应用于i第一代iPhone的三星S5L8900处理器 - 三星蜂鸟的出击——手机处理器系列 四

也许很多人不知道，苹果iPhone的早期产品都是搭载三星研发生产的手机处理器，其中2007年苹果发布的第一代iPhone和2008年推出的iPhone3G都使用了S5L8900处理器。和处理器行业的其他几个巨头一样，三星也是通过购买ARM的相关授权，然后在提供的内核架构基础上进行定制化的修改，来制造自己的处理器芯片。

苹果2007年发布的第一款iPhone搭载了三星S5L8900处理器。

其中，这款早期的三星S5L8900处理器基于ARM 11核心架构开发，采用过时的90nm工艺技术，核心频率为412MHz(最高可达620MHz)，集成16KB一级缓存，没有二级缓存单元，运行内存(RAM)只有128M。

图形处理方面，三星S5L8900搭载PowerVR MBX-Lite GPU，同样采用90nm工艺。这个GPU支持硬件多边形转换和光源处理。但目前性能相当低，仅相当于DirectX 6/7级别，其多边形生成速率为4M/s，像素填充速率为125m/s。

苹果2007年发布的第一款iPhone搭载了三星S5L8900处理器。

由于处理器核心架构的低级和工艺技术的落后，三星S5L8900处理器的整体性能现在似乎已经过时了，只相当于PC时代486处理器的水平。这也是为什么很多用户反应iPhone/iPhone3G升级到iOS4后会明显出现系统响应慢，速度极慢，打开普通程序都能感觉到明显延迟的原因。

归根结底，三星S5L8900处理器整体性能偏低，128MB的运行内存不足以支持iOS4系统的流畅运行，更别说升级到后续的iOS5系统了。这样用户就不用抱怨苹果推出新系统后抛弃了iPhone老用户。确实是由于硬件本身不支持的客观因素。

此前，我们网站陆续推出了TI、高通、英伟达的手机处理器系列报道，让大家对处理器有了更多的了解。这次继续推出另一款巨头处理器，三星系列。

异军突起的三星Exynos系列手机处理器。

得益于Android平台的快速发展，三星这几年的成绩有目共睹。相关机构最新数据显示，三星手机已经超越老牌厂商诺基亚，成为全球第一大品牌，与苹果一起占据全球手机行业90%的利润。在这些亮眼的数据背后，三星电子自主研发生产的手机处理器起到了至关重要的作用，其旗舰产品GALAXY S系列智能手机能够在全球范围内创下销量纪录，很大程度上归功于三星手机处理器的优异性能。

虽然三星在手机处理器行业的资质不如之前介绍的三大巨头，但在随后的几年里，凭借强大的技术优势，三星也在短短几年内取得了令人瞩目的成绩，推出了包括蜂鸟、猎户座等明星级手机处理器。然而，真正让三星手机处理器进入大众视野的，还是要归功于苹果的iPhone。

三星处理器也是基于ARM核心架构。

基于Cortex-A8架构的S5PC100处理器问世。

随着ARM在ARM 11内核架构的基础上升级推出了基于ARMv7指令集的第一代Cortex-A8内核架构，三星也及时推出了基于Cortex-A8内核架构的S5PC100处理器。除了更先进的核心架构，三星S5PC100还采用了更先进的65nm制程工艺，核心频率可达667MHz(最高833MHz)。

三星S5PC100处理器架构图

此外，三星S5PC100处理器的集成L1缓存从16KB升级到32KB(16KB指令缓存和16KB数据缓存)，还增加了S5L8900没有的256KB L2缓存。

与之前的ARM 11内核架构相比，ARM提供的Cortex-A8内核架构不仅将流水线阶段从8级提高到13级，而且将执行模式升级为2-issue，可以同时向流水线发送两条指令进行处理，大大提高了执行效率。

此外，Cortex-A8核心架构在ARM11架构矢量浮点运算器的基础上增加了先进的SIMD引擎和双精度浮点寄存器。这些在内核OpenGL 2.0架构上的创新，可以明显提升三星S5PC100处理器的整体性能。同时，先进的65nm制造工艺可以在保证性能的同时控制处理器的功耗。

在图形处理方面，三星S5PC100也有了很大的升级，其GPU从PowerVR MBX-Lite升级到65nm工艺的PowerVR SGX535。其多边形生成速率为28M/s，像素填充速率为2.5亿/s，支持OpenGL 2.0标准API编程接口。在文章播放方面，S5PC100集成了支持720P的多格式解码器(MFC)文章引擎，可以保证30FPS帧率的流畅文章编码。与PowerVR MBX-Lite相比，整体性能提高了一倍。

苹果iPhone3GS搭载三星S5PC100处理器

得益于三星S5PC100的强大性能，这款处理器也应用在了苹果2009年推出的iPhone3GS上。也正是由于处理器的提升，iPhone3GS才能流畅运行iOS4系统，甚至后来苹果推出的iOS5系统也完美支持iPhone3GS。

应该说苹果的iPhone系列手机在发布后短短几年内就已经牢牢占领了市场，成为用户的新宠。除了苹果无可挑剔的工业设计能力和iOS系统的良好体验，三星手机处理器也在其中扮演了不可或缺的角色。当然，从另一个角度来看，苹果iPhone的成功为三星手机处理器逐渐在用户中树立良好口碑奠定了基础。

让三星手机出名的蜂鸟处理器

如果说早期苹果iPhone的成功让三星手机处理器进入了大众的视野，那么随后其推出的蜂鸟系列处理器确实让三星手机处理器在业内声名鹊起，广受好评。

2009年，高通在业内率先推出主频为1GHz的QSD8250处理器，手机处理器行业的竞争日趋激烈。2009年底，三星在S5PC100的基础上正式推出了代号为蜂鸟的S5PC110处理器，也就是后来的蜂鸟处理器。

三星S5PC110(Exynos 3110)处理器架构图

这款同样基于Cortex-A8核心架构的三星S5PC110处理器，在架构上进行了深度优化。不仅采用了当时业界最先进的45nm制程工艺，集成的一级缓存也升级到了64KB(包括32KB指令缓存和32KB数据缓存)，二级缓存也升级到了512KB，最大支持512MB DDR2内存，核心主频提升到了1GHz。

图形处理器方面，三星S5PC110搭载了当时手机上最强大的PowerVR SGX540 GPU，像素填充率是之前PowerVR SGX535的两倍，达到每秒5亿。文章性能方面，三星S5PC110还拥有独立的PowerVR VXD370硬件解码文章子系统。配合GPU上的DSP模块，可以轻松实现H.264、VC-1、MPEG4等多格式720P文章的编解码，最高可达1080P。同时，其内置的HDMI1.3接口也支持文章输出到其他显示设备。

也正是因为基于Cortex-A8核心架构的深度优化，三星S5PC110处理器的性能得到了充分的展现，成为当时Cortex-A8核心架构中最强的处理器，被誉为“单核之王”。凭借S5PC110的强劲性能，三星推出的GALAXY S系列首款产品I9000(网购最低价1999.0元)搭载该处理器后，迅速得到了用户的认可。该机上市当年销量轻松突破1000万台，为GALAXY S家族产品的成功奠定了坚实的用户基础。

此外，相比其他手机处理器厂商，三星不仅拥有自主研发手机处理器的核心技术，旗下工厂也具备自主生产手机处理器的技术实力。完全没有必要像高通一样寻求第三方代工厂如TSMC等厂商进行生产。

I9000，三星GALAXY S系列产品的品牌

除了三星I9000之外，三星S5PC110处理器还用于谷歌Nexus S、三星Wave S8500、三星GALAXY Tab(P1000)等明星产品中。当然，这款三星处理器也是国产神机魅族M9(网购最低1499.0元)用的。即使是后期苹果iPhone4上安装的A4处理器，也是基于这种三星S5PC110处理器架构进行深度定制和优化，主要是通过简化不必要的组件，将L2缓存升级到640KB，从而降低功耗，提升A4处理器的性能。

苹果iPhone4上的A4处理器基于蜂鸟处理器架构进行了深度优化。

后来虽然苹果和三星这两大电子巨头在全球上演了不同的专利官司，互相指责。但不可否认的是，至少在手机处理器方面，两家公司一直保持着一种外界难以捉摸的微妙合作关系。

很多用户可能也会发现，三星早期推出的处理器型号都是数字和字母混在一起，很难记住。为了更好的宣传三星的自主处理器品牌，三星在2011年2月正式将自主处理器品牌命名为Exynos。由于这款蜂鸟S5PC110在三星处理器家族中具有不可替代的历史地位，三星后来将其“追”为Exynos 3110。

双核Exynos 4210的发热引人关注。

需要注意的是，虽然三星Exynos 4210本身性能很强大，但是随之而来的高功耗也是不小的问题。其中，三星Exynos 4210的芯片面积为118平方毫米，远大于其他竞争对手如Tegra2的49平方毫米和OMAP 4430的69平方毫米。这也导致了芯片的发热量过大，这也是部分用户长时间使用I9100等产品会明显感觉机身很烫的重要原因。

搭载三星Exynos 4410双核猎户座处理器的魅族MX

另外，三星Exynos 4210是首款搭载Mail400 GPU的处理器。虽然这款GPU的性能参数很强，但由于初期市场份额较小，特效较少，游戏厂商并没有对这款GPU做更多的优化，所以在游戏体验上还是存在一些兼容性问题。不过随着I9100、GALAXY Note等产品的大卖，大部分游戏都已经针对它们进行了优化，所以体验还是有保障的。

通过使用32纳米HKMG工艺，猎户座处理器的功耗得到了改善。

因为三星Exynos 4210功耗高，发热量大，三星在2011年9月推出了Exynos 4210基础上的升级版Exynos 4212。与上一代产品相比，三星Exynos 4212最大的改进在于采用了更先进的32nm高k金属栅(HKMG)低功耗工艺。三星的32纳米HKMG工艺节点经过特别调整，提供了一个具有竞争力的尖端平台，逻辑密度是上一代的两倍，功率水平降低了30%。

推出了改进制造工艺的Exynos 4212处理器。

虽然是基于Cortex-A9核心架构，但是凭借更先进的工艺技术，三星Exynos 4210的最高核心频率提升到了1.5GHz，整体处理能力提升了25%。此外，新处理器集成了增强的Mail400 GPU，与上一代相比，整体性能可提升50%。配合新支持的HDMI1.4标准接口，可实现70fps 3D(网购最低价格7659.0元)文章的输出。

需要注意的是，三星自研处理器一般都是自产自销(少量供应给其他厂商，比如魅族)，广泛应用于三星的高端智能手机或平板电脑中。

采用TI OMAP3630处理器的三星I9008L

然而，随着三星智能手机和平板电脑在全球范围内的销售，处理器产能供不应求。因此，三星还将根据不同市场或运营商的需求，推出搭载其他厂商处理器的终端产品，包括搭载TI OMAP3630处理器的三星I9003/I9008L和搭载Tegra 2双核处理器的三星I9103。

四核猎户座帮助银河S3畅销全球。

2011年底，Nvidia再次保持业界领先的更新速度，率先推出全球首款四核手机处理器芯片Tegra3，紧接着HTC在2012年初的MWC发布会上正式推出搭载该处理器的HTC One X(网购最低售价4199.0元)。目前作为手机行业最大的产品销售商，三星手机自然不会怠慢，其最新的四核处理器Exynos 4412也正式登场。

现有三星Exynos系列产品的性能比较

虽然三星Exynos 4412的核心架构与之前双核时代的Exynos 4212/4210并无区别，但其最大的改进除了增加两个Cortex-A9处理核心外，还采用了与Exynos 4212相同的32nm高k金属栅极(HK/MG)低功耗工艺技术，单核最高频率达到1.4GHz，支持双通道LPDDR 2 11。

此外，在图形处理方面，三星Exynos 4212虽然也搭载了ARM的Mail 400 MP GPU，但是运行频率从之前的266MHz提升到了400MHz，值得GPU整体性能提升50%左右。

ARM自主开发的各种GPU的性能比较

同时，更先进的技术不仅可以大大提高处理器的性能，还可以显著改善功耗控制。三星Exynos 4412与上一代45nm制程工艺的双核Exynos 4210处理器相比，性能提升了一倍，功耗节省了20%。

为了更直观的体现三星Exynos 4412/4212/4210三款主流手机处理器在性能和功耗控制上的差异，三星官方给出了文章展示。

三星Exynos 4412/4212/4210处理器的性能比较

从文章中可以清楚地看到，当Exynos 4210和Exynos 4212的GPU运行在266MHz，而Exynos 4210和Exynos 4212的CPU运行在1.2GHz和1.5GHz时，虽然Exynos 4212的CPU频率比Exynos 4210高25%左右，但是，结果显示，采用32nm HKMG工艺的Exynos 4212的功耗约为40%

1.2GHz的Exynos 4210在全CPU负载下的平均功耗为1.6W，而Exynos 4212的平均功耗不到1W，而双核MX使用的CPU频率为1.4GHz，因此可以想象，它在全负载下很可能接近2W，是Exynos 4212的两倍。

这种差距在实际使用中会进一步拉大。四核Exynos 4412处理器的性能是双核处理器Exynos 4210的两倍，但功耗只有80%左右，这意味着四核Exynos 4412不仅性能更有保证，功耗控制也更好，这将直接体现在手机的续航能力上。

此外，32纳米HKMG工艺带来的功耗提升也体现在GPU上。当Exynos 4210的GPU频率维持在266MHz时，基于同样的GPU功耗，四核Exynos 4412可以让同样的GPU运行在400MHz，从而提升50%的GPU性能。

总之，四核Exynos 4412可以说是双核Exynos 4210的完美工艺改进版。与已经量产投放市场的双核Exynos 4210处理器芯片相比，同等CPU性能下功耗可降低60%，同等功耗下GPU性能可提升80%左右。除了功耗上的区别，三星Exynos 4x12在硬件上还是有其优势的，比如引入了专用的图像处理器来提升手机的画质。此外，Exynos 4x12的HDMI接口也从1.3升级到了1.4，从而支持3D文章输出，解码器也加强了对3D文章解码的支持。

这样一来，三星推出的Exynos 4412处理器的地位就有些尴尬了。或许是英伟达Tegra3四核处理器芯片的快速上市打乱了三星处理器的产品布局，迫使三星首先量产后续的四核Exynos 4412，实现有效竞争。

三星Exynos 4412四核猎户座处理器助一臂之力

凭借四核Exynos 4412处理器的强大性能和出色的功耗控制，搭载该处理器的GALAXY S3在上市后短短几个月内全球销量突破1000万台，证明了三星Exynos 4412处理器的强大。

与首款Nvidia Tegra3四核处理器芯片相比，三星Exynos 4412优势明显。这主要体现在工艺技术和内存标准上。由于三星Exynos 4412采用32nm HKMG工艺技术，比采用40nm工艺技术的Tegra 3更先进，直接导致在达到同样性能的同时，功耗控制更好。

另外，三星Exynos 4412支持双通道LPDDR2 1066内存，而Tegra3只支持单通道LPDDR2 1066内存，这也在一定程度上影响了Tegra 3的整体性能。这也是为什么在很多媒体测试中，搭载Tegra 3的HTC One X在所有跑分上都会低于搭载Exynos 4412的GALAXY S3的重要原因。

目前，唯一能与三星Exynos 4412竞争的处理器是高通基于28纳米工艺技术的骁龙s 4系列处理器。然而，由于高通S4处理器的生产能力有限，市场上搭载这种处理器的产品仍然很少。稍后我们将为您带来这两款处理器的详细性能对比。

猎户座，新的Cortex-A15核心架构，蹲下身子。

随着ARM新的功耗更低、性能更强的Cortex-A15核心架构的发布，手机处理器厂商之间将开始一场新的竞争。目前已经有几家主流厂商公布了基于Cortex-A15架构的产品布局，后来居上的三星自然也跟风了。2011年12月，正式公布了其基于Cortex-A15内核架构的Exynos 5系列处理器平台，也就是即将推出的全新猎户座处理器。

Cortex-A15内核架构，功耗更低，性能更强

根据现有的数据，下一代Exynos 5处理器除了采用32纳米HKMG工艺之外，还将拥有两颗主频高达2GHz的Cortex-A15核心架构处理器。同时，Exynos 5的64位内存控制器可以提供高达12.8Gbyte/S的带宽，支持1600MHZ的高频，还支持DDR3L。

即将推出的三星Exynos 5系列处理器

GPU方面，Exynos 5处理器将集成ARM自主研发的下一代“Midgard”架构Mali T604 GPU。这款GPU采用创新的“Tri-pipe”三管设计，核心数量最多可配置4个核心。此外，它还提供了完整的64位精度的浮点运算功能，以及基于OpenCL 1.1/1.2、OpenVG 1.1、OpenGL ES 1.1/2.0等常用标准API的支持。尤其是对DirectX的新支持，搭建了桌面与移动设备3D沟通的桥梁，大大提升了这款GPU的游戏体验兼容性，整体性能将比上一代提升5倍左右。

ARM Mail T604 GPU相比上一代性能提升5倍。

由于该系列处理器产品仍处于研发阶段，三星官方并未对这款Exynos 5处理器进行过多介绍。也许年底我们就能看到这款处理器的真面目了。

总结

至此，本文大致介绍了三星手机处理器的整体发展及其产品的优势。虽然三星推出的手机处理器型号不多，但是每一款处理器的性能在同行中都有明显的优势，包括单核时代的蜂鸟，双核四核时代的猎户座处理器，都给用户留下了深刻的印象。三星GALAXY S系列智能手机能在短短几年内畅销全球6000万台，三星处理器在一定程度上起到了不可替代的作用。

三星公司logo三星在整个半导体行业可谓是一个帝国。正如有网友所说，目前只有三星可以完全用自己的产品做一款手机。我们国产厂商如何才能在半导体行业占据一席之地？那取决于你的努力。