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旗艦的怒吼

2020-05-26 09:27:33
電腦愛(ài)好者 2020年6期
關(guān)鍵詞:天璣旗艦級(jí)麒麟

旗艦級(jí)SoC市場(chǎng)現(xiàn)狀

雖然2020年旗艦級(jí)SoC市場(chǎng)將由麒麟990 5G、Exynos 990、天璣1000和驍龍865“四劍客”組成,但Exynos 990僅被韓國(guó)和歐洲市場(chǎng)銷售的Galaxy S20系列手機(jī)所列裝,國(guó)內(nèi)用戶基本無(wú)緣享用。同時(shí),天璣1000暫時(shí)也僅是紙面上的存在,至本文截稿時(shí)只有OPPO Reno 3搭載了這顆SoC的縮水簡(jiǎn)化版天璣1000L,而天璣1000能否被更多OEM廠商接納還是未知數(shù)。因此,在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái),驍龍865和麒麟9905G才是“正餐”(圖1),也是與我們接觸最為頻繁的存在。

驍龍865全面解析

驍龍865之所以備受關(guān)注,是因?yàn)樗鼘⒊蔀槿A為/榮耀品牌之外,其他品牌旗艦手機(jī)競(jìng)相選擇的“心臟”。那么,這顆SoC究竟有何過(guò)人之處呢?

夸獎(jiǎng)之前嘆不足

對(duì)手機(jī)專用的SoC而言,除了性能和功能以外,工藝和集成度也是非常重要的指標(biāo)。遺憾的是,高通驍龍865在這兩個(gè)層面的表現(xiàn)并不夠完美。

先來(lái)看看制程工藝。

驍龍865基于臺(tái)積電7nm工藝(基于DUV深紫外線)制造,而這套工藝還曾被用于生產(chǎn)驍龍855,在其之上存在更先進(jìn)的臺(tái)積電第二代7nm+EUV工藝以及三星7nm+EUV(極深紫外線)工藝(圖2)。和“DUV”相比,“EUV”的波長(zhǎng)由193nm縮短至13.5nm,相當(dāng)于光刻精度提升了14倍,這意味著7nm+EUV工藝在芯片尺寸不變的情況下更容易集成更多數(shù)量的晶體管。如果你對(duì)半導(dǎo)體工藝背后的技術(shù)感興趣,可參考本刊2019年第22期《“芯”希望來(lái)自新工藝 淺析EUV和GA AFET技術(shù)》這篇文章。

再來(lái)看看集成度。

在手機(jī)SoC領(lǐng)域,負(fù)責(zé)處理各種應(yīng)用的單元叫應(yīng)用處理器,簡(jiǎn)稱AP(Application Processor);負(fù)責(zé)通信的單元叫基帶,簡(jiǎn)稱BP(Baseband Processor)。反之,如果AP和BP各自獨(dú)立成單獨(dú)的芯片,則稱之為“外掛”。

出于大規(guī)模量產(chǎn)(臺(tái)積電7nm工藝比7nm+EUV工藝更成熟)和成本的考慮,高通驍龍865此次并沒(méi)有集成基帶,嚴(yán)格來(lái)講它只是一顆AP芯片。搭載驍龍865的手機(jī)要想連接5G/4G/3G/2G網(wǎng)絡(luò),必須外掛官方指定的BP——驍龍X5 5基帶芯片(圖3)。問(wèn)題來(lái)了,外掛的設(shè)計(jì)形式,需要在寸土寸金的手機(jī)主板上騰出分別安置AP和BP兩顆芯片的空間,而雙芯片的設(shè)計(jì)還會(huì)帶來(lái)額外的耗電量。

相對(duì)而言,麒麟9905G和聯(lián)發(fā)科天璣1000才是真正意義上的A P+BP一體化的5G SoC芯片,由于節(jié)省了外部接口,這類芯片的內(nèi)部通信效率比外掛基帶方案更高,SoC節(jié)省出來(lái)的主板空間也可以用來(lái)堆疊更多更強(qiáng)大的器件或功能。與此同時(shí),天璣1000還在SoC上直接集成了Wi-Fi6單元,而驍龍865要想支持最新的Wi-Fi6技術(shù),還必須額外搭配高通QCA6 3 9x芯片或FastConnect6800子系統(tǒng),同樣需要浪費(fèi)更多的主板空間和能耗(圖4)。

強(qiáng)悍性能的由來(lái)

雖然驍龍865移動(dòng)平臺(tái)存在些許不足,但這些并不影響它的絕對(duì)實(shí)力。作為目前Android手機(jī)領(lǐng)域最強(qiáng)的芯片之一,驍龍865的底蘊(yùn)主要來(lái)自CPU+GPU+內(nèi)存這三大板塊。

首先是CPU。

高通驍龍家族從很早以前就喜歡對(duì)ARM原生Cor tex-A系列架構(gòu)進(jìn)行半定制化的“魔改”,并以“Kryo”的核心名稱加以推廣。這一次,驍龍865采用的Kryo585核心是基于ARM最新Cortex-A77架構(gòu)魔改而來(lái),根據(jù)ARM官方的數(shù)據(jù)顯示,在主頻相同時(shí)Cortex-A77的性能將比上代Cortex-A76(對(duì)應(yīng)驍龍855的Kr yo 485)提升最高20%。值得注意的是,驍龍865采用了和驍龍855相同的三叢集結(jié)構(gòu)和主頻(表1),而且L3共享緩存也得以翻倍(從2MB提升到4MB),所以驍龍865的CPU運(yùn)算性能將更加值得期待(圖5)。

其次是GPU。

高通驍龍移動(dòng)平臺(tái)集成的Adreno GPU在Android芯片領(lǐng)域素有“非常能打”的聲望,作為2020年度旗艦,驍龍865集成的Adreno 650自然也是同家族的最強(qiáng)者。和家族前輩相比,Adreno650的渲染管線和像素處理單元都增加了50%,還額外引入了8bit定點(diǎn)運(yùn)算加速單元,并首次搭載Adreno NNDirect運(yùn)算庫(kù)(包含OpenCL ML、Vulkan ML庫(kù)),為AI加速提供強(qiáng)大算力支持。此外,驍龍865還支持10-bitHDR游戲特效,在部分游戲中可開(kāi)啟名為Game Color Plus的視覺(jué)增強(qiáng)功能。

為了可以讓驍龍865的圖形性能始終保持領(lǐng)先,高通還攜手谷歌,為Adreno 650提供了驅(qū)動(dòng)程序的在線更新功能(圖6)。未來(lái),每升級(jí)一次GPU,驅(qū)動(dòng)3D跑分也許就能提升5%,游戲幀數(shù)增加2FPS,這種免費(fèi)的大餐應(yīng)該會(huì)令無(wú)數(shù)發(fā)燒玩家趨之若鶩。

接下來(lái)就是LPDDR5內(nèi)存。在新一代旗艦級(jí)SoC中,只有高通驍龍865和三星Exynos990支持最新的LPDDR5內(nèi)存技術(shù),目前美光和三星都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了LPDDR5內(nèi)存的量產(chǎn),并已應(yīng)用在小米10系列等最新款A(yù)ndroid手機(jī)身上。那么,和主流的LPDDR4X內(nèi)存相比,LPDDR5內(nèi)存都有了哪些改進(jìn)呢?

LPDDR5內(nèi)存的優(yōu)勢(shì)有很多,比如它的單塊裸片存儲(chǔ)大小就有12GB可選,可輕松實(shí)現(xiàn)16GB或更大容量,同時(shí)運(yùn)行100個(gè)APP也毫無(wú)壓力。LPDDR5內(nèi)存的功耗更低,據(jù)美光表示其量產(chǎn)的LPD DR5內(nèi)存可以讓手機(jī)續(xù)航時(shí)間延長(zhǎng)5%~10%,三星的數(shù)據(jù)則顯示相同工作速率下LPDDR5比LPDDR4x的功耗節(jié)省14%。此外,新內(nèi)存的速度更快,其理論最大傳輸速率達(dá)到6400Mbps(驍龍865支持4×16bit 規(guī)格的LPDDR5-2750MHz),比LPDDR4X快了一倍,和LPDDR4X相比也有著20%的優(yōu)勢(shì),數(shù)據(jù)訪問(wèn)速度提升了50%

總之,容量更大、速度更快、更加省電就是LPDDR5內(nèi)存可以賦予新一代旗艦手機(jī)的“天賦技能”(圖7),從而在5G、AI大力發(fā)展的年代提供更好更穩(wěn)定的硬件基礎(chǔ),讓智能手機(jī)處理相同數(shù)量和強(qiáng)度的任務(wù)時(shí)消耗更少的時(shí)間和電量。

更多體驗(yàn)上的改進(jìn)

對(duì)旗艦級(jí)智能手機(jī)而言,性能固然重要,體驗(yàn)也不能含糊。為此,高通對(duì)驍龍865的多媒體性能進(jìn)行了全方位的革新。比如,由Kryo585+Adreno650+Hexagon698等單元構(gòu)成的第五代異構(gòu)計(jì)算引擎AI Engine性能是驍龍855的2倍以上,在視頻實(shí)時(shí)虛化/摳圖、圖像/人臉識(shí)別、拍照?qǐng)鼍皟?yōu)化和語(yǔ)音識(shí)別等領(lǐng)域有著更加出色的表現(xiàn)。

驍龍865的ISP也同步升級(jí)到Spectra 480(圖8),每秒可處理20億像素,在拍攝4K HDR視頻的同時(shí)還能進(jìn)行64MP照片的拍攝,最高支持8K/30FPS的超高清視頻錄制。全新的ISP還配備專用的降噪模塊,支持運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償功能,在視頻拍攝時(shí)功耗更低。值得一提的是,驍龍865相機(jī)APP可以將照片保存為可記錄更多圖像信息的HEIF格式,和傳統(tǒng)的JPG相比,HEIF在畫(huà)質(zhì)不變的前提下可縮減50%以上的照片文件體積(圖9)。

與此同時(shí),驍龍865還率先支持UFS3.1閃存,并向下兼容UFS3 . 0。以小米10系列手機(jī)為例,它在UFS3.0閃存的基礎(chǔ)上引入了Write Turbo寫(xiě)增強(qiáng)技術(shù)(圖10),相當(dāng)于在UFS 3.0閃存里新建了高速緩存區(qū),可以將數(shù)據(jù)優(yōu)先接收并存儲(chǔ),然后等芯片空閑的時(shí)候,UFS內(nèi)部

再將數(shù)據(jù)從高速緩存區(qū)搬到常規(guī)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)。Write Turbo就像給寫(xiě)入加了渦輪引擎,將UFS3.0閃存的順序?qū)懭胨俣忍嵘?30MB/s(圖11)。作為對(duì)比,絕大多數(shù)UFS 3 . 0旗艦手機(jī)的寫(xiě)入速度只有400MB/s到500MB/s左右。

實(shí)際上,Write Turbo只是UFS3.1閃存的新增特性之一,完整的U FS 3 .1還引入了Deep Sleep和HPB兩項(xiàng)全新的技術(shù),可以讓Android手機(jī)的運(yùn)行變得更加流暢,并顯著降低功耗。iQOO 3則是首款采用驍龍865+UFS3.1閃存組合的Android手機(jī),打破了驍龍865最高只支持UFS3.0閃存的坊間說(shuō)法。

得益于第五代AI Engine引擎、更強(qiáng)的Spectra 480 ISP、更節(jié)省空間的HEIF照片格式,再結(jié)合寫(xiě)入速度更快的閃存技術(shù),讓搭載驍龍865手機(jī)的拍照算力提升了4倍,就算是對(duì)一億像素的圖片進(jìn)行即時(shí)修圖處理也不在話下,而且理論最高支持2億像素?cái)z像頭。從網(wǎng)友對(duì)小米10系列的體驗(yàn)反饋來(lái)看,它在開(kāi)啟108M像素進(jìn)行拍照時(shí),按下快門之后瞬間就完成了拍照,沒(méi)有任何延遲,只是在使用相冊(cè)打開(kāi)照片時(shí)需要處理1秒~2秒。

在網(wǎng)絡(luò)方面,搭載驍龍865的手機(jī)新品都會(huì)搭配專屬的Wi-Fi6芯片,在搭配Wi-Fi6路由器時(shí)可以獲得更快更穩(wěn)定的連接。同時(shí),驍龍865還同時(shí)支持Sub-6GHz和毫米波頻段(圖12),可疊加實(shí)現(xiàn)最高7. 5G bps的下行速度。但是,國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商短期內(nèi)并沒(méi)有搭建毫米波基站的計(jì)劃,所以搭載驍龍865的國(guó)產(chǎn)手機(jī)幾乎都會(huì)屏蔽對(duì)毫米波的支持(想支持毫米波還需要昂貴的專屬天線陣列模塊),國(guó)內(nèi)5G套餐最高1Gbps的限速機(jī)制,也將讓驍龍865的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)很難發(fā)揮出來(lái)。

驍龍865性能實(shí)測(cè)

按照慣例,我們還是需要對(duì)驍龍865和它的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手麒麟9905G做個(gè)理論性能測(cè)試的對(duì)比,筆者同時(shí)還加入了高通上代旗艦驍龍855 Plus的成績(jī)作為參考(表2)。

在安兔兔測(cè)試中,驍龍865的表現(xiàn)可謂一騎絕塵,除了SoC自身性能更強(qiáng)以外,還得益于LPDDR5內(nèi)存和UFS3.0+Write Turbo技術(shù)的閃存。在CPU專項(xiàng)測(cè)試環(huán)節(jié),驍龍865無(wú)論是單核還是多核成績(jī)都明顯領(lǐng)先競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,基于Cortex-A77架構(gòu)魔改而來(lái)的Kryo585核心功不可沒(méi),沒(méi)有辜負(fù)Cortex-A77領(lǐng)先Cortex-A76大約20%的性能預(yù)期。

驍龍8 6 5的GPU成績(jī)同樣喜人,雖然它集成的Adreno650頻率只有587MH z,但依舊明顯高出675MH z頻率的Adreno 640一大截,特別是在3DMark Vulkan圖形接口的測(cè)試項(xiàng)目也大幅領(lǐng)先麒麟990 5G。論及游戲性能,驍龍865無(wú)疑是Android手機(jī)圈中的No.1。

小結(jié)

作為高通在2020年主打的年度旗艦,驍龍865的綜合性能無(wú)疑是同類旗艦級(jí)SoC中的最強(qiáng)音(圖14),再加上除華為/榮耀以外幾乎所有手機(jī)廠商的追捧,這顆芯片在聲勢(shì)上無(wú)人可及。有消息稱,高通會(huì)在2020年Q3發(fā)布驍龍865 Plus,也就是驍龍865的超頻版,進(jìn)一步鞏固其在性能上的優(yōu)勢(shì),并用來(lái)填補(bǔ)2020年9月~2021年1月間,華為發(fā)布下代旗艦麒麟1000移動(dòng)平臺(tái)后的市場(chǎng)真空期。

作為普通消費(fèi)者,我們其實(shí)無(wú)需太過(guò)在意SoC的工藝是否是7nm+EUV,基帶是否外掛,這些缺陷完全可以由更大的電池和更快的閃充彌補(bǔ)。旗艦級(jí)手機(jī)在2020年比拼的重點(diǎn),應(yīng)該是屏幕素質(zhì)(刷新率和色彩表現(xiàn))、屏占比(是否引入屏下攝像頭)、拍照素質(zhì)(潛望式鏡頭和主攝參數(shù))和充電技術(shù)(最高有線、無(wú)線充電功率)。正是受制于上述因素的影響,最強(qiáng)的驍龍865才不是高端手機(jī)中的唯一之選,搭載麒麟9905G和天璣1000的新品,都有機(jī)會(huì)借此突圍反擊。

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