Qualcomm 高通 骁龍615移動處理器[圖片來自互聯網]
雖然高通是手機處理器和基帶市場的龍頭老大,但本質上和英特爾這樣從設計到生産全部包圓的企業[Fab]并不相同,是一個隻有芯片設計的[Fabless]公司,芯片由以台積電為代表的工廠進行生産。即使有着足夠的技術儲備,也不代表着旗下每一款處理器産品的技術、性能和續航發熱在同行中都能出類拔萃。2014年下半年,“跳票”了半年的高通首款“八心八箭”8核心處理器骁龍615正式上市,成為2015年大多數千元級Android智能手機的标配,是高通在中端價位市場的重要支柱,但從技術上看,這款處理器無疑是失敗的,8核心Cortex-A53不僅主頻低[僅1.1~1.5GHz],性能效率均遠遠落後于好冤家聯發科的MT6795[曦力X10],若不是後者GPS性能及CDMA支持不到位的傳統劣勢[近期還有WiFi信号中斷的說法,實際原因複雜],以及消費市場對處理器性能不再敏感,恐怕市場表現會出現逆轉。
骁龍615性能不佳,最大原因是高通向半導體生産工藝的妥協,為了獲得更大的産能,方便二三線實力較弱的芯片代工廠封裝生産[聯電、中芯國際]等,骁龍615選擇了傳統的氮氧化矽介質和多晶矽栅極工藝[Poly/SiON],優點是成本低,工藝簡單,但電氣性能遠不如聯發科X10的台積電HKMG[High-κ絕緣層 金屬栅極]工藝。這也很好解釋了為何同在28nm下,骁龍615性能比聯發科X10更差,發熱量和功耗卻更大的原因,而且骁龍615僅支持單通道内存、eMMC 4.5存儲,也有效拖累了系統運行的效率。2015年,高通公布了600系列的後續處理器産品骁龍620,之後又更名為骁龍652。
處理器型号 | 骁龍625 | 骁龍652 | 骁龍650 | 骁龍617 | 骁龍616 | 骁龍615 |
CPU | 8核A53 | 8核 4核A72 4核A53 | 6核2核A72 4核A53 | 8核Cortex-A53 | ||
GPU | Adreno 506 | Adreno 510 | Adreno 405 | |||
工藝 | 14nm FinFET | 28nm HKMG | 28nm LP | |||
内置基帶 | X9 LTE | X8 LTE | X5 LTE | 集成 | ||
顯示支持 | 1920x1200 | 2560x1600 | 1920x1080 | |||
視頻性能 | 4K HEVC | 1080p HEVC/4K H.264 |
ARM Cortex-A72架構圖 —— 來自ARM官方網站
骁龍652采用了28nm HKMG工藝,導電率相比骁龍615的Poly/SiON有了很大改善。因為從今年開始,聯電、中芯等芯片代工廠商都陸續掌握了HKMG的生産技術,避免台積電和三星的技術壟斷,可以将中低端移動處理器價格控制在較低的水平,處理器核心架構為8核心ARM Cortex-A72 A53,是傳統的ARM big.LITTLE大小核搭配方案,也意味着高通在中端處理器基本放棄了自主架構設計轉而使用ARM的公版。Cortex-A72是ARM目前最新的高性能處理器方案,基于64位ARMv8A架構。是Cortex-A57的改進版本,連開發調試工具都是共用的。ARM聲稱16nm FinFET工藝下A72單位功耗性能是28nm LP工藝下A15架構的3.5倍。從nVIDIA Tegra X1和高通骁龍810的CPU部分實際性能表現來看,ARM A57/A72的高性能核心的運行效率已經很高,功耗和穩定性才是更值得關注的部分。骁龍652理論上4個A72核心主頻可達1.8GHz,而vivo Xplay5運行頻率被限制在1.4GHz,一開始以為是工程樣機的人為限制,而在随後的零售機型上,CPU-Z顯示的最高主頻也是1.4GHz,但如果能穩定運行,其實際性能仍會明顯優于骁龍615,至少應該和聯發科的X10持平。
vivo Xplay5 智能手機 - CPU-Z的處理器信息
vivo Xplay5 智能手機 - FuntouchOS系統信息
骁龍652圖形單元為高通Adreno510,主頻600MHz,支持最高2560x1600分辨率屏幕,攝像頭相關進步較大,首先是在這個級别的處理器中提供了硬件雙ISP,在最高2100萬像素分辨率下可實現24FPS的零延時取景能力,支持4K和120FPS的1080p錄像能力,性能遠高于骁龍615平台的1080p級别。但硬件處理性能隻是基礎,不代表手機拍照最終的畫質表現好壞,由于Xplay5購買了虹軟的技術授權,其成像表現在骁龍652機型中不具備代表性,不要指望使用高通QRD公版方案的中低價手機能有同樣的成像水準。另一個重點是加入了HEVC的硬件編解碼支持,目前網絡上HEVC高清視頻資源正逐步成為主流,而HEVC在相同的畫質下文件體積更小,對于手機錄像愛好者來說也更加便于保存和網上分享。
骁龍652相比615另一個較為重要的進步是雙通道LPDDR3内存支持,相比615内存帶寬和頻率都有大幅度提升,也是性能改善的重要基礎,并支持eMMC 5.1,而vivo的相關人員在去年就曾表示過對MicroSD存儲的各方面不滿,因此Xplay5除了運行内存4GB外,内置存儲容量也直接一步到位,高達128GB,可用空間約110GB,更大的内置存儲容量也會帶來更好的系統IO性能。而Android 6以後全新存儲擴展機制已經極大的削弱MicroSD存儲卡便攜和可熱插拔的優點,根據自己的應用需求購買盡量大的内置存儲空間機型是較為明智的選擇。
在基帶和網絡方面,高通一直有絕對的壟斷優勢,蘋果的iOS設備也一直在使用高通的基帶,骁龍652處理器集成的X8 LTE基帶子系統支持所有頻段和制式的移動網絡[具體機型則根據銷售所在地區和國家仍有差異],LTE網絡下支持最高300mbps下行和100mbps上傳速率,雙卡雙待也是标準功能。高通的IZat定位系統也是較為可靠的部分,無線網絡還有802.11ac高速無線WLAN協議和藍牙4.1、Aptx的支持。骁龍652的集成度極高,處理器芯片還集成了包括基帶、音頻CODEC、Hexagon DSP等部分,并采用了相比骁龍615更先進的POP堆疊封裝,位于内存下方。
理論性能測試和實用體驗
vivo Xplay5 智能手機 - Geekbench 3處理器理論性能測試
vivo Xplay5 智能手機 - 3DMark處理器理論圖形性能測試
vivo Xplay5 智能手機 - 3DMark處理器理論圖形性能測試排名
vivo Xplay5 智能手機 - Geekbench 3處理器理論性能測試排名
有觀點認為,骁龍652的性能足以取代810,而事實表現是否如此?通過理論性能測試成績比較,652相比615确實有了長足的進步,CPU部分和骁龍810的差距也僅有10%左右,但是圖形性能差距較大,超過30%,在3DMark新增的OpenGL ES3.1測試中差距也在20%左右,但1080p分辨率下移動處理器的複雜3D渲染基本上都是幻燈片水平,沒有什麼參考價值,如果以目前主流的手機遊戲的畫面水準,652确實可以基本勝任,但考慮到未來VR/AR周邊的準入門檻逐漸降低,652的性能确實無法滿足這類對圖形運算能力要求極高的應用[實際上從三星GearVR的體驗來看,S6Edge的Exynos7420或骁龍810處理器也難以滿足]。
vivo Xplay5 智能手機 - 1080p HEVC編碼視頻播放
vivo Xplay5 智能手機 - 4K H.264編碼視頻播放
vivo Xplay5 智能手機 - 娛樂體驗 - 《Asphalt 8》
vivo Xplay5 智能手機 - 娛樂體驗 - 《Minecraft PE》
vivo Xplay5 智能手機 - 娛樂體驗 - 高清視頻播放
vivo Xplay5 智能手機 - 娛樂體驗 - Moonlight遊戲流傳輸
Xplay5即使在性能模式下,對處理器的運行頻率控制也較為嚴格,基本控制在1.3GHz以内。《Asphalt8》、《Minecraft PE》等移動平台下較為主流的3D遊戲都能流暢運行。FuntouchOS系統自帶的視頻應用可以正常識别和播放HEVC編碼視頻,4K分辨率的H.264/MPEG4編碼視頻也可流暢播放,無需安裝第三方視頻播放應用就能基本滿足日常需求,但處理器工作負荷較高。通過Moonlight、Miracast等無線流傳輸顯示功能已經實現實時HEVC視頻流的編碼和解碼,畫質有了明顯提升,但延遲變得稍高[從12毫秒增加至約25毫秒]。
vivo Xplay5 智能手機 - 《PCMark》理論應用性能測試
vivo Xplay5 智能手機 - 《PCMark》理論應用性能測試
為了加入日常應用性能的考察,我們首次加入PCMark移動版的應用性能測試,PCMark從複雜網頁浏覽、文本編輯、照片處理和文件讀寫等方面考察移動設備的性能和續航能力,得益于大容量内置存儲和處理器性能的穩定,Xplay5的PCMark得分較高,和Galaxy S7、Nexus 9等持平。骁龍652的另一個重要特性就是支持高通QuickCharge 3.0快速充電标準[但Xplay5僅支持QC2.0],使用标配的充電器,Xplay5的13.5Wh[3600mAh]的電池容量理論上即使在遊戲狀态下也能保持電量正增長,但為了手機電池壽命和安全,不建議這麼做。在外出旅遊和拍照時,Xplay5的戶外表現也令人滿意,是vivo目前為止應用體驗和續航最好的手機。Xplay5是一款高價機型,其高價不是體現在簡單的硬件處理器性能上,攝像頭ISP虹軟技術集成、曲面AMOLED和大容量内存及固态存儲等都是需要高投入部件或技術成本,而且音質的優勢更無法忽略。未來必然會有價格便宜許多的骁龍652手機産品面世,但是更便宜并不見得性價比會更高。
vivo Xplay5 智能手機 - 玫瑰金版
vivo Xplay5 智能手機 - 香槟金版
總結和展望
雖然受到工藝和發熱的限制,骁龍652在較低的實際運行主頻下還是展現出不錯的性能,基本符合我們的預期水準。相對骁龍810主要的差距在圖形性能上,性能上和聯發科的X10處理器基本持平,但高通的基帶和定位系統明顯更為可靠,也是骁龍6系移動處理器應有的性能水準。但骁龍652并沒有直接取代615,高通依舊保持了性能較差,但生産成本低廉的615系列的發展。這也導緻高通骁龍6系處理器性能跨度大,體系混亂。除了發布不久,工藝和性能最為先進的骁龍625外,其餘的骁龍6系移動處理器基本上已經上市,産品價格跨度從800至3000元價位。而且目前市面上仍充斥着大量千元價位的骁龍615/616處理器的手機産品,在選購時應慎重考慮。
從高通公布的骁龍625資料來看,未來的高通中端處理器也必然會采用更先進的16nm甚至14nm工藝,搭配更先進的基帶等,但核心處理器性能提升空間已經很有限,無論高通、聯發科還是蘋果和NVIDIA等,處理器的性能已不是主要瓶頸,以高通和nVIDIA為例,從28nm至20nm的工藝的進步,CPU性能幅度提升僅30%~50%。随着智能手機銷售增長陷入瓶頸,虛拟現實和增強現實[VR/AR]等所謂“新增長點”對圖形運算性能的苛刻要求,GPU已成為目前移動處理器技術發展的最主要動力,仍以每年性能翻倍的速度提升。
ARM Cortex-A72架構由A57改良發展而來,骁龍652的表現也證明了A72是一個可靠、高效的移動處理器架構。除高通外,三星、聯發科、華為海思、瑞芯微等移動處理器的代表性品牌企業均購買了授權,今年起各處理器廠商的産品已經陸續上市,并将廣泛應用于智能手機、平闆電腦、智能平闆電視機頂盒和車載系統等設備。雖然手機和平闆電腦終端市場發展艱難,但越來越多的家電、汽車和工業設備也在逐步走向信息化和智能化,對處理器性能的需求也越來越高,移動處理器市場前景依然非常廣闊,而ARM成熟的方案設計仍将是低功耗處理器的發展主導之一。
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