對智能手機而言,其性能和體驗基本就取決于內(nèi)置的移動處理器(準確來說是SoC,而高通還將旗下產(chǎn)品統(tǒng)稱為“移動平臺”),因為這顆芯片集CPU、GPU、ISP、Modem等多個功能模塊于一身,牽一發(fā)而動全身。遺憾的是,在過去很長一個時期,主流處理器始終堅持以Cortex-A53作為大小核心架構,從而制約了其性能的發(fā)揮。隨著主流處理器的競爭愈演愈烈,Cortex-A73/A75有望成為它們的“大核”,進而一改往日的頹勢。
智能手機所用的移動處理器全部基于ARM架構或ARMv8指令集定制而來(包括自研、魔改和原生三大類,感興趣的讀者可參考本刊2018年第3期《跳動的心 解讀移動處理器性能差距之源》這篇文章),目前ARM針對手機定制的核心架構包括Cortex-A53、A55、A72、A73和A75(表1),其中A53和A55定位“小核”,而A72、A73和A75則定位“大核”?!靶『恕笨梢元氉源嬖?,而為了兼顧功耗,“大核”卻必須搭配“小核”。
主流處理器泛指2000元以內(nèi)的智能手機常用的芯片,出于成本和工藝的限制,它們普遍都是基于Cortex-A53架構而生(圖1),并衍生出兩類組合形式。下面我們就通過常見的八核處理器加以說明。
第一類是以高通驍龍625和驍龍626為代表(圖2),它們都內(nèi)置了8顆Cortex-A53核心,并全部都能“扮演”大核,每顆核心最高都可以運行在2.0GHz或2.2GHz的主頻上。
第二類是以驍龍400系列、驍龍630和聯(lián)發(fā)科Helio(曦力)P10/P20/P23/ P25/P30為代表(圖3),以Helio P23為例,它同樣內(nèi)置8顆Cortex-A53核心,但卻讓其中的4顆Cortex-A53核心“扮演”大核,最高可運行在2.3GHz的主頻上,而另外的4顆Cortex-A53核心則“本色出演”小核,最高主頻為1.65GHz。這種類別的優(yōu)勢是能耗比相對更好一些,但缺點則是多核性能不如第一類。
問題來了,無論Cortex-A53如何“扮演”大核,并將它們的主頻拉到再高,也無法和Cortex-A72等“原生”大核抗衡。原因很簡單,Cortex-A53和Cortex-A72的關系就好像自行車和摩托車,哪怕你給自行車套上了哈雷的外殼,也彌補不了自行車機動性差的先天缺陷。
好消息是,Cortex-A53長期獨占主流移動處理器的格局即將成為歷史,繼三星Exynos 7872之后,高通和聯(lián)發(fā)科也紛紛祭出了新一代主流移動處理器,并刷新了性能新高度。
2年前,高通驍龍625憑借著14nm LPP工藝和均衡的CPU/ GPU性能,成功地擊敗了聯(lián)發(fā)科當紅的Helio P10,并被無數(shù)手機廠商青睞,從而獲得了“一代神U”的光榮稱號。隨后,高通還先后推出了驍龍626和驍龍630,希望它們能延續(xù)前輩的輝煌。
遺憾的是,Cortex-A53架構先天孱弱,哪怕是較新的驍龍630也很難滿足用戶對性能的預期,而新一代的Cortex-A55還未商業(yè)化量產(chǎn),所以高通決定改變主流移動處理器的架構策略,祭出了全新的驍龍636移動平臺。
看到驍龍636,很多人都會將其視為驍龍630的接班人,并“想當然”地認為它們的性能提升幅度應該和驍龍630相較于驍龍625持平。實際上,驍龍636的真實身份卻是驍龍660的“弱化版”,別看它的數(shù)字序列和驍龍630更為接近,但實際性能可是看向驍龍660的。
簡單來說,驍龍636最早曝光于2017年10月17日的中國香港通信峰會,它同樣采用了成熟的14nm FinFET制程工藝,而且與驍龍660和630移動平臺管腳和軟件兼容,從而使已采用這些平臺的OEM廠商可以快速、高效地將驍龍636添加至其終端陣容。
驍龍636最大的特色,就是和驍龍660一樣是由4顆性能級Kryo 260核心(大核,1.8GHz)和4顆效能級Kryo 260核心(小核,1.6GHz)組成的八核處理器(圖5),其中的大核和小核分別是高通基于CortexA73和Cortex-A53“魔改”而來的半自主構架。同時,驍龍636還采用了和驍龍660一樣的Spectra 160 ISP、Hexagon 680 DSP和X12 LTE基帶,只是GPU換成了Adreno 509(表2)。
得益于“大核”的加盟,讓驍龍636獲得了秒殺驍龍630和驍龍626等前輩的實力(圖6),并在多媒體優(yōu)化和網(wǎng)絡性能上也有了大幅升級。
但別高興得太早,雖然驍龍636表面上和驍龍660相比就差了C PU主頻和 GPU型號,但二者之間在很多細節(jié)方面還是存在較大差異的。比如,驍龍636的雙通道LPDDR4X內(nèi)存最高只支持到1333MHz(驍龍660是1866MHz);驍龍636的Wi-Fi由于僅支持MIMO 1×1,所以其峰值速度只有433MHz(驍龍660支持MIMO 2×2,峰值速度可達867Mbps);驍龍6 3 6對手機屏幕分辨率最高支持到F H D +(2160×1080像素),而驍龍6 6 0則最高支持2560×1600像素的屏幕。
此外,驍龍660和更高級別的驍龍?zhí)幚砥鳎ㄈ珧旪?35/845和還未正式發(fā)布的驍龍670/700)都還支持人工智能引擎(AIE),可以讓Hexagon矢量處理器、Adreno GPU和Kryo CPU這些硬件與多個軟件功能共同促使相機、音頻、安全、游戲等應用實現(xiàn)內(nèi)置人工智能體驗(圖7)。而高通官方并沒有刻意強調(diào)驍龍636對AIE提供支持和優(yōu)化。
聯(lián)發(fā)科旗下“曦力”家族中的Helio P20/P25在2017年經(jīng)歷了一次迭代升級,Helio P23/P30雖然性能有所改進,但依舊沒能得到市場的廣泛認可,僅被魅藍、金立主推。OPPO和vivo雖然也推出了搭載Helio P23的手機,但卻沒有做太多的市場推廣,最終沒能打響聯(lián)發(fā)科Helio P系新品的知名度。
步入2018年后,聯(lián)發(fā)科新一代Helio P60終于“守得云開見月明”(圖8),得到了包括OPPO R15在內(nèi)的更多“爆款手機”的青睞,為聯(lián)發(fā)科的復興開了一個好頭。那么,Helio P60和自家的Helio P30等前輩相比都有了哪些改進?和高通旗下的驍龍636相比又孰優(yōu)孰劣呢?
和聯(lián)發(fā)科自家Helio P系列前輩相比,Helio P60可以說是出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。
首先,Helio P60是全球首款采用臺積電最新12nm工藝的移動處理器,根據(jù)聯(lián)發(fā)科公布的數(shù)據(jù)顯示,與16nm的Helio P30相比,Helio P60在高負荷應用上的功耗降低了25%,整體功耗下降了12%。此外,Helio P60不再使用小核模擬大核的策略,而是引入了真正的4顆Cortex-A73核心,并與另外4顆Cortex-A53攜手作戰(zhàn)(圖9)。別看Helio P60的最高主頻只有2.0GHz,但借助于Cortex-A73大核的先天優(yōu)勢,戰(zhàn)勝更高主頻的Helio P25/P30毫無懸念(表3)。
Helio P30同時還改用了ARM MaliG72MP3 GPU,圖形性能可秒殺前輩。同時,這款芯片還內(nèi)置三顆圖像信號處理器(ISP),功耗表現(xiàn)更加出色,在雙鏡頭設定下功耗要比上代P系列產(chǎn)品降低18%。
而Helio P60最令人關注的賣點,則是其頭頂上那枚“人工智能處理器”的光環(huán)。
簡單來說,Helio P60是聯(lián)發(fā)科首款內(nèi)建雙核AI專用計算模塊(Mobile APU:AI Processing Unit)及NeuroPilot AI技術的新一代智能手機系統(tǒng)單芯片(SoC)。需要注意的是,Helio P60內(nèi)置的APU和蘋果A11/麒麟970內(nèi)置的神經(jīng)元網(wǎng)絡單元NPU不同,它屬于Helio P30芯片中搭載的VPU模塊的升級,更像是兩個“優(yōu)化版”DSP的疊加,在架構上增加了更適宜神經(jīng)網(wǎng)絡運算的能力(圖10)。
據(jù)悉,Mobile APU處理器包含多核處理器與智能控制邏輯處理器,它們的功耗表現(xiàn)是GPU的2倍以上,運算處理能力可達每秒280GMAC。通過Helio P60特有的NeuroPilot異構人工智能運算架構,可以讓CPU、GPU 、Mobile APU無縫切換并協(xié)同運算,從而實現(xiàn)具備深度學習功能的面部辨識技術、實時美化、創(chuàng)意實時圖層堆棧功能、物品及場景辨識功能、AR擴增實境/MR混合實境的加速效果、影像增強或?qū)崟r影片預覽等多種創(chuàng)新功能(圖11)。
為了更好地展現(xiàn)驍龍636和Helio P60的性能,筆者還將它們各自的前輩列入了對比名單之中。從安兔兔、魯大師和3DMark等軟件的跑分成績來看(表4),Helio P60和聯(lián)發(fā)科自家的Helio P30、驍龍636和高通自家的驍龍630相比都有了長足的進步。其中,Helio P60無論是CPU還是GPU的性能都較前輩有了大幅提升,而驍龍636較驍龍630在CPU性能上提升較大,但GPU性能卻相差不多。
如果是品牌間的橫向?qū)Ρ?,Helio P60的性能可以秒殺驍龍636,其CPU性能與驍龍660處于伯仲之間,只是GPU性能小幅落后。所以,我們完全可以將Helio P60視為和驍龍660同一個檔次的存在。不過,驍龍660/636的調(diào)制解調(diào)器的下行速率支持Cat.12(600Mbps),遠遠高于Helio P60的Cat.7(300Mbps),網(wǎng)絡性能中規(guī)中矩,依舊是聯(lián)發(fā)科主流處理器的瓶頸所在。
按照慣例,聯(lián)發(fā)科的定價策略會讓Helio P60更容易受到主流價位新品的青睞,更容易打入1500元到2000元的價位區(qū)間,直接和驍龍636展開競爭。所以,聯(lián)發(fā)科的這一代主流之芯應該有著不錯的發(fā)展前景。而驍龍636的表現(xiàn)也沒有讓我們失望,只是它將面臨Helio P60在略高價位的狙擊,終端的售價高低將成為其能否重現(xiàn)當年驍龍625輝煌的關鍵。
火速鏈接
三星Exynos 7872是基于14nm FinFET工藝打造,由2顆CortexA73大核(2.0GHz)和4顆Cortex-A53小核(1.6GHz)構成的六核處理器(圖4),已被魅藍S6所武裝??上У氖牵珽xynos 7872大核數(shù)量較少,集成的Mali-G71MP1 GPU性能偏弱,所以它的綜合表現(xiàn)并不算特別理想。而本文涉及的新一代主流移動處理器,堪稱歷代產(chǎn)品中的“水桶型”,無論是CPU、GPU還是特色功能方面都不存在短板。
擴展閱讀三星Exynos 9610即將降臨
除了高通和聯(lián)發(fā)科,三星也即將推出名為Exynos 9610的主流移動處理器(圖12),它將采用和Exynos 9810一樣的10nm LPP制程工藝制造,由4顆Cortex-A73大核(2.3GHz)和4顆CortexA53小核(1.6GHz)構成,并集成Mali-G72 MP3 GPU。此外,Exynos 9610集成了專用AI單元,三星稱之為Vision image processing unit(視覺圖像處理單元),同樣具備較強的本地AI運算能力。從規(guī)格來看,Exynos 9610的表現(xiàn)應該不遜于驍龍660,得益于10nm工藝,其能耗比也要比同級別的競爭對手更加優(yōu)秀。