旗艦級SoC市場現(xiàn)狀

雖然2020年旗艦級SoC市場將由麒麟990 5G、Exynos 990、天璣1000和驍龍865“四劍客”組成，但Exynos 990僅被韓國和歐洲市場銷售的Galaxy S20系列手機(jī)所列裝，國內(nèi)用戶基本無緣享用。同時，天璣1000暫時也僅是紙面上的存在，至本文截稿時只有OPPO Reno 3搭載了這顆SoC的縮水簡化版天璣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)見的未來，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)競相選擇的“心臟”。那么，這顆SoC究竟有何過人之處呢？

夸獎之前嘆不足

對手機(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在這兩個層面的表現(xiàn)并不夠完美。

先來看看制程工藝。

驍龍865基于臺積電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”希望來自新工藝 淺析EUV和GA AFET技術(shù)》這篇文章。

再來看看集成度。

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，簡稱AP（Application Processor）;負(fù)責(zé)通信的單元叫基帶，簡稱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此次并沒有集成基帶，嚴(yán)格來講它只是一顆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）。問題來了，外掛的設(shè)計形式，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)計還會帶來額外的耗電量。

相對而言，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)省出來的主板空間也可以用來堆疊更多更強(qiáng)大的器件或功能。與此同時，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

雖然驍龍865移動平臺存在些許不足，但這些并不影響它的絕對實(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，根據(jù)ARM官方的數(shù)據(jù)顯示，在主頻相同時Cortex-A77的性能將比上代Cortex-A76（對應(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。

高通驍龍移動平臺集成的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（包含OpenCL ML、Vulkan ML庫），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，在部分游戲中可開啟名為Game Color Plus的視覺增強(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)動程序的在線更新功能（圖6）。未來，每升級一次GPU，驅(qū)動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)該會令無數(shù)發(fā)燒玩家趨之若鶩。

接下來就是LPDDR5內(nèi)存。在新一代旗艦級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)勢有很多，比如它的單塊裸片存儲大小就有12GB可選，可輕松實(shí)現(xiàn)16GB或更大容量，同時運(yùn)行100個APP也毫無壓力。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)航時間延長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，數(shù)據(jù)訪問速度提升了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)時消耗更少的時間和電量。

更多體驗(yàn)上的改進(jìn)

對旗艦級智能手機(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)計算引擎AI Engine性能是驍龍855的2倍以上，在視頻實(shí)時虛化/摳圖、圖像/人臉識別、拍照場景優(yōu)化和語音識別等領(lǐng)域有著更加出色的表現(xiàn)。

驍龍865的ISP也同步升級到Spectra 480（圖8），每秒可處理20億像素，在拍攝4K HDR視頻的同時還能進(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)動補(bǔ)償功能，在視頻拍攝時功耗更低。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，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，然后等芯片空閑的時候，UFS內(nèi)部

再將數(shù)據(jù)從高速緩存區(qū)搬到常規(guī)存儲區(qū)內(nèi)。Write Turbo就像給寫入加了渦輪引擎，將UFS3.0閃存的順序?qū)懭胨俣忍嵘?30MB/s（圖11）。作為對比，絕大多數(shù)UFS 3 . 0旗艦手機(jī)的寫入速度只有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，就算是對一億像素的圖片進(jìn)行即時修圖處理也不在話下，而且理論最高支持2億像素攝像頭。從網(wǎng)友對小米10系列的體驗(yàn)反饋來看，它在開啟108M像素進(jìn)行拍照時，按下快門之后瞬間就完成了拍照，沒有任何延遲，只是在使用相冊打開照片時需要處理1秒～2秒。

在網(wǎng)絡(luò)方面，搭載驍龍865的手機(jī)新品都會搭配專屬的Wi-Fi6芯片，在搭配Wi-Fi6路由器時可以獲得更快更穩(wěn)定的連接。同時，驍龍865還同時支持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，國內(nèi)運(yùn)營商短期內(nèi)并沒有搭建毫米波基站的計劃，所以搭載驍龍865的國產(chǎn)手機(jī)幾乎都會屏蔽對毫米波的支持（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)勢很難發(fā)揮出來。

驍龍865性能實(shí)測

按照慣例，我們還是需要對驍龍865和它的主要競爭對手麒麟9905G做個理論性能測試的對比，筆者同時還加入了高通上代旗艦驍龍855 Plus的成績作為參考（表2）。

在安兔兔測試中，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專項測試環(huán)節(jié)，驍龍865無論是單核還是多核成績都明顯領(lǐng)先競爭對手，基于Cortex-A77架構(gòu)魔改而來的Kryo585核心功不可沒，沒有辜負(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圖形接口的測試項目也大幅領(lǐng)先麒麟990 5G。論及游戲性能，驍龍865無疑是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的綜合性能無疑是同類旗艦級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，這顆芯片在聲勢上無人可及。有消息稱，高通會在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，并用來填補(bǔ)2020年9月～2021年1月間，華為發(fā)布下代旗艦麒麟1000移動平臺后的市場真空期。

作為普通消費(fèi)者，我們其實(shí)無需太過在意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)會借此突圍反擊。