5nm芯片之争是否会继续与“跑点”竞争?
即使手机芯片是藏在里面的产品,但它仍然是驱动一切的核心。至于表现,未来不再是唯一重要的指标。越来越多的新技术必然会让手机芯片本身更加多元化。
苹果、华为、三星、高通都发布了自己的移动芯片。在7nm进程中停留两年的智能手机,很快将在2021年翻身,进入5nm时代。
新一轮的芯片大战已经开始,但说起这些高度集成的芯片,显然可以说不止是跑点。
性能为何而生
与大幅提升CPU/GPU性能相比,功耗优化和效率均衡是现在芯片厂商比较关注的内容。
这也和智能手机的发展趋势有关。现在一部5000元的手机和一部2000元的手机,应付网页浏览、微博、短视频等任务绰绰有余,体验上也没有明显的差别。
即使有区别,也仅限于运行软件中的数字。
手机的性能不再重要了吗?当其平均水平能够满足大多数人的需求时,芯片制造商继续死在工艺技术上,追求每年15-30%的增长。意义何在?
是否有意义取决于实际使用场景。
先说一个实际使用案例:今年下半年出现的手游《原神》。到现在,在手机上玩这种画质最高,60帧的游戏还是很难。即使是搭载了最新A14芯片的iPhone 12系列,在一些复杂的场景中依然会掉帧。
这也是一个很意外的情况。毕竟以前一直被当做参考对象的《王者荣耀》和《和平精英》这两款游戏,在旗舰机上运行是没有压力的。
但《原神》也有其特殊性。画质更好显然是一回事,但我觉得更重要的原因是它跨越了PC、主机、移动平台的发展背景。
虽然不同平台的渲染流水线不同,但是为了保证一致性,很多3D图形技术和特效都是开发者通用的。把这些技术放在PC和主机上没什么,但是如果用手机来完成,会带来新一轮的性能挤压。
所以我们可以看到,即使移动端的《原神》采用了降低分辨率、删除大量模型和特效的方法来保证30帧的基本流畅度,最终的性能还是很差,很容易过热。
这是因为客户端本身的优化,但另一方面也证明了手机芯片的性能还有提升的空间。
此外,《原神》采用的“一次开发,多终端部署”的思想也是应用开发的新趋势。——苹果街机上所有游戏现在都这样。如果手机不想成为“下拉”手机,自然需要能够在桌面上搭载一些图形技术。
应用软件需要更好的体验,迫使硬件升级,这其实是我们乐于看到的结果。在芯片上,华为麒麟9000和高通骁龙888今年都选择了大幅提高GPU性能,这被认为是未来手机游戏体验的强大动力。
AI 算力,新的重心
AI、机器学习、人工智能网络是芯片厂商非常喜欢提的领域。苹果A14,高通骁龙888,华为麒麟9000都有独立的AI芯片,这部分的性能这两年有了很大的提升。
以苹果A14的神经网络引擎为例,它的核心数量从上一代的8个增加到了16个,峰值计算能力翻了一番达到了11个top,而Snapdragon 888的AI计算能力达到了26个TOPS,性能功耗比高达上一代平台的3倍。
这个多层次的提升,很像几年前智能手机诞生时CPU/GPU性能的大跃进。时间过去了,人工智能作为一种新的尖端技术,现在开始享受这种快速的红利。
但是大部分用户都不明白极高的计算能力代表了什么,我们的手机会发生什么变化,手机厂商很难给出一些场景,这在以前一直是个谜。
今年苹果其实在A14上给了很多热门案例。对于iPhone来说,图像合成算法,相册自动分类,电源管理系统,还有很多我们不知道的后端处理,其实都涉及到机器学习技术。
更具体的说,手机摄影是高度依赖AI的一部分,我们有很强的感知能力。比如谷歌经常说的“计算摄影”,苹果的“深度融合”合成技术,华为用于视频渲染的NPU核心等等。都是通过AI芯片和ISP图像传感器的配合实现的,已经是非常成熟的应用。
从人机交互的角度来看,有些应用会用到手势跟踪、语义识别等。而且还会依靠AI芯片提供的计算能力。特别是在运行特定AI算法的效率上,专用AI核比直接调用CPU和GPU要有效得多。
5G 的续航,是时候该解决了
我们在追求制造工艺的进步,在某种程度上,我们也在实现功耗的新平衡。5G,高屏,这两个功能在过去的一年里成为了Android旗舰机的“标配”,提升了我们的手机体验,但别忘了,他们也是两大耗电大户。
之前我们在评估iPhone 12系列的时候发现,即使A14采用了更先进的技术,这部分工艺红利还是会被5G网络的高功耗抵消,最终苹果不得不放弃使用高屏幕。
想要高屏幕,需要5G?安卓手机厂商的做法并没有什么特别之处:制造大电池仍然是提高电池寿命最简单直接的手段。4000 mAh不算多,4500 mAh就够了。
今年的高通骁龙888芯片让我们看到了一些好的变化。经过两代小龙芯,高通最终选择将最新的X60基带封装到整个Soc中,而不是像之前的865、855那样外挂。
提高手机内部空间利用率显而易见。相对来说,外置基带会遇到更高的成本和功耗,但最尴尬的是它占用了本可以节省的手机空间。鉴于智能手机稀缺,高通Core的外置基带这两年一直是很多手机厂商的痛点。
另外,X60基带本身的技术进步也可以降低电池寿命和发热,让智能手机获得更好的持续性能释放时间。
代工厂的角力
目前,苹果、高通、华为和三星只负责芯片行业的设计,为了大规模建设,TSMC和三星仍然是他们背后的支柱。
据很多报道,高通把Snapdragon 888芯片交给了三星,而不是前两代的TSMC。原因之一是产能。据报道,TSMC的大部分5纳米生产线都被苹果的A14和M1芯片包围着。高通投奔三星,保证稳定量产。
不过三星自己的Exynos芯片最近也有不少动作。11月,三星高调宣布最新的Exynos 1080芯片,也是基于5nm工艺设计。到明年,应该会有很多国产手机搭载Exynos芯片,与其他高通和联发科芯片竞争。
当然高通的新选择也可能有流程上的考虑。毕竟即使在同样的工艺下,不同的OEM的晶体管密度和工艺还是不一样的。三星委托的Snapdragon 888明年能否让高通旗舰在性能上与iPhone 12一较高下,与华为麒麟9000等其他5nm芯片相比会有什么新的竞争力?都需要以后回答。
总的来说,即使手机芯片是藏在里面的产品,但它仍然是驱动一切的核心。至于表现,未来不再是唯一重要的指标。越来越多的新技术必然会让手机芯片本身更加多元化。
