2020年及以后對(duì)智能手機(jī)處理器的期望

如今，智能手機(jī)處理器正處在一個(gè)絕佳的位置。旗艦智能手機(jī)提供的性能比您瀏覽網(wǎng)絡(luò)，查看電子郵件和在Facebook上與他人解除好友所需要的性能更高。您甚至還可以在便宜的中端價(jià)格上獲得出色的性能。

當(dāng)談到年度芯片發(fā)布和2020年將要出現(xiàn)的新設(shè)備時(shí)，更平滑的CPU性能將無(wú)法提供它曾經(jīng)擁有的令人贊嘆的性能。我們正在迅速接近收益遞減的那一點(diǎn)。芯片將出現(xiàn)在略微改進(jìn)的7nm +制造工藝上，這意味著與上一代產(chǎn)品相比，效率提升較小。我們將不得不再等5nm EUV。

不過(guò)，還有一些更有趣的趨勢(shì)即將出現(xiàn)，這可能使2020年成為移動(dòng)處理器非常激動(dòng)人心的一年。

為2020年智能手機(jī)供電的芯片

在深入探討可能定義下一代芯片組的一些趨勢(shì)之前，我選擇了將為2020年最重要的智能手機(jī)提供動(dòng)力的最高端處理器。隨意單擊下面的鏈接，以獲取有關(guān)每個(gè)芯片組的更多信息。

旗艦級(jí)：

高通驍龍865

三星Exynos 990

華為麒麟990

聯(lián)發(fā)科技Dimensity 1000

具有5G潛力的中檔產(chǎn)品：

高通驍龍765和765G

三星Exynos 980

聯(lián)發(fā)科技M70 5G

移動(dòng)圖形有改進(jìn)的空間

在審查過(guò)程中，我們對(duì)智能手機(jī)進(jìn)行了嚴(yán)格的基準(zhǔn)測(cè)試，在圖形性能方面仍然存在一些明顯改進(jìn)的空間。低端處理器遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于當(dāng)今的旗艦產(chǎn)品，而旗艦型號(hào)仍可以包含更多高性能圖形芯片，這是一個(gè)全面的事實(shí)。

游戲手機(jī)市場(chǎng)的增長(zhǎng)以及以移動(dòng)芯片為動(dòng)力的Nintendo Switch的成功表明，人們對(duì)移動(dòng)高保真游戲的需求很大。高通甚至已經(jīng)發(fā)布了某些芯片的增強(qiáng)型游戲版本，例如Snapdragon 730G和最新的Snapdragon 765G。高端Snapdragon 865中還具有專(zhuān)用的游戲功能，從圖形功能到高刷新顯示，不一而足。但是，真正需要的是更多的圖形專(zhuān)用硅面積，以及省電的內(nèi)核設(shè)計(jì)，以控制電池消耗。

高通在Snapdragon 855中的Adreno 640和Snapdragon 865中的Adreno 650之間將3D圖形性能提高了25%。筆記本電腦級(jí)別的Snapdragon 8xc擁有更大，更強(qiáng)大的Adreno 690 GPU。但是，請(qǐng)看下面的照片，以了解GPU硅甚至不占現(xiàn)代電話SoC內(nèi)部總硅空間的四分之一。

作為比較，Nvidia的Tegra芯片系列為GPU占用了更大的空間。面向機(jī)器學(xué)習(xí)市場(chǎng)的最新Teg??ra Xavier芯片基本上是三分之一的GPU。當(dāng)然，該芯片對(duì)于智能手機(jī)的效率還不夠高，并且缺少我們?cè)谥悄苁謾C(jī)中依賴(lài)的許多芯片功能。對(duì)于智能手機(jī)用例來(lái)說(shuō)，8cx太大而功能強(qiáng)大。但是將來(lái)，更高效的5nm制造，更大的電池和更高效的內(nèi)核設(shè)計(jì)相結(jié)合，可以使SoC使用更大的GPU硅池來(lái)獲得更好的性能。

最后，三星與AMD在2019年簽署了一項(xiàng)協(xié)議，在未來(lái)的移動(dòng)芯片設(shè)計(jì)中使用AMD的RDNA架構(gòu)。該交易涉及AMD的Navi后微體系結(jié)構(gòu)，因此要到2021年或2022年才會(huì)出現(xiàn)在Exynos芯片中。但這標(biāo)志著移動(dòng)芯片制造商越來(lái)越多地考慮市場(chǎng)上的所有選擇以尋求競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)競(jìng)爭(zhēng)或成本優(yōu)勢(shì)。

專(zhuān)用于游戲電話的芯片聽(tīng)起來(lái)像是在做夢(mèng)，但是需求似乎正在增長(zhǎng)。

更專(zhuān)業(yè)的硅

正如我們所提到的，移動(dòng)SoC市場(chǎng)正在增加專(zhuān)用于新型異構(gòu)計(jì)算組件的硅空間，以在保持能源效率的同時(shí)提高性能。高通公司的Hexagon DSP和旗艦Exynos和麒麟SoC中的NPU一樣，占用了大量硅片空間。

我們可以在上面的模具照片中看到這種趨勢(shì)，與9810相比，Exynos 9820中為CPU和GPU保留的硅面積所占的百分比較小。這部分是由于引入了更大的NPU，還有攝像頭圖像處理器，視頻編碼/解碼硬件和4G調(diào)制解調(diào)器。所有這些組件都以提高最常見(jiàn)的智能手機(jī)任務(wù)的電源效率為名，爭(zhēng)奪寶貴的硅空間。

現(xiàn)在，傳統(tǒng)的CPU和GPU爭(zhēng)奪ISP，DSP，NPU和更強(qiáng)大的調(diào)制解調(diào)器的空間。這種趨勢(shì)可能會(huì)持續(xù)下去。

下一代SoC沿著這條路走下去。越來(lái)越多的硅空間用于更強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)功能。只需在Snapdragon 865中查看功能強(qiáng)大的15TOPS AI性能，即可將高通上一代產(chǎn)品的功能提高一倍。芯片制造商越來(lái)越多地采用內(nèi)部機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，因?yàn)樗鼈兛s小了最常見(jiàn)的用例范圍，從而為2020年旗艦手機(jī)帶來(lái)了更廣泛的功能。

明年還將看到功能更強(qiáng)大的圖像處理器，它們能夠處理4K慢動(dòng)作視頻和100百萬(wàn)像素相機(jī)，以及更多用于快速Wi-Fi 6和5G調(diào)制解調(diào)器的增強(qiáng)型網(wǎng)絡(luò)組件。

簡(jiǎn)而言之，移動(dòng)芯片已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了簡(jiǎn)單的CPU / GPU設(shè)計(jì)，并且變得越來(lái)越復(fù)雜。

集成4G / 5G調(diào)制解調(diào)器

隨著5G網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)的興起，我們現(xiàn)在擁有業(yè)內(nèi)首個(gè)集成了4G / 5G多模式調(diào)制解調(diào)器的SoC。但是，在集成調(diào)制解調(diào)器中找不到最佳的5G技術(shù)和最快的速度。這些仍然可以在高通的Snapdragon X55，三星的Exynos 5100和華為的Balong 5G01或5000等外部調(diào)制解調(diào)器中找到。

取而代之的是，中檔智能手機(jī)將在相關(guān)市場(chǎng)中配備集成的5G調(diào)制解調(diào)器。聯(lián)發(fā)科技M70 5G，驍龍765和Exynos 980是可為價(jià)格實(shí)惠的5G手機(jī)提供動(dòng)力的芯片。在三星Galaxy A90 5G是只是有可能成為2020年諾基亞頗為流行的是中間層5G手機(jī)第一例子規(guī)劃便宜的5G手機(jī)一樣，都是其他一些經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的手機(jī)制造商。如果2020年旗艦智能手機(jī)希望提供mmWave 5G技術(shù)，它們將全部使用高端SoC和外部調(diào)制解調(diào)器。高通公司的旗艦產(chǎn)品驍龍865根本沒(méi)有集成調(diào)制解調(diào)器，這引起了一些爭(zhēng)議。高通沒(méi)有那么巧妙地鼓勵(lì)手機(jī)制造商使用其X55調(diào)制解調(diào)器來(lái)制造5G手機(jī)，而不是堅(jiān)持使用4G一年。

更大的CPU核心

我們?cè)谡恼轮卸紱](méi)有提到CPU內(nèi)核，部分原因是CPU性能已經(jīng)足夠了。但這并不意味著不會(huì)有有趣的變化。

當(dāng)前一代的SoC引入了新的CPU內(nèi)核配置。推出了4 + 4 big.LITTLE設(shè)計(jì)，支持一個(gè)或兩個(gè)龐然大物的磁芯，然后是兩個(gè)或三個(gè)稍小一些的大磁芯，然后是四個(gè)通常的節(jié)能磁芯。這種趨勢(shì)在最新的Snapdragon 865，麒麟990和Exynos 990中仍然適用。引領(lǐng)這一趨勢(shì)的是上述在硅片領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)也是強(qiáng)大的CPU內(nèi)核的增長(zhǎng)。

您只需要比較三星龐大的M4內(nèi)核與配對(duì)的Cortex-A75的大小，即可了解為什么三星選擇2 + 2 + 4布局。Arm的最新Cortex-A77內(nèi)核比A76大17%，而三星的下一代內(nèi)核可能更大。同樣，Apple繼續(xù)使用強(qiáng)大的大型CPU內(nèi)核為其芯片供電。更大的內(nèi)核有助于將智能手機(jī)的性能推向低端筆記本電腦領(lǐng)域，也是增強(qiáng)游戲潛力的關(guān)鍵。但是，正如我們?cè)赟napdragon 855與Exynos 9820中看到的那樣，這些大內(nèi)核并不總是相等的，并且在未來(lái)幾年中，我們可能會(huì)看到更大的CPU性能差異。

同樣，我們已經(jīng)看到縮小到7nm有利于旗艦SoC的功率和面積效率，并且這很快也將開(kāi)始使中層芯片受益。但是，隨著智能手機(jī)推動(dòng)筆記本電腦級(jí)性能的發(fā)展，芯片設(shè)計(jì)人員將需要仔細(xì)考慮其CPU設(shè)計(jì)的面積，性能和功耗方面。還有一個(gè)問(wèn)題是，在未來(lái)一年左右的時(shí)間里，我們是否會(huì)看到手機(jī)和2合1 Arm筆記本芯片之間出現(xiàn)分歧。

將為筆記本電腦保留4大+ 4小核心設(shè)計(jì)，手機(jī)將選擇三層解決方案

此外，智能手機(jī)不需要四個(gè)超級(jí)強(qiáng)大的內(nèi)核，尤其是電池壽命是首要考慮因素。一個(gè)或兩個(gè)用于繁重任務(wù)的內(nèi)核，再加上用于其他任務(wù)的中，低功率內(nèi)核，似乎是明智的設(shè)計(jì)選擇。這一代手機(jī)的2 + 2 + 4 CPU內(nèi)核將在2020年保留下來(lái)。盡管如此，我們可能會(huì)看到4 + 4設(shè)計(jì)由A77之類(lèi)的處理器驅(qū)動(dòng)，這些筆記本計(jì)算機(jī)主要用于筆記本電腦和其他需要高峰值性能的應(yīng)用，而這些應(yīng)用并不需要因此受到電池容量的限制。

概述2020芯片

計(jì)劃于今年晚些時(shí)候發(fā)布并于2020年推出的芯片的芯片具有一些共同的功能。旗艦芯片將建立在7nm或7nm + FinFET工藝上，與之前的10nm相比，僅在能源效率上提供了少量改進(jìn)。智能手機(jī)將超越之前的CPU和GPU基準(zhǔn)測(cè)試高點(diǎn)，同時(shí)將5G和機(jī)器學(xué)習(xí)功能推向主流。

但是，高端芯片組市場(chǎng)為增加多樣性而設(shè)置。在定制CPU和GPU設(shè)計(jì)，內(nèi)部機(jī)器學(xué)習(xí)芯片，獨(dú)特的5G芯片組以及許多其他功能之間，Exynos，麒麟和Snapdragon平臺(tái)之間的差異將變得更大。盡管不一定在性能上讓消費(fèi)者真正注意到。中端芯片已經(jīng)形成了類(lèi)似的多樣性和強(qiáng)大功能，價(jià)格高昂的5G芯片有望成為2020年的故事。