【盘点】2020年十大芯片
“芯片”是2020年热度最高的词汇之一，从移动SoC到PC芯片，再到量子计算芯片，这枚小小的元器件带给了科技业界太多太多的惊喜。2021-01-07 10:26· OFweek 麦博 / Sunny
“芯片”是2020年热度最高的词汇之一，从移动SoC到PC芯片，再到量子计算芯片，这枚小小的元器件带给了科技业界太多太多的惊喜。在本文中，OFweek维科网将为您带来2020年最受关注的十大芯片产品，一起来看看都有谁？
苹果PC平台M1芯片
11月11日凌晨，当中国人都守着各大电商平台双十一活动准备「趁机省些钱」的时候，苹果在其总部Apple Park发布了旗下首款自研PC平台基于Arm架构的芯片——M1，同时，也发布了搭载M1的最新MacBook Air。
M1芯片采用5nm工艺，官方称其CPU性能和GPU性能比此前的笔记本芯片都要快。
据日经评论引用消息人士的说，苹果要求供应链在2021年初先行生产250万部Apple Silicon MacBook（即搭载M1芯片版的Mac）产品。对于「脱离英特尔处理器」后，苹果在PC端转向自研Arm架构芯片推出的第一款产品，这个早期备货量不可谓不大。而这款Mac上市后，也确实引来了好评如潮。
这个换芯的举动，对苹果而言确实可谓意义重大。一方面，苹果有望借此进一步统一自家产品生态，让iPhone、iPad、MacBook、iMac等产品完成生态闭环，给用户带来更无缝的使用体验。另一方面，M1芯片的示范效应和市场影响，也可能成为深刻改变PC市场格局。
编辑点评：事实上，这不是苹果第一次「换芯」操作了。
1994年起，苹果就一直使用IBM和摩托罗拉联合生产的PowerPC芯片。一开始，这个系列芯片确实比英特尔生产的芯片更快，苹果也曾在自己的广告中吹捧过这一点。但当乔布斯1996年底重回苹果时，它已开始落后。为此，苹果计划转投英特尔的怀抱。但换芯片并不容易，相当于要重新编写整个操作系统。苹果硬把这个事情给做下来了，结果也成就了后来苹果PC产品线的市场成就。
此次再从英特尔转向自研Arm架构芯片，相信同样将给产业界带来巨大而深远的影响。
英特尔第二代低温量子计算控制芯片Horse Ridge II
12月4日，在其研究院开放日活动上，英特尔推出了第二代低温控制芯片Horse Ridge II，这标志着英特尔在突破量子计算可扩展性方面取得又一个里程碑。
据悉，Horse Ridge II的设计基于第一代SoC产生射频脉冲以操纵量子位状态的能力，也称为量子位驱动（Qubit Drive）。它引入了两个额外的控制功能，从而可以将外部电子控件进一步集成到在低温制冷机内部运行的SoC中。
Horse Ridge II的新功能包括：量子位读出（Qubit readout）、多门控脉冲（Multigate Pulsing）等。
Horse Ridge II使用英特尔22nm低功耗FinFET技术，其功能已在4开尔文温度下得到验证，这将大大降低量子系统制冷的难度。
英特尔的低温控制研究重点，是致力于让控件和硅自旋量子位达到相同的工作温度水平。正如Horse Ridge II所展示的那样，这一领域的不断进步，代表了当今大力扩展量子互连所取得的进步，也是英特尔实现量子实用性长期愿景的关键要素。
编辑点评：据了解，可扩展性是量子计算的最大难点之一。相比于一代，Horse Ridge II支持增强的功能和更高集成度，以实现对量子系统的有效控制。新功能包括操纵和读取量子位状态的能力，以及多个量子位纠缠所需的多个量子门的控制能力。
早期的量子系统使用室温电子设备，这些设备由很多同轴线缆连接到稀释制冷机中的量子位芯片。考虑到制冷机的外形规格、成本、功耗和热负荷，这种方法无法扩展用于大量量子位。借助一代Horse Ridge，英特尔迈出了应对上述挑战的第一步，大大简化了各项需求，英特尔用高度集成的SoC代替了这些笨重的仪器，从而简化了系统设计，并使用复杂的信号处理技术来加快设置时间，改善量子位性能，并让工程团队能够有效地将量子系统扩展到更大的量子位数。
凭借Horse Ridge II，英特尔继续在量子低温控制领域引领创新。
北斗三号消费级导航定位芯片HD8120
11月23日，在第十一届中国卫星导航年会上，华大北斗发布了新一代北斗三号消费级导航定位芯片：HD8120。
据悉，HD8120重点面向消费类应用市场，在支持多系统GNSS接收的同时专注北斗三号信号，以优异算法提升各种复杂场景下定位可用性及定位率，运行功耗和待机功耗表现优异更加适合功耗敏感应用市场，采用高集成度设计使外围器件更加简洁、方案成本更低。
HD8120芯片刷新了消费级导航定位GNSS芯片的性价比。
据官方说法，北斗卫星导航系统核心器件国产化率已经达到了100％。北斗卫星导航系统工程总设计师杨长表示，北斗三号全球卫星导航系统正式开通以来，全球定位精度优于10米，测速精度优于0．2米／秒，授时精度优于20ns。北斗已成为全球最强大的全球卫星导航系统，出口至120多个国家和地区，比如新加坡、柬埔寨等，可以提供国际搜救、地基增强服务等6类特色应用。
支持北斗导航的终端方面，2020年上半年申请入网支持北斗定位的智能手机达到80％，华为、小米、OPPO、vivo等品牌大部分机型均支持北斗功能。
编辑点评：2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通，更新的技术、更优的信号、更高的精度为北斗系统应用性能和功能带来了全面的升级，基于北斗三号系统的地面应用也将全面展开。
芯片是北斗导航定位各类终端产品的基础核心器件，对于北斗终端产品的普及应用有着至关重要的作用。具备高性能、低功耗、低成本的优势，北斗芯片的规模化应用和推广前景光明。
苹果A14 Bionic处理器
北京时间9月16日凌晨，苹果发布了A14 Bionic芯片。
作为全球首款5nm工艺制程芯片，A14使用了台积电最先进的工艺生产，集成了118亿颗晶体管。A14芯片搭载了6核CPU，GPU是四核。在智能机器学习上，A14芯片搭载了全新16核Neural Engine，达到了每秒处理11．8万亿个操作的能力，从而让A14芯片取得了突破性的提升。
相比之下，iPhone 11及iPad Pro上使用的A13 Bionic处理器是7nm工艺（N7P二代工艺），集成85亿晶体管，6核CPU、4核GPU，集成Neural神经计算引擎——AI核心，AI运算能力达到了1万亿次。
除了这三大单元之外，A14 Bionic在ISP信号处理单元、安全功能、ML主控等方面也做了升级。
而借助A14芯片，苹果手机也终于加入了5G俱乐部。
编辑点评：苹果A系列芯片向来是每年手机产业特别关注的一款芯片，独立于安卓阵营之外，借助苹果强大而深厚的积累，A系列芯片稳定而高水平的表现，常常被拿来调侃高通、麒麟、三星、联发科等安卓系芯片平台的不足之处。
基于A系列芯片，苹果手机得以凭借并不太高的市场份额，收获手机产业大半的利润。
2020年11月，当基于Arm架构、用于PC平台的M1芯片发布的时候，很多人都在关心它与A14芯片在设计上会有什么样的差异。因为两款芯片在架构上的特点非常相似，而且同样都采用了台积电的5nm工艺生产。
业界分析，M1是A14 Bionic的改进，专门针对小型笔记本电脑和紧凑型主机设计的，对众多需要的功能做了优化设计。A14的业界地位当然不用「M1芯片引来的好评如潮」来衬托，但同门兄弟，战斗在不同的细分领域，A＋M的产品线组合将给苹果系产品组织带来什么样的市场表现，值得我们期待。
英伟达GPU旗舰A100
2020年5月，在线上举行的英伟达GTC 2020大会前一天，英伟达CEO黄仁勋提前在其家中公布了全球最大的GPU：
黄仁勋展示的安培（Ampere）架构GPU系统以最新英伟达 Tesla A100 芯片组成，被认为是迄今为止GPU算力最大的一步提升。
相比于2017年三年前推出、用300W功率提供了7．8TFLOPS的推断算力、有210亿颗晶体管的Volta架构芯片Tesla V100，A100的算力直接达到了其20倍。
黄仁勋说：「A100 是迄今为止人类制造出的最大7纳米制程芯片」。A100采用了台积电7nm工艺，拥有540亿个晶体管，是一块3D堆叠芯片，面积高达826mm2，GPU的最大功率达到了400W。
A100上搭载了容量40G的三星HBM2显存，第三代Tensor Core。它采用带宽600GB／s的新版NVLink，几乎达到了10倍PCIE互联速度。
第三代Tensor Core对稀疏张量运算进行了特别加速，执行速度提高了一倍，也支持TF32、FP16、BFLOAT16、INT8和INT4等精度的加速。
针对云服务的虚拟化，A100也进行了升级，因为全新的multi－instance GPU机制，在模拟实例时，每块GPU的吞吐量增加了7倍。
编辑点评：A100能力的提升，是为了追上当今AI算力需求的爆炸性增长。与此同时，对云服务厂商来说，人们用算力来做的事总在不断变化，所以也难以设计专有优化的芯片架构。
安培架构的A100，除了性能提升20倍，还可以实现1－50倍的扩展。英伟达的体系不仅可以向更多GPU扩展，还可以向外扩展从而满足人们更进一步的算力需求。
AI应用已在自动驾驶、语音、智能医疗、推荐系统等任务上得到了实践。更加强大的A100，将更好地满足市场上越来越广泛的需求。
全新高通骁龙8885G旗舰移动平台
2020年12月2日，高通宣布推出全新高通骁龙888 5G旗舰移动平台，为2021年旗舰智能手机树立全新标杆。
据悉，骁龙888是全球最先进的5G平台，同时还通过支持Wi－Fi 6和蓝牙音频提供增强的移动体验。其集成的第三代5G调制解调器及射频系统——骁龙X60支持5G Sub－6GHz载波聚合和毫米波，能够提供高达7．5Gbps全球最快的商用5G网络速度。通过支持几乎全球所有主要网络，该调制解调器及射频系统还支持出色的网络覆盖，包括利用动态频谱共享（DSS）技术实现全国范围的5G网络覆盖。
骁龙888在AI架构方面，将AI与专业影像、个人语音助手、顶级游戏、极速连接和更多功能进行结合，赋能顶级移动体验。
骁龙888在影像方面的支持，让移动终端成为支持专业级成像质量的相机。骁龙888是首款支持三ISP的骁龙移动平台，能够以每秒处理27亿像素的速度，支持三个摄像头的并发拍摄。用户还可以通过120fps捕捉超高速运动状态的高分辨率图像，或同时拍摄三个4K HDR视频。
编辑点评：毫无疑问，5nm工艺制程为骁龙888的性能带来了极大地提升。据悉，高通Kryo 680 CPU的整体性能提升高达25％，支持高达2．84GHz的主频，同时是首个基于Arm Cortex－X1打造的商用CPU子系统。而高通Adreno 660 GPU实现了迄今为止最显著的性能提升，图形渲染速度较前代平台提升高达35％。更重要的是，Kryo 680和Adreno 660能够提供持续稳定的高性能，这是骁龙移动平台一直以来的优势。
长江存储128层QLC 3D NAND闪存芯片
4月13日消息，长江存储科技有限责任公司（以下简称“长江存储”）宣布其128层QLC 3D NAND闪存芯片 X2－6070研发成功，已在多家控制器厂商SSD等终端存储产品上通过验证，将率先应用于消费级SSD，并逐步进入企业级服务器、数据中心等领域，以满足未来5G、AI时代多元化数据存储需求。
据了解，X2－6070是业内首款128层QLC规格的3D NAND闪存，在目前全球已公开发布的3D NAND Flash存储芯片产品中，X2－6070拥有最高单位面积存储密度，最高I／O传输速度和最高单颗NAND闪存芯片容量。长江存储本次还同时发布了128层512Gb TLC（3 bit／cell）规格闪存芯片X2－9060，以满足不同应用场景的需求。
长江存储本次发布的两款产品均采用公司自研Xtacking®2．0架构，外围电路和存储单元可堆叠，带来极佳的扩展性。在性能方面，两款产品拥有1．6Gbps的I／O读写性能，3D QLC单颗容量高达1．33Tb，是上一代产品64层的5．33倍。
编辑点评：存储作为一种具备庞大数据量的承载产品，安全问题也更加值得警惕。因此，在政务、网信等关键领域，有必要进一步推进国产化存储发展。长江存储于2017年成功设计制造了中国首款32层3D NAND闪存；2019年9月，搭载长江存储自主创新Xtacking®架构的64层TLC 3D NAND闪存正式量产。短短三年时间，长江存储实现了从32层到64层再到128层的技术跨越，迅速追上了日韩美厂商先进水平，值得欣慰。
但目前全球NAND闪存市场主要还是以国外玩家为主，比较知名的有三星、SK海力士、美光、东芝、西部数据等，长江存储作为国内NAND闪存领军企业，在128层3D TLC／QLC闪存上的进展也让国人看到了希望，期待相关终端产品能够尽快上市和应用。
绝版一代麒麟9000
今年10月，华为终于发布了它的新一代高端芯片麒麟9000，也有可能是其最后一代麒麟系列芯片。因美国禁令限制，搭载麒麟系列的Mate40系列手机或许也会成为绝唱。
麒麟9000是全世界首个采用5 nm制程的5G手机SoC，集成了153亿个晶体管，晶体管的数量比苹果A14多30％，芯片集成了八核CPU（四核A77＋四核A55的架构，其中的一个A77的主频高达3．13GHz，另外三个A77的主频为2．54GHz），还有24核的GPU，因此新款手机GPU计算速度比其他旗舰快52％，综合功耗性能与上代有很大的提升。
当然，颇为可惜的是麒麟9000采用了落后一代的A77核心，通过采用更先进的5nm工艺直接将A77核心的主频拔高了超过3GHz，如此举动可能带来的效果就是导致麒麟9000的的发热问题，这或许是它不得不将另外三颗A77核心的主频大幅降低的原因，以此来提升麒麟9000的单核性能。
此前在知名性能测试软件上曾显示出疑似为麒麟9000的跑分数据，其单核分数超过1000，已超过高通的骁龙865，骁龙865的单核分数大约为900分，骁龙865的A77核心主频为2．86GHz，说明华为通过采用更先进的5nm工艺提升A77核心主频确实取得了提高性能的效果。
当然，麒麟9000芯片在宣传之初就重点强调其集成的晶体管、GPU、5G和AI等性能，希望通过以这些技术领先的优势来帮助麒麟9000奠定优势。
编辑点评：号称“绝版芯片”的麒麟9000的推出，还是证明了华为海思在国产芯片行业中的领导地位，目前其他国产芯片企业还是没有能拿出手与麒麟9000一较高下的芯片。不过美国对华为禁令迟迟未见松动，麒麟9000或许真的成为绝版一代了。
三星Exynos 1080
11月13日，三星在中国发布旗下首款5nm SoC Exynos 1080，它同时也是第一款采用最新ARM公版架构Cortex A78的手机芯片。
CPU架构方面，1颗2．8GHz的A78超大核，3颗A78大核，4颗A55小核。同时集成10核Mali G78以及高性能NPU、ISP、5G基带等（支持毫米波和Sub 6GHz）。
这颗处理器支持120Hz刷新率、2K分辨率（最高90Hz）、10bit视频录制、2亿像素CMOS、6摄、Wi－Fi 6、UFS 3．1、LPDDR5等，2021年由vivo首发。
此外，Exynos 1080还加入了一个硬件级时域降噪模块（TNR），在RAW域处理上表现更好，处理速度更快。
通过这些改进，Exynos 1080在拍照上实现了30fps、1200万像素的超清超快连拍，还支持录像实时HDR、10bit视频拍摄等。
在拍照上，Exynos 1080最高能支持2亿像素，如果搭配2亿像素传感器，那就可以直接输出2亿像素的超高清图像，号称能看到毛细血管。在多摄方面，Exynos 1080最多能支持6个摄像头同时工作，并实时录制1080p高清视频。
最后，Exynos 1080还能支持同时接收3路输入信号，以提供完整的三摄同时操作功能，提升拍照体验，开发更多的拍照玩法。
编辑点评：目前，在国内，三星这款移动处理器是由vivo公司与三星公司合作研发，所以这款Soc目前在vivo X60系列首发。总体来看，三星Exynos1080 5G的应用，说明了三星猎户座系列芯片取得了长远的进步，依托三星公司这个科技巨头，其未来发展的潜力巨大。
联发科天玑1000＋
今年5月7日，联发科正式发布了天玑1000系列的技术增强版“天玑1000＋”，在原有天玑1000的基础上，对5G、显示、游戏、视频四大方面进行了升级强化。
首先，天玑1000＋支持5G双载波聚合、5G＋5G双卡双待，还支持最全面的5G节能省电解决方案，号称5G功耗全球最低，芯片搭载了联发科自主的5G UltraSave省电技术，平均功耗相比于友商同级竞品低了多达48％。该技术可根据网络环境、数据传输情况，动态调整基带的工作模式，包括电源配置、工作频率等，结合BWP动态带宽调控、C－DRX节能管理，全面降低终端的5G功耗。
此外，高刷新率屏幕已经成为如今手机旗舰的标配，天玑1000＋也支持目前业界最高的144Hz刷新率，相当于普通60Hz刷新率的2．4倍，可完美匹配高帧视频、游戏等应用，特别高帧率游戏可带来更好的跟手性。
作为联发科最新一代旗舰SoC，天玑1000＋在上一代技术优势的基础上，针对游戏性能、网络、外设等进行了多方位升级，优化全场景游戏体验。其中，智能负载调控引擎兼顾游戏的流畅性能与低功耗，可以智能调节CPU、GPU、内存资源，加速游戏启动和转场。
全新升级的网络优化引擎则可以提供最完整的来电不断网解决方案，5G网络下游戏或视频通话时，不必担心来电呼入造成网络中断、卡顿。同时，HyperEngine 2．0可以根据网络吞吐率、频宽需求，进行智能预测，实现5G／4G的智能切换，比如游戏时5G在线，待机时切换4G，从而实现最佳的频宽与功耗平衡。
此外，操控优化引擎带来了全场景低延时抗干扰，并特别针对蓝牙传输进行优化，游戏外设的声音、画面、操控同步降低延迟，蓝牙响应零感时差，同时在全场景下都可以做到蓝牙、Wi－Fi高效并行传输，可有效降低Wi－Fi网络延迟。
编辑视点：去年11月底，联发科发布了全新的旗舰级5G SoC处理器天玑1000，以及衍生版本天玑1000L，今年年初又增加了更主流化的天玑800。现在，天玑1000＋是天玑家族的第四名成员。曾经的联发科因为其芯片被广泛用在中低端机型上而饱受争议，如今天玑1000＋的到来，确实让其有了正式迈入高端旗舰的实力。
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