Tensor SoC

Tensor SoC是谷歌公司自主研發、專為其Pixel系列手機設計的SoC晶片系列，首次搭載於2021年10月發布的Pixel 6與Pixel 6 Pro手機上。初代Tensor SoC採用三星5nm製程和獨特的2+2+4 CPU核心架構，並集成用於機器學習的TPU單元。後續疊代至Tensor G4，核心架構逐步更新，但主要由三星主導設計。計畫於2025年隨Pixel 10系列推出的Tensor G5，則轉為由谷歌完全自研設計並採用台積電3nm製程生產。

基本介紹

• 外文名：Tensor SoC
• 產品類型：SoC晶片系列
• 上市時間：2021年10月

發展歷史

谷歌於2021年10月19日正式發布Pixel 6和Pixel 6 Pro手機，首次搭載自研的Tensor SoC。谷歌研發Tensor SoC的核心目標是利用其在人工智慧和機器學習領域的優勢，為Pixel手機提供高度個性化、能夠持續改進的體驗。通過整合軟體、硬體與AI算力，谷歌旨在占據市場有利位置。

初代Tensor SoC（內部代號GS101）是與三星LSI密切合作的產物，大量採用了三星Exynos的設計IP，屬於半定製設計。

後續谷歌發布了疊代型號Tensor G2，該晶片隨Pixel 7系列推出。隨後發布的Tensor G3搭載於Pixel 8系列。Tensor G4晶片則隨Pixel 9系列推出，其相比前代Tensor G3升級有限，主要目標是改善功耗。

預計於2025年秋季隨Pixel 10系列發布的Tensor G5將是谷歌首款完全定製化的自研晶片，其製造工藝將從三星轉向台積電。

產品規格與設計

Tensor SoC系列是谷歌為Pixel手機定製的SoC。其設計整合了專用AI處理單元（TPU）與安全協處理器（Titan M2）以提升AI體驗與安全性。Google Tensor緊跟三星的Exynos SoC系列並集成了谷歌開發的自定義塊。

初代Tensor SoC（Tensor G1）採用三星5nm製程工藝製造。其CPU採用2+2+4核心架構，包括兩個2.8GHz Cortex-X1超大核、兩個2.25GHz Cortex-A76大核以及四個1.8GHz Cortex-A55小核。GPU為ARM Mali-G78 MP20。此外，該SoC集成了用於機器學習的TPU、定製ISP圖像處理單元以及Titan M2安全協處理器。

Tensor G2是Tensor G1的繼任者，仍採用三星5nm工藝製造。其CPU核心組合與G1相似，包括兩個Cortex-X1核心（頻率2.85GHz）、兩個Cortex-A78核心以及四個Cortex-A55效率核心。GPU升級為ARM Mali-G710 MP7。其TPU在性能與能效方面也得到了改進。

Tensor G3採用了9核心CPU架構，包括1個Cortex-X3大核心、4個Cortex-A715中核心以及4個Cortex-A510低功耗核心。

Tensor G4採用了ARMv9.2架構。其CPU採用更傳統的1+3+4配置，包括1個Cortex-X4大核、3個Cortex-A720核心和4個Cortex-A520核心，所有核心的時鐘頻率均有所提升。GPU仍為Mali-G715，但頻率從890MHz提升至940MHz。該晶片重點改善了功耗與散熱，主要得益於搭配了能效更高的Exynos Modem 5400，其功耗相比前代Exynos Modem 5300降低約50%。

從Tensor G1到G4，其CPU核心組合、製程（主要為三星代工）、GPU及數據機在能效上持續演進，但整體性能提升幅度相對有限。

計畫中的Tensor G5將轉向台積電3nm製程生產，被視為谷歌首款完全定製化的自研晶片。預計Tensor G5將採用Imagination的GPU方案。

核心技術特點

Tensor SoC是谷歌為Pixel系列手機定製的系統級晶片，其設計核心是通過深度定製硬體單元與軟體算法的結合，專注於提升人工智慧與機器學習任務的本地處理效率、計算攝影能力、安全性和語音互動體驗。

專注於AI與機器學習的本地處理

Tensor SoC的核心是內置的TPU（張量處理單元），旨在高效處理語音識別、實時翻譯等人工智慧與機器學習任務，且無需聯網即可在本地完成。後續代際如Tensor G2的TPU在能效和性能上有所提升。

增強的計算攝影與視頻處理能力

該能力得益於定製的圖像信號處理器（ISP）與TPU提供的AI算力協同工作，從而支持如Magic Eraser、Face Unblur、Real Tone、Motion Mode等特色相機功能，並提升視頻的HDR效果和色彩準確度。

硬體級安全防護

Tensor SoC集成了獨立的安全晶片Titan M2，與Tensor的安全核心協同工作，為手機提供多層硬體安全防護，用於保護用戶數據、密碼等敏感信息。

先進的語音與音頻處理

藉助TPU的算力，Tensor SoC能夠實現高準確度的語音識別（包括帶口音和方言的語音），並能分離人聲與背景噪音，以提升語音輸入的清晰度和準確性。

能效與散熱設計

從Tensor G3到G4，谷歌通過調整CPU核心配置（如採用更傳統的4+3+1布局）和使用更新的ARMv9.2核心，旨在最佳化能效、降低運行溫度，儘管絕對性能提升有限。數據機（Modem）的能效改進（如Exynos Modem 5400）也是整體功耗最佳化的重要部分。

Tensor SoC從G1到G4主要基於與三星的合作設計，並集成了谷歌自研的TPU、ISP等IP模組。而自Tensor G5起，谷歌轉向完全自研設計，並採用了台積電製造工藝及新的GPU方案（如Imagination Technologies的DXT系列），展現了其在移動晶片生態布局上的長期策略。