Exynos 7420的14nm FinFET工藝介紹

　　7420處理器最大亮點(diǎn)在于使用了三星自己的14nm FinFET工藝制作，該工藝是目前手機(jī)處理器上最先進(jìn)的之一——臺(tái)積電的16nm工藝尚未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，而7420的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手Snapdragon 810處理器使用的還是20nm工藝，從制程工藝的數(shù)值上面來(lái)說(shuō)，自然是越小越好，因?yàn)榫w管之間的距離越小，那么相對(duì)來(lái)說(shuō)能耗就更低，性能就更強(qiáng)，但若是晶體管之間距離太小則會(huì)導(dǎo)致芯片不同部分之間發(fā)生漏電流(Leakage)現(xiàn)象，而FinFET工藝為了解決該問(wèn)題，會(huì)在兩個(gè)傳導(dǎo)通道之間加入一層很薄的硅“鰭”。

　　英特爾公布的FinFET電子顯微鏡照片

　　FinFET全稱(chēng)Fin Field-Effect Transistor(鰭式場(chǎng)效晶體管)，是一種新的互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體(CMOS)晶體管。Fin是魚(yú)鰭的意思，F(xiàn)inFET命名根據(jù)晶體管的形狀與魚(yú)鰭的相似性，由加州大學(xué)伯克利分校的胡正明發(fā)明，其工作原理是將晶體管由傳統(tǒng)的平面結(jié)構(gòu)變?yōu)?D結(jié)構(gòu)，可在電路的兩側(cè)控制電路接通和斷開(kāi)，此種設(shè)計(jì)能夠大幅度改善電路控制并減少漏電流(Leakage)，同時(shí)也能夠大幅度縮短晶體管的閘長(zhǎng)。

　　最早商業(yè)化使用FinFET技術(shù)的公司是英特爾，該公司在2011年推出了22nm的FinFET工藝，目前包括三星、臺(tái)積電和Global Foundries等在內(nèi)的半導(dǎo)體廠(chǎng)家已經(jīng)積極投身于FinFET的研究和推進(jìn)工作。

　　眾所周知，對(duì)于相同的處理器架構(gòu)來(lái)說(shuō)，更低的功耗意味著更低的發(fā)熱，在功耗允許的情況下也能夠盡可能提升頻率，或者在同樣頻率下能夠節(jié)省寶貴的電力，而在Exynos 7420這款處理器上面對(duì)于上面的特性都有一定的體現(xiàn)。

　　Exynos 7420雙四核架構(gòu)介紹

　　Exynos 7420并沒(méi)有特別革命性的架構(gòu)進(jìn)步，依舊使用了來(lái)自于ARM的四核心Cortex-A57+四核心Cortex-A53的大小核架構(gòu)以及Mali-T760 GPU，若要說(shuō)市面上哪款移動(dòng)處理器和它最為相似，那自然是應(yīng)用在部分版本Galaxy Note 4上面的，師出同門(mén)的Exynos 5433了。

　　雖然ARM剛剛發(fā)布了最新的高性能CPU架構(gòu)Cortex-A72，但是要想三星立刻生產(chǎn)出量產(chǎn)制品依舊是不現(xiàn)實(shí)的，使用A57+A53的設(shè)計(jì)來(lái)平衡功耗和性能也是很正常的做法，原則上來(lái)說(shuō)后臺(tái)輕度的應(yīng)用會(huì)交給A53核心來(lái)處理，在需要高性能的時(shí)候，A57則會(huì)投入工作，Exynos 7420自然也是支持GTS(Global Task Scheduling)，也就是八核心同時(shí)投入工作，以及動(dòng)態(tài)核心電壓頻率調(diào)整功能。

　　Exynos 7420自然也加入了對(duì)ARM的AArch64的，雖然理論上來(lái)說(shuō)所有A53和A57的CPU都應(yīng)當(dāng)具有對(duì)AArch64的支持，但是三星Exynos 5433則被三星人為地限制在了AArch32上面，也就是說(shuō)目前暫時(shí)不具備64位計(jì)算能力。

　　當(dāng)然，目前Android上面為64位專(zhuān)門(mén)進(jìn)行優(yōu)化的APP還很少，但至少數(shù)量上是在增多的，Android 5.0原生的ART模式也直接加入了64位運(yùn)算的支持，所以說(shuō)在同樣運(yùn)行Android 5.0操作系統(tǒng)并開(kāi)啟64位支持的時(shí)候，Exynos 7420等具有64位運(yùn)算能力的處理器會(huì)有明顯的性能優(yōu)勢(shì)

　　Exynos 7420 CPU/GPU/內(nèi)存性能

　　得益于制程的進(jìn)步，三星能夠?qū)xynos 7420的A57 CPU最大主頻率進(jìn)一步提升至2.1GHz，相比20nm工藝的Exynos 5433 A57的最大主頻1.9GHz提升了200MHz，GPU的最大主頻則從5433的700MHz提升到了772MHz，總體在頻率上的提升在10%左右，這自然能夠帶來(lái)性能上的提升。

　　不過(guò)Exynos 7420相對(duì)于Exynos 5433，最大的提升是在內(nèi)存帶寬和GPU性能上面。

　　Exynos 7420是三星首款使用了LPDDR4內(nèi)存的處理器，LPDDR4內(nèi)存具有32位的雙通道設(shè)計(jì)，內(nèi)存頻率達(dá)到了1552MHz，折算下來(lái)，Exynos 7420的內(nèi)存帶寬峰值達(dá)到了24.8GB/s(原文此處為25.6GB/s，應(yīng)當(dāng)為一處錯(cuò)誤)。

　　如此對(duì)內(nèi)存帶寬的提升自然能夠帶來(lái)非常顯著的性能提升，而三星似乎對(duì)此還沒(méi)有滿(mǎn)足，所以7420處理器獲得了從Exynos 5系列處理器以來(lái)最大的GPU性能提升，其中包括了核心數(shù)量和主頻率，在Exynos 7420上，三星將GPU核心的數(shù)量從5系列處理器之中慣用的6核心(Exynos 5410除外，其使用了來(lái)自Imagination的PowerVR SGX544 MP3 GPU，為三核心設(shè)計(jì))提升到了8核心設(shè)計(jì)。

　　GPU的提升對(duì)于帶動(dòng)Galaxy S6和S6 Edge上面那塊2K分辨率的屏幕自然是有益無(wú)害的，并且制程的進(jìn)步允許三星將GPU運(yùn)行在700MHz時(shí)的電壓調(diào)低200~300mV，三星曾經(jīng)宣稱(chēng)新制程能夠降低35%的能耗，而所省下的能耗則很有可能要用來(lái)供養(yǎng)新增的兩個(gè)GPU核心了。

　　使用娛樂(lè)兔對(duì)Galaxy S6和Exynos版Galaxy Note 4進(jìn)行性能跑分對(duì)比時(shí)，不難發(fā)現(xiàn)S6在3D圖形性能上遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了Note 4，而二者的屏幕分辨率都是2560×1440，雖然性能跑分不一定能夠完全代表實(shí)際體驗(yàn)，但是由此反映出來(lái)的性能提升確實(shí)是實(shí)打?qū)嵉摹４送?，LPDDR4內(nèi)存的威力也在跑分之中得以體現(xiàn)，至于CPU性能提升，則是意料之中的事情了——畢竟主頻更高，制程更先進(jìn)，這個(gè)沒(méi)什么意外的。

　　性能提升，能耗下降，三星在14nm上所作出的努力自然得到了應(yīng)有的回報(bào)，Exynos 7420在性能上的強(qiáng)勢(shì)也使得三星這次棄用高通Snapdragon 810處理器有了更多的底氣，雖然7420和5433相比在CPU性能上沒(méi)有特別強(qiáng)力的提升，但是從GPU上面來(lái)看，S6這塊2K屏幕能夠提供比之前更好的體驗(yàn)是確定的了。

　　至于三星和高通移動(dòng)處理器之間綿延已久互掐勝負(fù)嘛，這回是三星贏了，并且三星的強(qiáng)勢(shì)很有可能一直延續(xù)到明年，因?yàn)楦咄ㄖ辽僭?015年結(jié)束之前是拿不出20nm以下制程的CPU的。

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