拆解三款最新AI 电脑，用了哪些芯片？
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2024年的半导体行业完全由AI（人工智能）相关主题驱动：具有AI功能的处理器、支持AI的大容量DRAM（如HBM和LPDDR5X）以及用于分段电源控制的电源IC等，都以不同于以往的规模集成到了移动设备中。
随着生成式AI（AI数据中心）的迅速发展，AI功能开始作为基本设备安装到PC、智能手机、AR/VR（增强现实/虚拟现实）、无人机、车载设备等领域。有些AI与摄像头或传感器联动工作，而有些AI则在用户看不见的地方优化信号条件等环境条件。
无论如何，2024年可以被称为”边缘设备AI元年”，因为这一年推出了大量AI处理器和产品。接下来，我们将关注2024年下半年发布的AIPC和处理器。
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移动AI在设备中带来了三大显著变化。首先是集成了NPU（神经处理单元），这种硬件专门执行INT运算、FP运算、MAC运算等操作（由于增加了硬件，芯片面积增大，因此必须采用更精细的制造工艺）。
其次是将具有高并行性的、大容量的DRAM与处理器搭配使用（与2023年版相比，各大厂商2024年版的DRAM容量普遍增加。例如，”GooglePixel8″配备12GBDRAM，而2024年版的”GooglePixel9″则增至16GB等）。
第三个变化是，更多的电源IC与处理器搭配使用，以实现精细的电源控制（为了支持复杂的功能，电源IC的数量大幅增加）。总的来说，移动AI显著推动了半导体的使用量。在PC领域，自2024年6月起，配备”Copilot+PC”功能（NPU40TOPS以上）的AIPC开始上市。第一阶段，这些PC仅限于搭载高通的”SnapdragonXElite”处理器的产品。
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图1展示了2024年9月推出的华硕”VivobookS15S5507QA”AIPC。该PC搭载了高通的”SnapdragonXPlus8-CORE”处理器，是”SnapdragonXElite”的简化版。尽管处理器功能有所降低，但仍能支持Copilot+PC功能，且配备16GBDRAM。
虽然高端笔记本PC价格通常超过20万日元，但这款配置降级版的PC在10万日元价位上依然能支持Copilot+PC功能，成为一个性价比高的选择。
图1：2024年9月发布的华硕”VivobookS15S5507QA”；资料来源：TechanaLye
表1展示了2024年6月发布的高通SnapdragonXElite（上排）和9月发布的SnapdragonXPlus8-CORE（下排）的电源系统和处理器配置。
高通在智能手机领域也提供完整的电源系统和通信系统，PC产品同样配置了丰富的电池充电管理和电源IC，并将这些组件与处理器搭配使用。两款处理器的电源IC总数均为8个，电池管理系统包含4个芯片。无论是高端的SnapdragonXElite，还是面向廉价市场的SnapdragonXPlus8-CORE，都采用了相同的电源IC和电池系统IC，这种共用的电源系统也在智能手机中得到了广泛应用。
表1：高通”SnapdragonX”系列内部构成；资料来源：TechanaLye
图2展示了高通SnapdragonXElite（左）和SnapdragonXPlus8-CORE（右）处理器的芯片。两者均采用了台积电的4nm制程技术制造。左边的高端XElite有12个ORYONCPU内核和12个高通公司自己的AdrenoGPU内核，CPU最高频率为4.3GHz。
图2：SnapdragonX系列芯片；资料来源：TechanaLye
右侧价格较低的XPlus8-CORE，CPU核心数减少至8个，GPU核心数减少至7个。通过降低功能，硅片面积减少了约28%，最高频率也降至4.0GHz。尽管如此，廉价版处理器的NPU性能与高端版相同，均为45TOPS。通过减少硅片面积，更多的晶圆可以从同一硅片中获取，且能够复用更多测试图案，从而在降低成本的同时，满足了10万日元级别AIPC的需求。
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图3显示了2024年7月发布的用于惠普Copilot+PC的惠普OmniBookUltra14-fd0005AU。该处理器配备了AMD的APU（加速处理单元（CPU+GPU）Copilot+PC兼容版”RyzenAI300″系列。2023年的APU”Ryzen8000″系列也具有AI能力，但16TOPS的性能不足以满足Copilot+PC的要求。
RyzenAI300系列是一款配备50TOPS的处理器，NPU性能提高了三倍多，将于2024年7月开始安装在AIPC上。
图3：HPOmniBookUltra14-fd0005AU；资料来源：TechanaLye
表2比较了AMDRyzenAPU8000系列中的Ryzen98945HS与RyzenAI300系列中的RyzenAI9365。AMD没有芯片组，但结合了MPS的电源系统IC。
表2：Ryzen98945HS与RyzenAI9365；资料来源：TechanaLye
图4显示了Ryzen98945HS和RyzenAI300之间的芯片比较。两者都由CPU、GPU和NPU组成，由台积电4nm制造。CPU和GPU的架构都更改为最新的架构，CPU从Zen4更改为Zen5，GPU从RDNA3更改为RDNA3.5，CPU和GPU的内核数量从12核增加到16核。
CPU配置为配备Zen4的5核和Zen8的5C（紧凑型）内核，但功能有限。由于使用相同的台积电4nm制造增加了功能，因此硅面积增加了约28%。毫无疑问，2025年之后的下一代型号将采用3nm制造，因此似乎将通过增加尺寸来支持最后的4nm生产。
图4：Ryzen98945HS与RyzenAI300芯片比较；资料来源：TechanaLye
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图5显示了2024年10月发布的华硕Copilot+PC”ZenbookS14″（UX5406）。2024年1月发布的第一款COREUltraMeteorLake（开发代号）的NPU性能为36TOPS。它略低于Copilot+PC的要求。第二个LunerLake将NPU性能提高到48TOPS，并与Copilot+PC兼容。
图5：华硕Copilot+PC”ZenbookS14″（UX5406）；资料来源：TechanaLye
表3显示了配备第一个COREUltraMeteorLake（上排）和第二个LunerLake（下排）的PC的芯片配置。LunerLake通过将DRAM安装在封装内部实现了最小面积和最短距离，苹果从2020年的M1开始就采用了这种技术（2018年苹果从A12X开始正式采用）。电源IC组合方面，MeteorLake采用的是美国Alpha&Omega，LunerLake采用的是日本瑞萨电子（4颗芯片）。
表3：带有MeteorLake和LunerLake的PC的芯片配置；资料来源：TechanaLye
表4显示了第一个COREUltraMeteorLake和第二个LunerLake的硅片。两者都由小芯片组成。MeteorLake有五个硅片插层（连接每个硅片并提供电源），而LunerLake有四个硅片组合。大约在同一时间，英特尔还推出了用于台式PC的ArrowLake处理器，其中包括台积电3nm制造工艺。2024年下半年上市的Copilot+PC处理器将因公司而异，从组合的电源集成电路到硅制造都不尽相同。
表4：MeteorLake和LunerLake中的硅；资料来源：TechanaLye
2025年，联发科-NVIDIA联盟也将进入Copilot+PC领域。高通、AMD和英特尔也计划发布下一代处理器。我们也将继续观察和报告智能手机方面的进展。
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来源：内容由芯世相（ID：xinpianlaosiji）编译自“EETimesJapan”，作者：清水洋治
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