兼容并包的 Android 系統(tǒng)，造就了百花齊放的 Android 智能手機(jī)。但對于機(jī)皇的稱號，每個(gè)人心里都有著自己的答案。

而 CNN（有線電視新聞網(wǎng)）則把「目前最佳 Android 手機(jī)」的稱號送給了 Pixel 6 Pro，稱其有著優(yōu)秀的相機(jī)、流暢的系統(tǒng)以及獨(dú)有的外觀。

造就這些特色的除了 Android 12 系統(tǒng)，還有 Google 首枚自研芯片 Tensor，如此的軟硬結(jié)合成就了幾年間競爭力、關(guān)注度最高的 Pixel，沒有之一。

在 Pixel 亮相之前，有著蘋果自研 A 系列芯片的珠玉在前，Tensor 也被貼上了「炸場」的標(biāo)簽，似乎 Google 也會(huì)拿出一枚足以名垂青史的自研 SoC。

只是隨著 Pixel 的出貨，Tensor 的架構(gòu)、性能也被徹底解構(gòu)，但它在性能、功耗上的表現(xiàn)還不足以稱得上「成熟」。但在一些功能模塊的取舍上，頗具 Google「設(shè)計(jì)」的匠心。

到底是自研，還是「魔改」

21 世紀(jì)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已不像上個(gè)世紀(jì) 80 年代的百家爭鳴，更像是幾大寡頭之間三分天下。

Google Silicon 團(tuán)隊(duì)在 Tensor 上已經(jīng)投入了三到四年，但對于一款面向于智能手機(jī)的處理器 SoC 而言，沒有深厚的技術(shù)積累，想要「出道即巔峰」實(shí)屬有些癡人說夢。

隔壁的蘋果在芯片產(chǎn)業(yè)上投入了接近三十幾年，水瓶座、PowerPC 均折戟，最終在 2010 年發(fā)布自研 A4 芯片，并終于在 A7 上「一炮而紅」，甩下對手幾個(gè)身位。

Google Silicon 團(tuán)隊(duì)此前并沒有復(fù)雜 SoC 芯片的設(shè)計(jì)、制造經(jīng)驗(yàn)，此前的作品更多的是 Pixel 2、Pixel 3 的圖像處理芯片 PVC，Pixel 3 及后續(xù)的 Titan M 安全芯片。

Titan M 安全芯片.

Tensor 則是 Google Silicon 團(tuán)隊(duì)的首款「作品」。

Google Silicon 團(tuán)隊(duì)的副總裁菲爾?卡馬克（Phil Carmack）在 Ars Technica 的采訪之中曾坦言，「雖然我們是初涉 SoC 領(lǐng)域的團(tuán)隊(duì)，但我們知道如何去打造一枚專業(yè)級芯片，我們有著非?？煽康膶?shí)現(xiàn)路徑?！?/p>

所以，有些類似程咬金的 Tensor 到底自研幾分，引起了相當(dāng)大的關(guān)注。在 Pixel 6 Pro 發(fā)售之后，Anandtech 就對 Tesnor 做了一次徹徹底底的解構(gòu)與分析。

簡單來說，Tensor 與三星 Exynos 的命名規(guī)則較為接近，并且?guī)啄昵?，就傳出三星半?dǎo)體已開始提供「半定制」芯片的服務(wù)。

ETNews 甚至在 8 月份的報(bào)道中就表明，三星會(huì)根據(jù)客戶需求提供定制技術(shù)與功能，甚至可以在芯片設(shè)計(jì)階段就可以介入。

Google Tensor 絲印內(nèi)部命名為 S5P9845，而 Exynos 2100 則是 S5E9840. 圖片來自：TechInsights

雖然近些年，三星的 Exynos 芯片不如高通和聯(lián)發(fā)科，但在角色上，三星已然不再是簡單的芯片制造商，格局打開了。

除了背景信息，Tensor 與 Exynos 用著相同的 CPU、GPU 架構(gòu)，且電源管理、IO、存儲(chǔ)控制器等等大功能模塊均為同源。只是，在 SoC 大功能模塊的設(shè)計(jì)之上有著「客制」的影子，Tensor 與 Exynos 有著很大的不同。

三星 Galaxy S21 Ultra 與 Google Pixel 6 Pro. 圖片來自：digitaltrends

直白的說，Tensor 便是三星「半定制」芯片服務(wù)的一個(gè)客戶，Google 提供設(shè)計(jì)主旨，三星負(fù)責(zé)搭建生產(chǎn)（此處埋個(gè)伏筆）。

嚴(yán)格來說，Tensor 應(yīng)該是一款「客制化」的芯片，并非由 0 到 1 創(chuàng)造，而是從 1 到 2，或者 1 到 3。

這也基本解開了 Tensor 身世的一個(gè)謎題，但這并不能否定 Google Silicon 團(tuán)隊(duì)的投入，畢竟芯片不是藝術(shù)品，「是騾子是馬總要拉出來溜溜」。

Google Tensor 到底什么水平？

如果用一句話來概括的話，Google Tensor 的 CPU 大概是 A12（被中核心拖累），GPU 比高通驍龍 888+ 強(qiáng)點(diǎn)（但功耗奇高），AI 性能前無古人（3 倍于 888+）。

Tensor 的 CPU 并沒有選擇主流的 1+3+4 架構(gòu)，而是選用了 2+2+4 架構(gòu)，兩顆 X1 超大核心，兩顆 A76 大（中）核心，以及四顆 A55 小核心。

同宗不同源的 Exynos 2100 與 Google Tensor. 圖片來自：anandtech

具體來說，Tensor 的 X1 核心 2.8GHz 的頻率是要低于 Exynos 2100 與高通驍龍 888（888+），并且相對于 Exynos 2100，Google 給設(shè)計(jì)了 1MB 的 L2 緩存，與驍龍 888 齊平，超過 Exynos 2100。

兩顆降頻的 X1 在性能表現(xiàn)上無出其右，較低的頻率選擇也讓 Tensor 能夠長時(shí)間的運(yùn)行高負(fù)載而不降頻。

到了大（中）核心，Tensor 沒有選擇更新的 Cortex-A78 核心，退而求其次的用上了 Cortex-A76。A76 實(shí)則是兩年前的核心架構(gòu)，最早出現(xiàn)在高通驍龍 855 上，而現(xiàn)在多出現(xiàn)在驍龍 7 系上（這里再埋一個(gè)伏筆）。

小核心使用的是 Cortex A55，頻率為 1.8GHz，算是高端芯片的標(biāo)配。而 Google 同樣給配備了兩倍于 Exynos 2100 的 L2 緩存，來到 128KB，再次向驍龍 888 看齊。

與大核心 A76 類似，小核心 A55 同樣有著一個(gè)「迷」，Tensor 將 L3 緩存與 A55 核心頻率綁定，這與 Exynos 2100 專用的 L3 緩存頻率不同，會(huì)引起延遲、功耗的問題（再加一個(gè)伏筆）。

GPU 上，Tensor 配備的是 Mali-G78 MP20，幾乎是公版 G78 的天花板，L2 頻率直接拉到喪心病狂的 996MHz，相對于 Exynos 的 MP14 來說，增加了 42% 的核心數(shù)，還堆高了頻率，那就是用功耗來換取極限性能了。

如此設(shè)計(jì)的 Tensor 在實(shí)際表現(xiàn)上，其實(shí)是有點(diǎn)偏科，2 枚超大核心的存在使得其單核心性能足夠，但 A76 的存在，整體拖累了 Tensor 的多核性能。

Google Tensor GeekBench 5 跑分。圖片來自：anandtech

只是，Tensor 最致命的是內(nèi)存延遲較高，甚至不如 Exynos 2100。CPU 在等待內(nèi)存的同時(shí)，也在不斷地發(fā)光發(fā)熱。在一輪的測試中，Anandtech 表示 Tensor 用去的時(shí)間更長，成績低于驍龍 888，但耗電卻更高（多 13.8%）。

CPU 之中，亮眼的只有兩枚 X1 大核心，而能效較差的 A76，以及與 L3 綁定的 A55，最終導(dǎo)致了 Tensor 發(fā)熱、緩慢的運(yùn)行效率。

GPU 如同理論分析，高能高耗，峰值功率直接堆到 8~10W，但 Pixel 6、6 Pro 都未用搭載高通 SoC Android 手機(jī)的 VC 散熱板或者其他散熱手段，散熱水平「更像是 iPhone，而非是 Android」，積熱嚴(yán)重只能降頻，還未完成一輪測試，Pixel 就開始降頻了。

而對于 GPU 沖到 8~10W 的功率水平，我只在一些驍龍 888 的電競手機(jī)中看到過，要知道它們可是有類 PC 級主動(dòng)散熱系統(tǒng)，并且外置電源的狀況之下。

要說在 CPU、GPU 的設(shè)計(jì)上有所遺憾的話，那在 ISP（圖像處理器）、TPU（機(jī)器學(xué)習(xí)引擎）配置上，Google 把自己的優(yōu)勢徹徹底底的發(fā)揮了出來。

ISP 把 Exynos 的和 Google 的定制圖像芯片整合在一起，Exynos 的部分負(fù)責(zé)圖像的采集和前期處理，而 Google 定制的部分就負(fù)責(zé)「計(jì)算」，反映在 Pixel 6 Pro 產(chǎn)品上，就是視頻 HDR Net、動(dòng)態(tài)模糊、人物摳像等等功能。

而 Tensor 內(nèi)置的 TPU 才是 Tensor 命名的緣由，它采用最新的機(jī)器學(xué)習(xí)處理架構(gòu)，并對 Android 12 系統(tǒng)進(jìn)行過優(yōu)化，不過如同其他芯片的機(jī)器學(xué)習(xí)、AI 模塊所能直接表現(xiàn)出來的特性還比較「模糊」。

在 Pixel 6、6 Pro 上最為直觀的就是系統(tǒng)、動(dòng)畫流暢，語音、圖像識別速度很快這類特性。而對于 Tensor 上這顆 TPU 的性能在一些模型的跑分中，也超過了現(xiàn)在流行的主流 SoC（包括高通驍龍 888 與 Exynos 2100）。

另外，Google 官方還未向開發(fā)者公布這顆 TPU 的 SDK，因而 Tensor 內(nèi)置的強(qiáng)大算力的 TPU 仍是 Google 獨(dú)享，暫時(shí)落后于蘋果 A 系芯片的開發(fā)生態(tài)。

為何如此設(shè)計(jì) Google Tensor？

在解構(gòu) Tensor 之時(shí)，我留了幾個(gè)伏筆，一是三星負(fù)責(zé)生產(chǎn)，二是 CPU 大核心 A76 的選擇，三是 A55 小核心的設(shè)計(jì)問題。

其實(shí)關(guān)于 Tensor 的設(shè)計(jì)取舍還有許多的疑問，比如 2+2+4 架構(gòu)的選擇，做 Tensor 的初衷等等。

Google Silicon 團(tuán)隊(duì)高級主管莫妮卡?古普塔（Monika Gupta）. 圖片來自：businessworld.in

「對于 Google 來說，我們希望把 AI 運(yùn)用在我們生活的方方面面」，Google Silicon 團(tuán)隊(duì)高級主管莫妮卡?古普塔（Monika Gupta）又打了個(gè)比方「甚至我們園區(qū)餐廳的菜單也可能是由 AI 根據(jù)我們的喜好來設(shè)計(jì)的?！?/p>

「我們不想生產(chǎn)傳統(tǒng)意義上的智能手機(jī)」，Google 想要 AI 和機(jī)器學(xué)習(xí)處理能力大增的設(shè)備，但市面上的處理器并不滿足 Google 的需求，更強(qiáng)的 AI 才是 Google 選擇自研芯片的初衷。

這也是我們在 Tensor 上看到配備足夠強(qiáng)大 TPU 的的原因。而 Google AI 部門中最常用的名稱就是「Tensor」，取名 Tensor 的意味相當(dāng)明顯。另外，Tensor（張量）這個(gè)詞本身就很 Google，很工程師文化。

「Pixel 6 的機(jī)器學(xué)習(xí)代碼放在舊 Pixel 上，依然能夠運(yùn)行，但效率就差了一些?！筎ensor 獨(dú)樹一幟的 AI 性能并非是「空談」，莫妮卡補(bǔ)充道「Google 已經(jīng)把研發(fā)部門最新最強(qiáng)的成果呈現(xiàn)在 Pixel 6、6 Pro 之中?！?/p>

「一切與你想要達(dá)成的目的一致」，這個(gè)目的就是效率，Google 認(rèn)為兩個(gè)超大核以中等負(fù)載運(yùn)行下的效率要遠(yuǎn)高于一顆大核，并且能效比也更高。

Google Silicon 團(tuán)隊(duì)的副總裁菲爾?卡馬克（Phil Carmack）也舉了個(gè)例子，「打開相機(jī)，除了你看到的一切，SoC 內(nèi)部的 CPU、GPU、ISP、TPU 在不斷地運(yùn)行、計(jì)算，復(fù)雜的場景會(huì)牽扯到大量機(jī)器計(jì)算?！勾藭r(shí)交由兩顆 X1 處理器，更游刃有余。

「如果你需要更靈活的響應(yīng)速度，高效率、高性能的達(dá)到目的，兩枚 X1 的配備是要比當(dāng)下的一顆超大核心配備要更為優(yōu)秀?！?/p>

至于大核心選擇 5nm 的 A76，而非更新的 A78，并未出現(xiàn)在這則訪談之中，由此我們只能猜測 Google 的意圖，大概有這么幾個(gè)情形。

一是，Google 認(rèn)為 5nm 制程下的 A76 相對于幾年前 7nm 的 A76 性能提升 20%，足夠應(yīng)付輕量負(fù)載，再高就交給雙 X1。

二是，Google 對 A76 核心有著豐富的調(diào)教經(jīng)驗(yàn)，更有利于直接復(fù)用此前在 Pixel 上的機(jī)器學(xué)習(xí)，無需重新去適配調(diào)用。

三是，在 Google 與三星進(jìn)行合作設(shè)計(jì) SoC 時(shí)，由于 A78 太新，三星暫時(shí)還未能提供 A78 核心，Google 退而求其次選擇 A76。

無論以何種考量，初代的 Tensor 在 CPU、GPU 的選用上還是讓 Google 吃了一塹，2+2+4 的架構(gòu)以當(dāng)前 Android 12 的調(diào)度之下，與 Google 的預(yù)期還有著一定的差距。

Google 為何要造芯？

Google CEO 桑達(dá)爾?皮查（Sundar Pichai）將 Tensor 芯片稱為「迄今為止在 Pixel 領(lǐng)域最大的創(chuàng)新」。

對于 Pixel 來說，即使拋開 Tensor，Pixel 6、6 Pro 仍然是 Pixel 翻開新篇章的產(chǎn)品，回歸主流的硬件，全新的 Android 12 以及足夠 Google 的設(shè)計(jì)。

而「自研」的 Tensor 并沒有超越當(dāng)前同代的處理器，但它在 Google 的設(shè)計(jì)之下，以求自己的方式來解決問題，并呈現(xiàn)一臺(tái)非常規(guī)意義上的手機(jī)。

縱使配合 Android 12 的 Pixel 6、6 Pro 還未能發(fā)揮出應(yīng)有的表現(xiàn)，而 Google 強(qiáng)調(diào)的 AI、機(jī)器學(xué)習(xí)功能暫時(shí)也沒有想象中的強(qiáng)大。不過，對于 AI、機(jī)器學(xué)習(xí)大拿 Google 來說，徹底的吃透 Tensor 也只是個(gè)時(shí)間問題了。

如同 Google Silicon 團(tuán)隊(duì)卡馬克所言，在統(tǒng)一的處理器架構(gòu)之下，市場上傳統(tǒng)意義的產(chǎn)品太多，Google 的 Pixel 系列想要分得一塊蛋糕，選擇不同的策略不失是一個(gè)好的選擇。

不僅是 Google，手機(jī)廠商自我造芯已然成為一股潮流，像是 vivo V1、小米的澎湃，實(shí)質(zhì)上與 Tensor 較為接近，就是夠獨(dú)特、與眾不同的產(chǎn)品。

以及想讓自己對產(chǎn)品有著足夠的自定義權(quán)，而非是隨著市場主流處理器架構(gòu)而不斷地調(diào)整產(chǎn)品形態(tài)，就好似今年的 Android 旗艦全部在內(nèi)部散熱上下文章一般。

從這個(gè)意義來說，絕對性能并不在第一梯隊(duì)的 Tensor 對 Google 來說實(shí)則是成功了，它并未被市場大潮所裹挾，Tensor 偏向 AI、機(jī)器學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)已為 Pixel 系列打上了 Google 最強(qiáng)的印記。

本文來自微信公眾號“愛范兒”（ID：ifanr），作者：杜沅儐，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。