapdragon 888配置。

另一個(gè)早期謠言是關(guān)于它的Mali-G78代GPU的，此后，Google 正式確認(rèn)了Mali 第二大GPU, MP20，僅次于麒麟9000的24核單元。

最初的想法是，谷歌可能會(huì)以低頻率運(yùn)行GPU，以優(yōu)化能源效率，但他們最終仍然在以848MHz的峰值時(shí)鐘速度運(yùn)行GPU，而Tiler和L2的峰值時(shí)鐘速度為996MHz。

Google 的Tensor 也是第一個(gè)得到證實(shí)的G78 GPU，它實(shí)際上利用了G78的ARM分時(shí)鐘平面設(shè)計(jì)，允許共享的GPU結(jié)構(gòu)以比實(shí)際著色器核心更高的頻率運(yùn)行，因此有兩個(gè)頻率，實(shí)際頻率非常高。

Google Tensor上的存儲(chǔ)器控制器看起來與Exynos 2100上的相同，支持LPDDR5在4倍16位通道配置中，總峰值理論帶寬為51.2GB/s。

谷歌還集成了8MB的系統(tǒng)緩存，但并不完全清楚，如果這是同一IP三星在Exynos 2100上使用，似乎是8MB，或者在IP的最小版本中，因?yàn)樗募軜?gòu)方式以及它的行為方式存在一些真正的差異。

Google在這里使SLC的非常廣泛使用用于提高SoC塊的性能，包括自己的自定義塊。SLC允許自身被分區(qū)并將SRAM區(qū)域?qū)Ｓ糜赟oC上的特定IP塊，使其在不同用例情況下獨(dú)占地訪問緩存的全部或部分。

最后，谷歌Tensor的主要焦點(diǎn)顯然是它的TPU，即張量處理單元。到目前為止，谷歌只是把它稱為Tensor SoC內(nèi)的TPU，但在驅(qū)動(dòng)級(jí)，谷歌稱之為「EdgetPu」。

有跡象表明，該區(qū)塊與谷歌在2018年宣布的ASIC「Edge TPU」有關(guān)。雖然谷歌沒有在Tensor內(nèi)的TPU上發(fā)布任何性能指標(biāo)，但有數(shù)據(jù)顯示，該塊的功率高達(dá)5瓦。

因此，如果兩者確實(shí)相關(guān)，那么考慮到過程節(jié)點(diǎn)的顯著優(yōu)勢(shì)和總體上更新的IP，張量TPU（SiC）的性能數(shù)字應(yīng)該非常重要。

這也是谷歌團(tuán)隊(duì)引以為傲的點(diǎn)，它使用了最新的ML處理體系結(jié)構(gòu)，針對(duì)谷歌研發(fā)團(tuán)隊(duì)在公司內(nèi)部運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行了優(yōu)化，并承諾允許打開一種新的和獨(dú)特的使用案例，這也是定制SoC的主要目標(biāo)。

TPU塊似乎也帶來了一些谷歌稱之為「GSA」的塊，它負(fù)責(zé)操作TPU固件，包含一個(gè)四核Cortex-A32 CPU設(shè)置。

總的來說，從谷歌和三星合作的最早報(bào)道來看，谷歌的Tensor最終幾乎達(dá)到了大眾對(duì)他們的芯片預(yù)期。

它是谷歌芯片嗎？

顯然是的，他們?cè)O(shè)計(jì)它是因?yàn)樗麄兌x了它，同時(shí)也創(chuàng)建了一些谷歌獨(dú)有的塊，這些塊是芯片差異化的一部分。

這是三星Exynos芯片嗎？

也是的，從更基本的SoC架構(gòu)層來看，Tensor在三星的Exynos設(shè)計(jì)中有著很多的共同點(diǎn)。

所以，稱Google Tensor為半定制設(shè)計(jì)似乎非常適合。也就是說，讓我們看看張量的行為是如何發(fā)生的，以及它在性能和效率方面的地位。

參考資料：

https://www.anandtech.com/show/17032/tensor-SoC-performance-efficiency

本文來自微信公眾號(hào)“新智元”（ID:AI_era），編輯：LRS，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。