来源:电子工程专辑
发布时间:2025-05-28
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2025年5月22日,小米正式发布了首款自主研发的旗舰处理器玄戒O1,采用第二代3nm先进工艺。作为小米时隔八年重启自研芯片战略后的首款SoC,玄戒O1性能与功耗表现备受关注。
小米集团创始人,董事长兼CEO雷军在会上详细介绍了全新“玄戒O1”芯片,并表示“小米的芯片要对标苹果”。不过,雷军也直言:“苹果是全球顶尖水平,不可能一上来就吊打。我们做得好的地方付出了很多努力,如果大家看到我们有超越苹果的地方,请大家给我们鼓个掌。”
当天晚上,众多数码博主迅速对搭载该芯片的小米15s Pro进行了拆解和评测,重点验证玄戒O1的自研属性与性能表现。
玄戒O1外观与设计
首发拆解的博主“极客湾”在视频中显示,玄戒O1芯片表面丝印“XRING O1”字样及封装时间(2024年第52周),金属层左下角蚀刻有微型小米Logo。
通过打磨封装层可见,玄戒O1采用10核4丛集CPU架构,包括2颗3.9GHz的Cortex-X925超大核、4颗A725性能核、2颗低频A725能效核及2颗A520能效核,GPU为16核Immortalis-G925。
极客湾强调,从外观来看“玄戒O1的CPU布局、GPU核心排列与苹果A18 Pro、高通骁龙8至尊版、联发科天玑9400等芯片完全不同,后端设计、IP模块均有自己的设计思路,绝非公版套壳。”
芯片架构与工艺
根据博主“爱否科技FView”分析,玄戒O1芯片采用10核4丛集架构,包括两颗Arm Cortex-X925超大核、四颗A725性能大核、两颗低频A725能效大核和两颗A520超级能效核心。
官方给到的数据中显示,玄戒O1配备超大容量的CPU缓存——2个超大核X925均配备了 2MB L2 缓存,6个A725大核均配备 1MB L2 缓存,2个A520小核共享512KB L2缓存,这套组合加上被拉得极高的频率,它的理论性能必然不会差到哪里去。
图自X@faridofanani96
芯片面积109mm²,集成190亿晶体管,这一规模与苹果最新一代处理器相当。其3nm工艺(N3E)由台积电代工,玄戒团队还在台积电N3E工艺标准Cells基础上设计了更多定制Cell,体现了小米在芯片设计上的深度参与。
所谓Cell,是芯片IP模块内部的最小基础功能单元,如果说IP是建造大楼的模块,那么Cell就是构建IP模块的砖块。很多时候不同的Cell可以组成相同功能的IP模块,但是电气特性却完全不同
从玄戒01和天玑9400的X925大核对比可以看出,玄戒单核面积较天玑更小,却实现了更高的频率。“爱否科技FView”认为,这与小米重新设计了480种Cell有很大关系,几乎达到代工厂标准Cell的三分之一。虽然重新设计单个Cell对于性能优势提升微乎其微,但是当优化数量达到一定比例,这种优势就会体现出来。
从玄戒大核A725与超大核X925的对比可以看出,边缘部分供电区域有所不同,这也是在提升频率下稳定供电的优化措施。玄戒并未采用传统MTCMOS供电,而是采用了新型的边缘供电技术,供电单元集中在X925的两侧,通过立体空间组网的供电方式实现电源均流。这样一来,内核中间的逻辑计算单元因为没有穿插供电单元,而变得更紧密、速度更快。
A725大核方面,玄戒O1面积比天玑9400的A720略大,但是天玑的缓存只有小米的一半。如果以1MB单位面积缓存计算,两者面积差不多。
从架构上看,小米是四丛集架构,A725大核分为高低两个频率,可根据不同压力负载做细致分工;而天玑是三丛集架构,A720还要承担一部分小核工作。但是玄戒四级能耗的划分对于CPU调度响应时间要求更高,如果手机厂商只是调教第三方SoC很难实现满意效果,所以玄戒O1这次内部设计了独立的调度模块。
玄戒GPU为Immortalis-G925 16核图形处理器@1392MHz,搭载4MB L2缓存,支持动态性能调度技术。其GPU面积占比与几家竞品SoC相比,也是最大的,16核心设计比联发科的G925要多4个。
虽然单个GPU核心大小,每家厂商都差不多(1.4mm2),但是玄戒缺少SLC系统及缓存。按照科技博主们的解释,这意味着在极限吞吐量和高负载渲染场景下,表现可能会略逊于对手,但是玄戒此举可能是因为这款初代要在“SLC带来的缓存性能提升”和“可能造成的低功耗场景功耗开销”之间做出选择,最终还是选择去掉SLC,增加各个单元自己的巨大缓存。
不过小米官方表示其性能要比苹果A18 Pro强上57%,这一点倒是可能没吹牛,毕竟苹果这几年在GPU方面的表现确实不咋地。
而其他如ISP、NPU、DPU之类的IP,并不会像CPU和GPU一样在行业中有类似的设计,从Dieshot上看不出什么门道。不过根据官方信息,NPU采用三段式6核架构,10MB缓存+巨大面积占比大力出奇迹,提供至高44 TOPS算力,还内置了百种常用AI算法加速单元以提升在各类场景下的计算速度。
外挂基带采用了联发科天玑9200同款的T800 5G平台(丝印MT6980W),4nm工艺,最高下载速度7.9Gbps,最高上传速度4.2Gbps,支持5G双卡双待。
但是众所周知,基带外挂是续航的绊脚石,因为和SoC之间的链接会带来额外开销,不过短时间内恐怕还很难看到小米自研的集成式5G基带——不过自研4G基带已经解决,并集成在玄戒T1里,业内认为专利技术来自2014年与小米联手成立松果电子的联芯科技(Leadcore)。
性能实测与表现
“雷科技”、“极客湾”等博主均对小米15s Pro进行了详细评测和跑分,也充分验证了小米官方对于玄戒O1的宣传重点——功耗优化。
在室温24℃环境下,“雷科技”对小米15s Pro的安兔兔跑分达2479766分,Geekbench 6单核2892分、多核8974分,GFXBench 1080P Aztec Ruins Vulkan平均帧率233Fps,综合性能已超越苹果A18 Pro处理器。
而“极客湾”跑分数据更是显示,玄戒O1安兔兔成绩达272万分,GeekBench 6单核3049分、多核9430分,GPU在GFXBench 1080P曼哈顿3.1测试中达105FPS,性能与苹果A18 Pro同属第一梯队。
在游戏测试中,“雷科技”数据显示小米15s Pro运行「原神」半小时平均帧率59.8帧,运行「鸣潮」平均帧率58.2帧,功耗控制在5-9W之间,表现十分出色。
影像处理能力
据小米集团副总裁兼手机部研发副总裁、芯片研发领头人之一朱丹透露,自从澎湃S1之后,小米内部就把芯片研发的重点转到了ISP上。资料显示,朱丹长期担任相机部技术负责人,并领导相机部取得了两次DXO第一。
自澎湃C1之后,玄戒O1里面搭载的ISP已经是小米自研的第四代产品了,一直外挂在部分Mix和Ultra机型主板上使用。本次集成在玄戒O1里的ISP在架构上进行了优化升级,将主流两段式流水架构拆分为三段式,提升了处理能力和画质。
根据“享拆”的报告,15s Pro的三克后置摄像头全部配备与15 Pro一样的独立金属防滚架,所有摄像头的硬件参数也没有变化。
在夜景视频方面,小米15s Pro在1倍、2倍和5倍变焦下表现优异,相比iPhone 16 Pro,其在高倍变焦下未出现明显噪点和高光压制问题,夜景视频能力得到了显著提升。
此外,玄戒O1的NPU算力达44TOPS,实测AI拍照降噪速度比上一代快40%,且支持小米端侧大模型实时运行,未来可扩展至智能驾驶场景。
系统级拆解,流畅度来自好散热
玄戒O1的推出使得小米15s Pro成为目前最流畅的小米手机之一。在日常使用中,唤醒相机速度更快,后台下载大型文件时也不会出现机身温度骤升和屏幕掉帧现象,系统整体表现流畅丝滑。
“享拆”团队在拆解报告中重点分析了小米15s Pro的散热系统,我们来一步一步看。首先与小米15 Pro相比,15s Pro黑色塑胶内衬上的激光成型天线从一条变为两条,看来因为基带的原因天线设计有所变动。而本次值得关注的一点是UWB的回归,被认为是为将来和小米汽车更好互联互动打下基础,还能实现无感刷卡进出地铁站。
主体部分,与15 Pro几乎没有区别,只是额外点胶部分略有改动,影像模组外围配置完全一致,同样是两颗闪光灯珠、后置环境光传感器、麦克风、红外发射器及激光对焦模组。
NFC线圈放置在无线充电线圈和后置摄像模组之间,15 Pro右侧的两条FPC天线,在15S Pro上改成了激光成型天线。下方的无线充电线圈依旧维持50W充电功率,无线反向充电功能继续保留,只是线圈下方的散热膜面积略有缩小,底部扬声器位置散热膜有所增大
拆下主板发现,15S Pro的闪光灯和后置环境光移到了盖板上,与后置麦克风等器件整合在一根排线内。主板和15 Pro一样是双层叠板设计,上层板来自方正,下层板来自鹏鼎,板材厚度也是0.6mm。
主板的外轮廓与15 Pro完全一致,所以摄像头与主板的堆叠设计也完全相同,主摄和潜望长焦都采用“破板下沉”直触中框。超广角虽然架在主板上,但并未和背面三大件重叠,所以无需担心互相积热问题。
主板上最明显的两处调整,一个是闪光灯模组,另一个是横跨主板的同轴线,变动原因是芯片组的大幅度调整,因此主板上的屏蔽罩形状也有变化。
玄戒O1封装在SK海力士9600Mbps的LPDDR5T RAM下面,右侧是美光的UFS 4.1 ROM,上方还有小米自家的澎湃P3充电管理芯片。在SoC周边可见覆盖翼型环形导热管,中框上的导热材料升级为石墨烯+铜箔复合结构,实测连续游戏1小时后,芯片区域温度控制在41℃以内。
此外集成6100mAh金沙江电池与玄戒电池管理芯片(丝印显示XRING XP2210C,不确定是否之前的澎湃G1迭代版),续航测试中抖音播放续航达18小时20分钟。主板上其余的芯片,享拆团队也一一列出:
对于主芯片,享拆团队总结:“玄戒O1的能效优化不仅依赖制程优势,更通过全局低功耗设计实现。例如,CPU四丛集架构可根据负载动态切换核心,中低负载场景功耗降低35%。”
其他配件上,15s Pro采用15 Pro同款AAC瑞声科技全金属封装1014B规格顶部扬声器,内部填充N’Bass声学增强材料。
整机一共配备前后两颗环境光传感器,属于旗舰机标准配置。
底部扬声器上有一个开孔,享拆团队表示,这个设计和华为Mate70 RS一样,是超越1115E大师级的1115同轴扬声器。它采用分频式音响级结构设计,同样来自瑞声科技,这也是目前手机扬声器中仅次于1326D的水准——1326D此前大多用于笔记本电脑。
同样来自瑞声科技的还有X轴线性马达ESA0816,也是15 Pro同款。
15s Pro和15 Pro一样配备4颗麦克风。
15s Pro的电池采用单电芯双接口设计,虽然上方印刷的型号和15 Pro不同,但实际电池的所有参数均与15 Pro保持一致,功率密度同样也是842Wh/L。在SiP级别的电池保护板内,还整合了澎湃G1电池管理芯片,配备NTC热敏电阻来监测电芯温度
最后屏幕也是15 Pro同款四等深微曲屏,采用TCL华星的M9发光材料,搭配小米龙晶玻璃2.0及双微腔架构。屏幕背面是全覆盖的铜箔,中间是3D超声波单点指纹识别模组,没看出来是哪家的,但是享拆团队从封装样式看认为是汇顶科技的方案。
中框上的散热膜面积和15 Pro一样是5700mm2,触控IC是15 Pro同款的新思S3910V
总结与展望
综合来看,玄戒O1芯片的发布及小米15s Pro的表现,标志着小米在自研芯片领域取得了重大突破。玄戒O1在性能、功耗、影像处理和系统流畅度等方面均达到了旗舰水准,甚至在部分指标上超越了苹果A18 Pro。
不过业界对于这次玄戒O1还有一些遗憾,比如主频没有上4.0GHz、基带采用外挂、GPU没有集成SLC缓存等。但也正如雷军所说,不能寄望于一上来就碾压苹果,小米目前还是在继续阶段性推进研发和打磨。
虽然仅凭玄戒O1还不足以让小米在高端手机芯片市场站稳脚跟,但其无疑是小米技术积累和创新能力的集中体现,可降低对高通、联发科的依赖,并拓展至平板、汽车等场景。现在我们已经开始期待未来玄戒O2、O3等芯片的表现了。