【科普】骁龙820三星8890麒麟950联发科X20:谁是真旗舰?

关注国产手机2019-06-01 00:52:26


文章来源威锋网

最近,各大芯片厂商都公布了专为明年移动设备设计的新一代旗舰级一体式SoC系统级移动芯片。其中,高通正式推出了骁龙820,三星推出了Exynos 8890,华为海思推出了麒麟950,联发科虽未正式公布,但在今年年初也已经透露了2016年的旗舰芯片计划。


骁龙820三星8890麒麟950联发科X20


除了关于高通Kyro和三星定制内核的更具体细节还有所隐藏之外,这些芯片大多分信息都已经公布。下面我们就来做个比较详细的初步对比,让大家提前了解明年上半年市场有多激烈。



下面这张表是这批新处理器官方公布的基本参数规格对比:



要么定制内核,要么就是堆“多核”


2015年无疑是芯片领域经历“多核战争”的一年,几乎所有主要的芯片厂商都发布了八核心的处理器,不过,2016年战场分割开来了.


海思、联发科和三星仍继续采用ARM的big.LITTLE架构设计,但高通的骁龙820已经重新回归四核心(不对称的2×2集群)设计。


另一方面,联发科仍坚持“多核”战略,甚至在Helio X20中进击的采用了10核心设计,将低、中、高三组不同档次内核组合到一起,能够在不同场景中从低功耗内核快速平稳切换到高性能内核。


ARM最初提供的big.LITTLE架构设计方案,就是以高性能与低功耗CPU内核混合为基础,目的是针对不同的任务平衡功耗和性能。


高通的骁龙820中使用了4个几乎相同的定制CPU内核,命名均叫做Kyro,不过高通借鉴了big.LITTLE的设计,选择了不同频率内核的组成两组异构CPU集群。


高通专注于异构计算(Heterogeneous Compute),因此有信心吹捧KYRO内核性能提升同时,仍可以让功耗保持在非常低的水平。



说到异构计算,无论是联发科的X20还是海思的麒麟950,均配备了ARM微控制器为基础的“协处理内核”,该内核的主要工作就是接管那些“全天候”的任务,以达到省电的目的。


其中,联发科X20的“协处理器”采用的ARM公版设计的Cortex-M4内核,麒麟950则使用了更加强大的Cortex-M7内核。


ARM早期就已经说明了这两个内核的特征,不仅高能效,更有助于让设备在闲置和休眠时最大化地降低能耗。


高通骁龙820没有“协处理器”,但为此准备了重新设计的Hexagon 680 DSP,作用相当于完全独立的“协处理器”。


此外,Hexagon 680 DSP除了主要负责作为与各类“持久续航”感测器的枢纽之外,还供了超低功耗的高级图像处理能力,帮助摄像头及计算视觉应用时加速ISP等,负责更多CPU和GPU之外的工作。



对比过去,相信大家都发现了,所有未来的移动SoC芯片,设计上将变得越来越复杂了,也越来越强大了。


形成差异化的定制CPU内核


高通骁龙820不仅回归到了四核心设计,而且还延续了之前定制CPU内核的习惯,而不再像骁龙810那样直接采用公版的Cortex-A57或A53设计,只不过其定制的Kyro内核还是试用了与其他主流移动处理器相同的ARMv8-A(32/64-bit)指令集。



高通没有“解剖”最新的Kyro内核,不过高通与早前“金环蛇(Krait)”时代所做的又有所不同。高通将骁龙820的两个组内核调整为不同的频率,而且两个不同频的内核还分别配置了不同的缓存。


虽然不是ARM的big.LITTLE设计方案,但思路和体系结构却基本相同,这样的设计有助于对能效和性能进行更深入的优化。


Kyro是高通首款定制设计的64位四核CPU内核,面向异构计算而高度优化,并利用Symphony系统管理工具,将任务调度和功率管理延伸至整个处理器各项组件,包括CPU、SpectraISP、骁龙显示引擎、GPU、GPS和内存系统,针对不同的任务可以更有效的结合起来,最大化地提升系统性能和效能。


高通表示,定制的Kyro内核,相比上一代芯片性能和续航时间提升了两倍。我们不清楚在实际应用中是否有如此明显的表现,因为最近的一些测试表明了只有超过30%的提升。



三星终于也走向了自主定制高性能CPU内核的道路,最新的Exynos 8890 SoC芯片芯片中有4个是定制内核。三星表示,在定制内核的帮助下,Exynos 8890相比Exynos7420性能提升30%,能效也提升了10%。换句话说,Exynos 8890单核心性能应该非常强劲。


不过与高通不同的是,三星的芯片仍采用了ARM的big.LITTLE设计方案,即4个定制的高性能CPU内核加上4个低功耗的Cortex-A53内核。

毫无疑问,高通和三星都在为单核性能提升而努力,而且也都在设计更适合智能手机的芯片,无论是性能还是能耗方面,真的输赢还说不准,因为他们都采用了定制的高性能CPU内核,而非ARM直接提供的Cortex-A72内核,能效的收益应该比公版更加客观。


对于后起的两家芯片厂商联发科和海思,依然采用了公版A72加上A53的设计,联发科认为X20使用2个A72能够达到绝佳的平衡点,而麒麟950则使用了4个峰值性能的内核。


虽然目前这些芯片还未正式出货,但是我们可以预见,到了2016年,各厂商在CPU设计上可能还将会发生更大的变化,届时将导致各个芯片在性能和能效方面产生一些非常不同的结果。


GPU图形处理单元


这批全新的芯片全都升级了最新的GPU组件。

ARM提供的Mali-T800是新一代高端移动GPU,官方称其能效提升了40%,并且新的设计芯片厂通过自行定制GPU内核数量性能最高可以提升80%。



联发科的Helio X20和海思的麒麟950均此是ARM公版GPU,而且也都定制了四核设计。三星在今年年中与ARM签署了GPU长期合作协议,所以未来所有的三星搭载自家Exynos芯片都将采用来自ARM的Mali GPU。


三星没有公布Exynos 8890中 Mali-T800的核心数量,不过初步测试有可能是Mali-T880MP12,也就是12个图形核心,性能上无疑暴打联发科和海思。


真正采用自家GPU的在这之中只有高通了。根据高通的表述,新一代型号为Adreno 530的GPU,与Adreno430相比可提供高达40%的图形处理性能、计算能力和功率利用率,同时还能降低40%的功耗。


高通为其优化了很多,包括支持OpenGL ES 3.1+AEP和DirectX 12,支持硬解h.265(HEVC)4K@60fps,还有VR虚拟现实技术等等。



性能上对比谁强谁弱?

上面说了这么多,我们都没有提到的一点就是,这批芯片几乎都采用了全新的制造商工艺,其中三星凭借自家的14nm FinFET工艺最为领先。高通骁龙820也采用了14nm工艺制程,不出意外就是三星的工艺。麒麟950采用的则是台积电的16nmFinFET工艺,理论上比之前任何一代麒麟能效都更高。而联发科的Helio X20仍停留在目前主流的20nm工艺制程。

说实话,关于性能由于没有任何搭载这些芯片的真机设备,所以很难知晓他们的真实性能。


我们只能凭借网上一些泄露的基准测试来进行初步判定,之所以说是“初步判断”,那是因为这些成绩均无法作为最终测试结果,当真机成品发布之后,非常有可能还会发生巨大的改变。


下面是根据网络泄露汇总下来的结果:

我们可以看到,在GeekBench跑分项目上,高通的Kyro内核与ARM公版的Cortex-A72在单核性能上相当接近,相比当前一代Cortex-A57而言提升非常大。


不过,在CPU跑分上三星自主定制的高性能CPU内核依然如虎添翼,三星跑分重来都是业界最高,究竟定制了什么内容非常令人期待。


拥有多内核和额外低功耗内核的联发科Helio X20以及麒麟950,在多核性能测试上远超过了高通,不过这是可以预料的事情,毕竟X20不仅有两个高性能的Cortex-A72内核,还附带了8个低功耗的Cortex-A53内核,只不过X20仍然落后于八核的亲临950以及三星的Exynos 8890,。其实放在实际使用体验中,这些差距并不会非常显著。


当然,真正能够体现实力的应该还是能效水平,每瓦的性能相当重要,高通已经明确提出其骁龙820最大化地提升效率和效能,究竟能否成为能效最优秀的芯片,还有待后期出货之后测试。


有意思的是,不同的跑分应用提供的跑分成绩截然不同,将AnTuTu跑分与GeekBench相比不难发现其中的差异,我们认为目前AnTuTu不足以用来参考,你可以看到三星Exynos740的跑分比下一代旗舰Exynos 8890还高,我们不清楚是否开启了省电模式进行测试,但当前很难作为参考。



至于GPU的性能测试,现在网上也没有太多的数据可以提供参考,这些还有待成品智能手机上市之后才能下定论了。总体而言,新一批旗舰级移动SoC芯片都有了非常大的提升。


有没有差异化的独家功能呢?


SoC既然称之为系统级的一体式芯片,那么肯定就不只有处理性能的定义,现在很多芯片都已经增加了不少高端的功能,比如增强的DPS、ISP等等,厂商们甚至专门为连接性和实际用户体验进行了深入的优化。


就目前而言,更高发分辨率和多ISP支持仍然是最大的卖点。高通芯片的设计目标通常放在这两个领域,其最新的Spectra ISP图像信号处理器是高通最先进的双ISP方案,支持最新的14位传感器,支持三摄像头(双后置摄像头和1个前置摄像头),支持混合自动对焦和多传感器融合算法,支持2800万像素的传感器。


相比而言,华为的麒麟950处理器也拥有双ISP支持,最高可支持3400万像素的传感器,而联发科的Helio X20则以可以处理24fps的3200万像素或30fps的2500万像素视频为卖点。


几乎所有的芯片厂商都纷纷表示,他们的ISP图像信号处理器和DSP数字信号处理器进行了一定的改进,比如更快速的算法,提升数据处理和成像速度,更广泛的色彩和更自然的肤色等等。


总体而言,每一个ISP明年都有非常明显的改进,不过这一切在一定程度上也都将依赖于GPU的熊能。



高通还有个独家的功能,也就是QuickCharge3.0快速充电技术,这是目前市面上最快且最有效的充电技术,QuickCharge3.0比普通充电要快4倍,且效率比QuickCharge2.0提高了38%。其他芯片厂商也提到了无线充电技术,但他们没有具体公布技术细节。



当设计到连接性方面,高通很显然要领先于其他厂商,其内置的X12LTE上行将支持Cat.12类网络,最高传输速度也达了150Mbps,下行支持Cat.13,最高传输速度达600Mbps,对比华为和联发科Modem只能提供最高300Mbps的速度,并且高通的“猫”还支持2x2MU-MIMO(802.11ac)峰值速率最高达867Mbps,支持Wi-Fi802.11ad三频技术,11ad的峰值速率最高可达4.6Gbps。


华为、高通和三星的芯片都支持LTE语音(VoLTE)和LTE视频(ViLTE)通话服务,以及Wi-Fi高清语音与视频通话技术。不过需要注意的是,连接性能够提供的都是峰值速度,大多数运营商提供的网络基本无法达到,而且也从不匹配,这与网络建设有很大的关系,但这并阻碍网络技术的发展。


小结


总的来说,2016年所有的移动旗舰级芯片都在性能、续航和功能上有显著的改进,而且行业的发展方向与2015年几乎家家采用公版设计的思路大为不同,每一家都有自己的特色和设计思路,究竟搭载这些芯片的手机在实际体验中哪有些差距将是非常值得关注的事情,而且未来芯片的发展方向将非常令人期待。


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