Trong lĩnh vực công nghệ điện thoại thông minh với nhiều rủi ro cao, các nhà cung cấp chất bán dẫn và nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) đã đưa ra thông báo quan trọng liên quan đến Hệ thống trên chip (SoC) di động mới nhất của họ. Theo đó, MediaTek thông báo về SoC điện thoại thông minh cao cấp hàng đầu, Dimensity 9300, đánh dấu thế hệ thứ 3 của dòng sản phẩm Dimension. MediaTek đang đặt cược táo bạo vào ý tưởng rằng hiệu suất cao có thể tồn tại một cách hòa hợp với hiệu quả tiêu thụ năng lượng lớn hơn.

Bối cảnh của SoC dành cho điện thoại thông minh đã phát triển đáng kể, chuyển đổi từ những con chip tương đối đơn giản thành những mạch tích hợp phức tạp nhất trong ngành công nghiệp chip. Những SoC này kết hợp nhiều yếu tố xử lý, khả năng đồ họa và công nghệ modem băng cơ sở khác nhau.

Để giảm mức tiêu thụ điện năng tổng thể, SoC di động sử dụng kiến trúc bộ xử lý trung tâm (CPU) đa tầng, tận dụng sự kết hợp của các lõi Arm, tạo ra sự cân bằng giữa hiệu suất và mức sử dụng năng lượng. Arm đã đặt tên cho kiến trúc này là "big.LITTLE", trong đó các nhà cung cấp SoC kết hợp các nhân CPU loạt Arm Cortex-A7x với nhân CPU loạt Cortex-A3x hoặc Cortex-A5x.

Khái niệm cơ bản đằng sau phương pháp này là phân bổ các tác vụ nền và hiệu suất thấp hơn cho các lõi CPU "LITTLE" tiết kiệm năng lượng (A3x và A5x), dành riêng các lõi CPU "lớn" hiệu suất cao (A7x) cho các ứng dụng yêu cầu hiệu suất cao. Arm đã giới thiệu bản sửa đổi cho kiến trúc này vào năm 2020, giới thiệu nhân CPU hiệu suất cao hơn, Cortex-Xx, mở ra kiến trúc "bigr.big.LITTLE" một cách hiệu quả.

Phương pháp sử dụng các CPU hiệu suất/năng lượng khác nhau đã chiếm ưu thế trong thiết kế của các SoCs di động trong hơn một thập kỷ. Ngay cả Intel gần đây cũng áp dụng chiến lược tương tự cho SoC máy tính di động dựa trên x86 của mình.

Tuy nhiên, đôi khi câu nói “càng lớn càng tốt” vẫn đúng. Tất cả các SoC, dù là trên điện thoại thông minh hay máy chủ, đều được thiết kế để thực hiện các tác vụ một cách nhanh chóng và sau đó chuyển sang trạng thái tiết kiệm năng lượng để giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng. Về mặt lý thuyết, nhân CPU lớn hơn có thể tiêu thụ ít năng lượng hơn nhân CPU nhỏ hơn, tiết kiệm năng lượng hơn nếu có thể thực thi các tác vụ nhanh hơn, cho phép bộ xử lý có nhiều thời gian hơn ở trạng thái ngủ tiết kiệm năng lượng (mặc dù mức tiết kiệm năng lượng thực tế phụ thuộc vào từng tác vụ cụ thể vì một số tác vụ có thể yêu cầu xử lý theo thời gian thực).

Với Dimensity 9300, MediaTek đang thử nghiệm lý thuyết này. Họ đã cấu hình bộ xử lý với 4 nhân Arm Cortex-X4 mới nhất và 4 nhân Arm Cortex-A720 theo cách sắp xếp "bigr.big". So với thế hệ trước, Dimensity 9200 tuân theo thiết lập "bigr.big.LITTLE" truyền thống hơn, bao gồm 1 nhân Cortex-X3, 3 nhân Cortex-A715 và 4 nhân Cortex-A510. Trong Dimensity 9300, 1 nhân Cortex-X4 được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao nhất ở tốc độ 3,25 GHz, trong khi 3 nhân còn lại có thể đạt tốc độ lên tới 2,85 MHz và nhân Cortex-A720 có thể có tốc độ lên tới 2,0 GHz. MediaTek tin rằng nhân Cortex-A720 là lựa chọn hiệu quả nhất để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về CPU di động, kỳ vọng hiệu suất của Dimensity 9300 sẽ tăng vọt với các đối thủ cạnh tranh.

Để nâng cao hơn nữa tốc độ thực thi tác vụ của Dimensity 9300, SoC sở hữu 8 MB bộ nhớ đệm L3 và 10 MB bộ nhớ đệm hệ thống dùng chung, cho thấy tổng mức tăng bộ nhớ đệm so với thế hệ trước là 29%. Nó cũng hỗ trợ bộ nhớ LPDDR5T ở tốc độ 9.600 Mbps, giúp tốc độ bộ nhớ tăng 12%. GPU Arm Immortalis-G720 mang lại hiệu suất cao nhất với mức tăng đáng kể là 46%, bao gồm cả khả năng Ray Tracing. Ngoài ra, AI-ISP (bộ xử lý tín hiệu hình ảnh) phân tích ngữ nghĩa thế hệ thứ hai hỗ trợ Ultra HDR với tối đa 16 phân đoạn/lớp đối tượng và video 4K ở tốc độ 60 khung hình/giây.

Dimensity 9300 cũng giới thiệu bộ xử lý thần kinh (NPU) thế hệ tiếp theo được gọi là bộ xử lý AI 790 (APU). APU 790 mang đến khả năng xử lý số nguyên và dấu phẩy động tăng gấp 2 lần đồng thời giảm 45% mức sử dụng điện năng. Nó kết hợp hỗ trợ cho các mô hình máy biến áp, công nghệ lượng tử hóa INT4 có độ chính xác hỗn hợp và nén phần cứng bộ nhớ NeuroPilot của MediaTek. Theo MediaTek, APU 790 mới nhanh hơn 8 lần so với phiên bản tiền nhiệm và có thể tạo ra hình ảnh trong vòng chưa đầy một giây bằng cách sử dụng khả năng lan truyền ổn định.

MediaTek khẳng định rằng những cải tiến này sẽ giúp tăng hiệu suất tối đa 40% với hiệu suất tăng 15% ở cùng mức năng lượng hoặc mức tiêu thụ điện năng thấp hơn 33% ở cùng mức hiệu suất như thế hệ trước.

Về hiệu suất AI, MediaTek dự đoán rằng Dimension 9300 có thể xử lý tới 13 tỷ mô hình tham số, phù hợp với kỳ vọng của các nhà cung cấp thiết bị di động đang nhắm mục tiêu 7 tỷ đến 10 tỷ tham số, được coi là lý tưởng cho các ứng dụng AI trên thiết bị, trong những năm tới.

Hơn nữa, Dimensity 9300 kết hợp bộ xử lý bảo mật kép độc lập, lần đầu tiên dành cho MediaTek, đảm bảo khởi động an toàn và tính toàn vẹn tính toán để tăng cường bảo mật và quyền riêng tư dữ liệu, một điều cần cân nhắc trước các mối đe dọa ngày càng tăng trên nền tảng di động.

Về khả năng kết nối, Dimensity 9300 hỗ trợ 5G Release 16 với tổ hợp 4 kênh và tốc độ tải xuống lên tới 7 Gbps ở dải tần dưới 6 GHz, đi kèm với chức năng AI để tăng cường kết nối. Nó cũng cung cấp kết nối Wi-Fi 7, cung cấp băng thông lên tới 6,5 Gbps với công nghệ Xtra Range 2.0 để mở rộng vùng phủ sóng Wi-Fi.

Trong khi việc đưa vào các nhân CPU "to hơn" và "lớn hơn" cũng như các chức năng bổ sung giúp tăng diện tích và có thể làm tăng chi phí, MediaTek hướng đến giảm nhẹ điều này bằng cách sử dụng quy trình sản xuất bán dẫn TSMC thế hệ thứ ba 4-nm+. Tuy nhiên, tác động lên lợi nhuận sản phẩm vẫn chưa rõ ràng.

Tóm lại, Dimensity 9300 nổi lên như một SoC di động đáng gờm và thành công của nó sẽ tiết lộ liệu việc staking của MediaTek vào hiệu suất "bigger.big" có mang lại hiệu quả và chiến thắng về mặt thiết kế hay không. Dự kiến ​​sẽ chứng kiến ​​các sản phẩm có Dimensity 9300 ở các thị trường Châu Á, Châu Âu và các thị trường khác trong suốt năm tới, mặc dù khả năng tiếp cận của người tiêu dùng Hoa Kỳ có thể phụ thuộc vào lựa chọn của nhà cung cấp dịch vụ trong việc mở rộng cung cấp điện thoại thông minh.