抛“龙”弃“通”,谷歌另起炉灶推出Tensor芯片

抛“龙”弃“通”,谷歌另起炉灶推出Tensor芯片
2021年10月22日 13:39 Techsoho科技智谷

北京时间10月20日(当地时间10月19日),谷歌正式发布了Pixel 6、Pixel 6 Pro系列手机,其中Pixel 6面向中端市场,起价599美元,比起去年的Pixel 5便宜100美元,而Pixel 6 Pro定位高端市场,起价899美元,拥有更高端的设计和更好的摄像头。

不过本次发布会最大亮点还是在于谷歌在Pixel 6系列中,首次搭载了其自研的Tensor芯片,在此之前,谷歌所有Pixel系列手机都使用高通公司发布的晓龙处理器。而高通在此前的一份报告中表示:“高通公司和谷歌已经合作超过15年,共同将首批Android设备推向市场,未来我们将继续与谷歌密切合作,开发基于Snapdragon平台的现有和未来产品,为5G时代提供下一代用户体验。”

不过谷歌显然并不是这么想的,早在今年8月,谷歌就宣布定于秋季推出的Pixel 6系列手机将搭载其自研芯片,而更早之前谷歌便通过研究协处理器窥视芯片市场,其Pixel 2和Pixel 3系列上的Pixel Visual Core、Pixel 4上的Pixel Neural Core均搭载了Titan M安全芯片,本次推出Tensor 芯片无疑是谷歌在芯片研究上迈出的一大步。

谷歌为什么要造芯呢?

谷歌虽然在智能手机行业系统软件层面处于绝对的主导地位,但是其Pixel系列手机销量并不佳,其在销量最高的北美也仅有2%的市场份额,那么谷歌执迷于自研芯片图什么?负责谷歌芯片业务的副总裁兼总经理菲尔·卡马克(Phil Carmack)解释道:“做出这一决定的关键因素是围绕着人工智能,以及我们如何将人工智能在一个更深入、更个性化的水平上带给用户,而我们根本无法通过现有的解决方案达到这个目的。”

“我们的目标是创造一款加载了更多人工智能的Pixel手机,以及在不牺牲电池寿命的情况下进行这些计算的能力。在新的Pixel 6和6 Pro中,这体现在实时语言翻译、高度精确的语音转录和高端相机功能上,如消除运动中的人脸模糊的能力,但现有芯片使我们无法实现这一愿景。”谷歌芯片高级总监莫妮卡·古普塔(Monika Gupta)补充说道。

Tensor的出现标志着谷歌首次涉足昂贵而困难的SoC设计领域。大约四年前,它开始研究该处理器,当时有一个76人的团队(这个团队 "现在大了很多",卡马克拒绝说明其具体规模)。大多数半导体公司都有成千上万的工程师在开发他们的新芯片,但谷歌背后有别的东西,专门从事人工智能和机器学习的研究团队。一边是需求,一边是技术,谷歌造芯自然是水到渠成。

古普塔表示:“在Tensor上,我们正在运行来自谷歌研究院的最先进的机器学习模型,由于Tensor架构,我们正在做的事情比以前可能的要有效得多。”

Tensor处于什么段位?

对于谷歌造芯外界大多给予了肯定与期待,研究机构GlobalData的高级分析师Anisha Bhatia认为,谷歌这个在智能手机领域并不强势的公司正在为这个过程投入资金和资源,这将使谷歌能够更好地在智能手机市场上竞争。那么Tensor是否真如谷歌所期待,能与高通、联发科、三星猎户座、海思麒麟、苹果A系列一决高下?

首先来看看Tensor的一些关键参数。据主持人介绍,Tensor采用了当下最先进的5nm工艺,搭配2个2.8GHz Cortex-X1超大核,2个2.25GHz Cortex-A76中核以及4个1.8GHz Cortex-A55小核,此外,Tensor处理器的GPU有多达20个Mali-G78 MP20 GPU内核,谷歌表示其性能较上一代Pixel 手机(高通骁龙765G)提升高达80%、其GPU也快了370%,而此前高通骁龙765G的性能已达到当时高通旗舰处理器865的70%、这意味着Tensor已跨入旗舰处理器行列。

在谷歌的设计与设想中,将八核CPU与20核Arm Mali-G78 MP20 GPU、Tensor Processing Unit机器学习引擎、用于摄影的图像信号处理器、Tensor安全核心、用于超低功耗的 "语境中心 "以及8MB系统缓存集成在一起,不仅能够大大提升其性能,而且还能打出差异化。例如在安全隐私角度,Tensor的安全核心便是一个基于CPU的子系统,与主应用程序处理器分开,它允许敏感任务和控制在一个隔离和安全的环境中运行,由一个协处理器,即谷歌的下一代专用安全芯片Titan M2负责。

然而实际上Tensor距当前的旗舰处理器还存在不小的差距,benchmark的跑分显示,Tensor处理器单核为1037、多核为2862,相比之下,骁龙888单核为1121、多核为3501,两者差距并不能用10%来解释。

值得注意的是,有媒体爆料称,Tensor处理器是未公开的三星Exynos 9855(升级版Exynos 2100),二者拥有相同Whitechapel研发代号,谷歌独家买断其使用权后改头换面魔改成Tensor芯片。

Tensor的优势在何处?

或许谷歌自己也知道Tensor在性能上处于劣势,故在发布会上谷歌花费大量时间在讲述,Tensor对Pixel在摄影摄像、语音识别、语音命令、翻译、字幕和听写方面的提升。或许,最大程度发挥Android 12的特性才是Tensor的优势。

例如在Tensor的加持下,Pixel 6加入了一项名为 “脸部模糊 ”的新功能,他能将运动中的被摄者的脸部放在焦点上,同时保持身体其他部位的模糊。这项技术的工作原理是利用谷歌研究院的人脸检测ML模型,即FaceSSD。

在拍摄视频之前,Pixel将检测场景中是否存在人脸,如果模糊不清,Pixel将自动启动第二台相机,以便在你按下快门按钮时做好准备。该相机同时拍摄两张照片,一张来自主摄像头,一张来自超广角摄像头。主摄像头使用正常曝光,给你一张低噪音的照片,然后超广角摄像头使用更快的曝光,提供一个超级清晰的图像。然后AI将对准这两张图片并将它们合并,它将从超宽图像中获取更清晰的脸,从主图像中获取低噪点的镜头,以获得两个世界的最佳效果。最后,Pixel将进行最后一次检查,看看合并后的图像是否还有任何模糊之处。如果有,手机将估计模糊的程度和方向,并将其删除。

“我们从未能够将人脸检测应用于视频,因为旧的芯片速度不够快,而且耗电量太大。新的FaceSSD在Tensor的加持下运行速度是原来的两倍,每秒30帧,这使它适合用于视频,同时它的功率也更低,这使得我们许多计算摄影技术能够提走进消费市场。”

再比如在在视频方面,谷歌开发了一种名为HDRnet的算法,并将部分算法直接嵌入Tensor, 极大地加快视频处理速度,使其能够流畅的播放每秒60帧的4K视频,同时大幅降低功耗。

从苹果到三星、华为,再到小米、OPPO、谷歌,越来越多手机厂商开始走上自研芯片的道路上来,而他们的理由中无不包含一点——定制化,至于定制化芯片是好是坏,模式能否禁得起检验目前还不得而知,但塞班的衰落与安卓的崛起告诉我们:颠覆你的或许是一个算不上产品的产品。

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