为什么高通骁龙CPU835的CPU频率没有骁龙820的频率高却比820性能高很多?

早前我在《门派那些事儿》一文中介绍了移动处理器市场的几大门派,如今4年过去了,峨嵋派NVIDIA、全真教Intel、铁掌帮德仪已经退出江湖,联发科挣扎了很久还是没能逃脱做丐帮的命运,当初还只是个小帮派的海思反倒做大了,不过是苹果神教依然无人能敌,少林派高通还是武林翘楚,武当派三星也离不开少林派高通。武林中人要想对抗苹果神教中的高手,还是得紧密团结在高通身边,天下神机出高通,无高通不旗舰。


高通上周正式发布了骁龙835处理器

这种局面让“少林寺”收保护费收的不亦乐乎,手机厂商挨宰的同时还得对高通笑脸相迎,万一不给供货就惨了——能够对外提供移动处理器+基带的公司少之又少,技术上全能的更是凤毛麟角,联发科便宜倒是便宜,可始终上不了档次(其实我对联发科的遭遇充满同情),高端市场让高通一家独大也是无奈。更重要的是,高通比其他公司强大不说,人家还这么拼命努力,骁龙820/821大获成功之后,上周,这将是首款10nm工艺的移动处理器。

正常来说这只是一次常规的处理器升级而已,但处理器对国内手机的配置影响太重要了,被“不服跑个分”惯坏了的国内消费者异常看重手机的处理器规格,哪怕是千元机也想上顶级处理器,看个Geekbench或者某兔跑分就能高潮。


骁龙835处理器不只是看CPU、GPU,其他功能单元对用户也很重要

这种情况让人有些无奈,但是从另一方面来看,我们也得说看配置确实很重要,配置才是用户体验的基础,只看跑分确实太无脑,因为处理器影响体验的部分不只是CPU和GPU性能,其他功能单元也非常重要,ISP图像传感器对拍照影响极大,LTE基带又影响着网络连接,音视频单元则与用户影音娱乐息息相关,功耗、发热更是直接关乎体验,这些都是一款高端处理器需要综合考虑的地方。

有关高通骁龙835处理器的报道已经有过很多,不过我相信很多人对它的改进、变化及意义尚不明朗,今天的中我们就来深入谈谈骁龙835处理器。

首先我们要了解下骁龙835处理器的详细规格,具体可以参考下面的规格表:


高通骁龙835与前几代骁龙处理器规格对比

从规格对比的直观感受来说,与现在的骁龙820/821处理器相比,骁龙835处理器升级了Kyro 280架构,并且从4核变成了8核,大核频率提升不大,小核频率甚至降低了,而GPU核心则从Adreno 530变成Adreno 540,ALU单元数、频率尚未公布,但官方公布的GPU性能提升不过25%,CPU性能提升27%,这些指标相对10nm工艺及8核架构的大升级来说只是中规中矩,并不算惊喜,甚至可以说略有保守。

其他单元方面,DSP从前代的Hexagon 680升级到了Hexagog 682,不过之前官方称之为Hexagon 690,部分宣传资料上还在用后一个名字,改回Hexagon 682说明硬件架构变化不大,但相比骁龙820,它多了Google TensorFlow及NPE神经网络技术支持。

ISP传感器从Spectra升级到了Spectra 180,双摄、单摄能力略有提升,不过重点改善的双摄、光学放大、混合对焦、硬件加速人脸识别等等功能。

安全方面,骁龙835多了Heaven安全技术,首次实现了全套生物识别套件支持,后面再细说。

音频部分其实挺有惊喜的,高通以往的处理器在音频处理遭人诟病,华为海思在麒麟处理器上开始集成HiFi功能单元,高通这次在骁龙835上增加了Aqstic音频解码及功放,aptX音频回放还支持了Classic、HD两种模式,只不过这些部分在高通的宣传中并没有重点提及。

网络部分,高通骁龙835将配合X16 LTE基带,网络速度最高可达1Gbps,骁龙820是最高600Mbps(均值下载速率),另外骁龙835还首发支持蓝牙5.0。不过大家也要注意,技术上支持不代表上市手机就有这个,且不说1Gbps网络在国内还是镜中花水中月,就算有实际需求了,网络及射频部分是额外收费的,手机厂商也不一定愿意去做这个功能。

最后就是工艺问题了,骁龙810使用的是TSMC的20nm工艺,由于当时8核A57+A53在20nm工艺下压不住功耗,高通从骁龙820时转向三星14nm FinFET工艺,而且是用的第二代14nm LPP高性能工艺。到了骁龙835这一代,高通用的是三星10nm工艺,不过目前量产的还是10nm LPE低功耗工艺。

骁龙835改进之一:CPU核心数翻倍,但频率保守,续航更重要

单看处理器部分,高通骁龙835其实是有好有坏——CPU核心数从4核变成8核,多核跑分不再被其他八核处理器蔑视了,但CPU频率提升并不多,大核频率从前代的2.34GHz提升到2.45GHz,提升不过100MHz左右,实际使用很难有明显区别,而小核频率甚至从2.2GHz变成1.9GHz,性能还是下降的,而且小核心会承担80%的日常应用,大核估计只会在游戏或者跑分中才会开启一会。


骁龙835处理器现在是基于ARM的Cortex架构改进

此外,大家还要注意下高通对骁龙835处理器架构的描述变化,骁龙810是原生,骁龙820的4核是高通自研的64bit ARMv8定制架构,而骁龙835也是定制的,但是在Cortex基础上半定制的,尽管高通并没有明确是那种Cortex架构,不过ARM的Cortex-A73架构就是针对10nm工艺的,高通定制的基础应该是A73架构。

综合来看,高通在骁龙835处理器上采取半定制以及低频率核心的做法确实保守了,这主要是出于对风险的控制,也是为了赶进度,而对10nm工艺来说,这代工艺公认是低功耗工艺,纯粹的性能提升并不明显。


骁龙835重点强调功耗及核心面积减低

对骁龙8XX这个级别的处理器来说,CPU性能已经够用了(至少也不会是不够用),续航、成本反而更重要,特别是率先使用新工艺往往意味着更高的风险及更高的投入,高通对此谨慎一些是对的。与骁龙820相比,骁龙835使用10nm工艺后,核心面积减少了35%,功耗降低了25%,这才是关键,即便是智能手机厂商也会乐见这种升级。

骁龙835改进之二:GPU也很保守,就让VR、HDR来补吧

骁龙835核心面积少了35%不说,CPU核心数还得翻倍,还新增了一些功能单元,这样留给GPU单元的空间就不多了,所以骁龙835的GPU其实也很保守,只是从Adreno 530升级到Adreno 540,ALU单元很可能没变化,频率尚未公布,但官方公布的性能提升幅度只有25%。

GPU提升25%听上去不算多好,不过我们也得明确一点——现有骁龙820的Adreno 530性能其实已经很强大了,GFXBench的1080p曼哈顿3.1离屏测试中性能比苹果A10还高一点点,比它强的都是了。如果性能比骁龙820提升25%,骁龙835的GPU已经足够领先苹果A10,比苹果今年的A11可能会差一些,也可能持平,因为苹果GPU这两年增幅也降回来了,大概也就提升个25%吧。


骁龙820的GPU性能跟苹果A10差不多

虽然GPU性能不能大幅提升,不过骁龙835的Adreno 540图形核心在功能上变化还是挺多的,支持DX12、Vulkan,这两种API都能大幅提升游戏性能。在画质方面,骁龙835还将支持HDR10,官方表示其显示色彩提升60倍。


骁龙835支持HDR10,显示色彩更丰富

还有个有意思的功能值得说下,骁龙835还支持Q-Sync,可以让FPS与GPU渲染速度一致,这跟AMD的FreeSync、NVIDIA的G-Sync显示技术很相似,带来更流畅、无闪烁的体验。


高通骁龙835也将支持Q-Sync功能

骁龙835改进之三:聚焦双摄,多镜头模组选择

除了CPU和GPU,普通消费者关注的就要属拍照表现了,这个跟处理器的ISP息息相关,骁龙820/821用了高通新一代Spectra ISP处理器,骁龙835上又升级到了Spectra 180,不仅继续改善对焦性能,双摄等新技术也成为重点。


骁龙835对双摄的支持会更好

骁龙835支持1个3200万像素摄像头或者2个1600万像素摄像头,可配备一个广角+一个长焦镜头,而且支持光学放大,这跟苹果的双摄方案很相似。

在对焦方面,骁龙821上高通改进了混合对焦方式,支持双像素对焦(Dual Photodioxide,简称2PD),骁龙835同样也支持2PD对焦,还可以根据光照强度使用不同的对焦方案,包括反差式对焦、激光对焦、红外对焦、PDAF相位对焦、2PD对焦等。

在流行的双摄方案中,还有厂商使用彩色+黑白传感器,高通也有与之对应的技术——Clear Sight,可以在骁龙835处理器上实现黑白、彩色图像融合。


高通还推出了三种不同的镜头模组方案

有意思的是,这几种不同的拍照方案需要硬件和软件的配合,高通提供的不光是处理器和算法,这次还推出了三种不同的镜头模组方案,一个是普通的1600万像素PDAF对焦镜头模组,还有Clear Sight、光学变焦两种双摄模组。

考虑到高通自己是不做镜头模组成品的,这三个方案主要还是交给模组厂商来做,但有了高通的模板,OEM厂商应该可以更快速地推出产品解决方案。

骁龙835改进之四:1Gbps的网络,新一代WiFi和蓝牙

网络方面,骁龙835也无愧新旗舰,不论是1Gbps的X16 LTE基带,还是新一代WiFi、蓝牙5.0,内网、外网连接性能都非常强悍,甚至于大大领先市场需求,你想用都不一定有设备支持。

骁龙835配套的基带是X16 LTE,一年前就发布了,制程工艺升级的14nm,支持Cat 16下行,1Gbps的连接速度也是没谁了,是首款商业级千兆LTE解调器,只不过国内千兆LTE离试用都还远,商用更就没影了,所以这部分看看就好。

WiFi,骁龙835技术上升级不多,还是2x2 MU-MIMO 802.11ac网络,配合额外芯片也能支持60GHz的802.11ad网络。蓝牙方面,骁龙835率先支持5.0标准,是首个商用的蓝牙5.0处理器。

骁龙835改进之五:Heaven安全平台,对接移动支付

随着移动支付的兴起,移动处理器也必须重视起安全问题,骁龙处理器之前也有一些安全防护相关的设计,不过在骁龙835上高通加入了Heaven安全平台,官方表示它是首个支持全部生物识别方案的安全技术,不仅支持指纹,还可以通过安全摄像头实现基于眼球、面部的识别,还有声纹信息识别。

有鉴于此,有实力的手机厂商应该会在骁龙835机型上开发面部识别、虹膜识别或者声纹识别之类的安全支付方案,这个就要看哪家厂商的动作更快了。

骁龙835性能重要,但体验更重要

说了这么多,该如何评价骁龙835处理器呢?从官方公布的信息来看,我认为骁龙835虽然升级到了8核处理器,但在性能提升上其实还是保守一些,CPU大核频率停滞、小核频率倒退,使得官方公布的性能提升也不过20%多,实际使用中可能会更低,冲着跑分性能去入骁龙835机型意义不大,在这点上现有骁龙820手机还可以再战一年。

骁龙835值得关注的改进反而是使用体验(至少官方的态度如此),处理器功耗、核心面积降低有助于减少发热、成本,提升续航。高通在拍照、VR、HDR、安全、快充、音频、网络以及最新的机器学习、神经网络上的改进为手机厂商提供了更多可能,厂商可以选择一个或者多个方向打造差异化的机型。

此外,在移动处理器市场之外,骁龙835还有可能在Windows市场寻找新机会,支持DX12、Vulkan这些不说,早前的WinHEC大会上,微软就演示过基于骁龙处理器的Windows平台,能运行完整版的PhotoShop、Office甚至网络游戏,而骁龙835还是首个通过Windows 10认证的移动芯片。

对骁龙835处理器来说,最大的考验还是来自产能,三星的10nm工艺虽然公开宣传去年10月份就量产了,但是之前的报道显示其产能、良率都不是太好,骁龙835手机上市可能要等到3月甚至4月份,敞开卖恐怕要更多时间了,如果真是这样,难免让消费者心中不爽。

最后,高通把这款处理器命名为骁龙835而非骁龙840,再加上三星现在量产的10nm只是LPE低功耗型的,未来10nm LPP高性能工艺量产了,高通很有可能再推加强版的,CPU、GPU性能可能会有更明显提升,所以大家对未来的骁龙835旗舰机也不必过于热心,市场变化这么快,盲目追新是没必要的。

  之前骁龙820采用的是Kyro架构的自研处理器,在性能和功耗上表现都不错。但是在骁龙835上高通一反常态,并没有继续使用自家的Kryo架构,转而使用了一种全新的商业模式打造了新的处理器架构Kyro 280,这种商业模式被称为“Built on ARM Cortex Technology”,简称为BoC。

  之前ARM提供了两种技术授权模式供企业选择,其中一种是购买处理器授权,比如Cortex-A57和Coretx-A53的处理器授权,然后不加以改动使用在自己的产品中。如骁龙810、麒麟960以及联发科旗下绝大多数处理器,都直接购买处理器授权然后研发生产。另一种则不太多见,是购买架构许可,比如骁龙820的Kyro架构,是由高通向ARM购买了相关架构内容,包括ARM v8这样的64位处理器指令集,然后自行研发处理器架构。

  现在,ARM有了第三种方式,客户可以向ARM购买某类处理器的授权,但是对这些处理器拥有一定的修改能力,借此生产自己的半定制化核,使得最终产品的性能和功耗与自己所需的目标更为紧密地结合一致,或者与专有知识产权比如总线、GPU等更好地结合。

  当然,这种授权的可更改内容是有限的,仅包括部分内容,而诸如处理器解码器宽度、执行流水线等内容都不建议或者不允许客户修改。因此,大量的修改内容就只涉及处理器的前段内容包括分支预测、指令获取等。

异构计算解决方案,简化异构编程。

  骁龙835使用了四个定制的大核和四个定制的小核,组成了典型的big.LITTLE配置。但高通并没有说明Kyro 280是基于哪些核囧心架构定制的,不过可选的大核无非就是Cortex-A73和A72,小核只能是Cortex-A53。

  和预计的一样,高通完全没有给出任何有关Kyro 280究竟修改了公版核哪些内容的信息,甚至是否使用ARM CCI-500缓存相关性互联总线还是自己内部设计总线也不得而知。不过只能修改处理器前端部分的话,高通可能会增大指令窗口、增加可以乱序执行的指令数量。

  频率方面,虽然是定制化版本并采用了10nm工艺,但是高通看起来并没有“飚频率”的想法。Kyro 280的大核最高只运行在2.45GHz,小核最高只能运行在1.9GHz,高通宣称在应用载入、网页浏览、VR、3D游戏等复杂应用时等会调用大核,另外80%的时间都是小核。根据之前的经验,ARM在使用14nm/16nm工艺节点时,Cortex-A73最高可运行在2.6GHz~2.8GHz,在新的10nm下频率突破3GHz并不是不可能的事。出现目前的情况有如下几种解释:

●高通Kyro基于Cortex-A72而不是Cortex-A73,相比之下,双发射、较短流水线的Cortex-A73相比三发射、较深流水线的Cortex-A72在能耗比上表现要更出色一些,高通这样做可能是为了控制功耗;

●高通对半定制产品做出的更改限制了最高频率,比如增加指令窗口大小的设计;

●高通可能进一步平衡了CPU和GPU之间的能耗情况,将更多“热预算值”留给了GPU部分;

●高通可能考虑电池性能和能耗比等因素,认为目前的性能已经足够了。

  在这种较低频率的设定下,在2017年年中或者什么时候高通很可能忽然推出一个频率更高的“骁龙840”来。反正迄今为止骁龙835并没有太过强势的竞争对手出现,放缓一点反倒对高通在市场上的操作更有好处。

多代骁龙顶级处理器规格对比

  在缓存方面,Kyro 280的大核部分使用了2MB缓存,小核则使用了1MB缓存,缓存的大小要比骁龙820大一倍。根据高通的说法,较大的缓存能降低数据存取内存的频率,同时提高性能并降低功耗。当然更换了处理器架构从而搭配更大缓存也是很可能的。另外,骁龙835的内存控制器由高通自行设计,没有使用公版方案。

  为什么高通在骁龙835上选择了半定制架构而不是之前自研的Kyro?自研产品往往能更好地和自家其他架构相结合,并能更好地控制性能和功耗。对于这个问题,高通宣称他们只是在所有可选项之间反复衡量后,选择了最合适的技术。其中性能和功耗是最明显的标准,其他因素比如成本、可用性和市场营销等也会影响这个决定。很官方、很表面的回复,可参考的东西不多。


在上,骁龙处理器的表现颇为强势。自从骁龙820以及稍晚发布的骁龙821事实上垄断了各大厂商的旗舰手机外,新发布的骁龙835又被称为顶级手机的不二之选。不过市场上顶级手机毕竟只占小部分,主流产品的受众群更广,而高通在这一市场中布局的是系列。和人们想象之中不同的是,这些终端产品并非是缩减规格、降低标准,其在规格和性能方面甚至让人感到惊讶。今天,我们就一起来看看高通最新发布的骁龙660和,走近这两款全新的中端产品。


高通在目前移动芯片的高端领域占据了不小的优势,不过诸如联发科、三星等厂商其实都一直在默默积蓄力量,虽然后者想要抢占高端市场不太可能,但是在中低端市场给高通制造一些麻烦还是有希望的。比如之前联发科的Helio X20,虽然在工艺和产品表现上难以和高通产品抗衡,但是凭借较低的价格和“交钥匙”方案的优势,还是得到了部分厂商的青睐。而诸如华为等厂商,已经完全具备了设计具有竞争力的移动通信SoC的实力,一旦打算杀入芯片市场,高通可能要头疼一阵子。有鉴于此,高通最近又对其600系列SoC做出了一定的加强,新品的部分规格和性能甚至可直面上代高端处理器而不落下风。


高通在5月8日正式发布的全新骁龙600系列包括两个型号,分别是骁龙660和骁龙630。从其定位来看,骁龙660接替了之前骁龙650和骁龙652的地位,主打中高端市场;骁龙630接替之前骁龙625的地位,主打中端市场,产品代次分隔开始变得明显。规格方面,全新的两款处理器不但在CPU、GPU等部分做出了加强,还在基带、成像能力和电源管理方面做出了大幅度的提升,并加入了目前最火热的深度学习等功能,堪称新时代的“弄潮儿”。

工艺:全面进入14nm时代 高通在工艺应用上一直都比较谨慎。在骁龙810上,虽然台积电当时已经有比较先进的16nm FinFET工艺,但是高通依旧采用了成熟的TSMC 20nm来生产它。不过由于TSMC的20nm工艺和较老的28nm工艺采用基本相同的掩膜,导致芯片电压下降不多,整体功耗较高,使得高通骁龙810功亏一篑—当然,这里面还有架构设计、产品定位等复杂原因,不过高通在工艺上比较保守、省钱的做法也算有一定历史了。经此一役后,高通意识到台积电很难提供自己所需的较高性价比的工艺,因此逐渐将目光转向其他厂商。此时三星开始主动与高通接触。

从产品来看,三星之前在自家的Exynos上采用了旗下全新研发的14nm LPE(Low Power Early)工艺,整体功耗相比20nm工艺降低了30%到40%之多,同时三星的报价也不是非常高,因此高通最终在骁龙820上选择了三星第二代14nm工艺也就是14nm LPP(Low Power Early)。相比之前的14nm LPE,新的14nm LPP在漏电控制、Fin高度和效能方面做出了改进,功耗再度降低15%,能够使得处理器运行在更高频率下而不过热。


▲三星的14nm工艺在第二代已经变得相当成熟


14nm LPP为高通骁龙820带来了市场美誉,其功耗、性能表现完全达到预期,因此高通继续和三星合作,在之后的顶级处理器骁龙835上采用了三星最新的10nm LPE工艺,而骁龙600系列则采用了之前在骁龙820上使用的14nm LPP工艺。要知道在上一代骁龙600系列产品中,包括骁龙615、骁龙650、骁龙652这样定位中端的产品,使用的都是老旧的28nm工艺,这也是考虑主流市场更注重性价比以及用户对这类产品并没有太高的性能要求而选择的。但是随后推出的骁龙625在14nm LPP工艺加持下,本来应该接班骁龙615,但凭借强悍的工艺,其受欢迎程度竟然超越了骁龙650。这也让高通看到主流市场的潜力。因此在本代两款600系列新品上,高通干脆全部采用了14nm LPP工艺,较新的工艺加上改良的设计,新处理器在功耗控制比较出色的前提下,频率进一步提升到最大(请将#替换为@)即可,或者你还有些疑惑想更多了解专栏作者的情况,也可以加小编的微信+qq:详谈。

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