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2020年之后,我們還能對智能手機的處理器有多少期待?

2019-09-10 16:14:32 | 來源:Android Authority | 作者:HikariCalyx
在即將到來的2020年,新款的處理器和設備也即將問世,在那時,性能更加先進的CPU再也不能給大家帶來足夠的驚喜。技術革新得到的收益已經銳減,因為下一代的芯片將會基于7nm+工藝打造,相比上一代的提升會微不足道。對于5nm EUV,我們仍需要等待一段時間。

原文作者:Robert Triggs

原文鏈接:https://www.androidauthority.com/2020-smartphone-soc-1019669/

智能手機的處理器在近年已經成為了購買手機的最主要的指標。旗艦手機往往性能表現過剩,你只是拿來上網的話、收發郵件、刷各類社交平臺的話,在便宜的中端機上也能很好勝任。

在即將到來的2020年,新款的處理器和設備也即將問世,在那時,性能更加先進的CPU再也不能給大家帶來足夠的驚喜。技術革新得到的收益已經銳減,因為下一代的芯片將會基于7nm+工藝打造,相比上一代的提升會微不足道。對于5nm EUV,我們仍需要等待一段時間。

不過,有一些有趣的趨勢會使2020年的移動處理器表現更加充滿期待。

手機的圖形性能仍有提升空間

作為我們審核流程的一部分,我們嚴格對智能手機進行了基準測試。在圖形性能方面,仍然有顯著的改進空間。低端處理器遠遠落后于今天的旗艦產品,而旗艦產品的圖形性能仍然可以勝任未來幾年的應用。

游戲手機市場的崛起以及搭載移動處理器的Nintendo Switch的成功表明,隨時隨地都能玩上高畫質游戲仍然是當下的主流需求。高通甚至推出了某些處理器的游戲加強版,例如驍龍730G。但真正需要的是更多用于圖像處理的硅片面積以及更高的能耗比。

我們已經見證了高通從Adreno 630升級到640,升級驍龍855以及使用驍龍8xc和更強大的Adreno 690 GPU獲得的3.5倍性能的收益。說到這一點,如下所示的die圖展示了GPU芯片所占的面積不到整個SoC的四分之一。

作為對比,NVIDIA的Tegra系列芯片則為GPU提供了更多空間。用于機器學習的Tegra Xavier芯片為GPU占用了三分之一的面積。當然,這款芯片對智能手機的運行效率并不高,缺乏我們在智能手機中所依賴的許多芯片功能。以智能手機的使用場景來說,8cx已經足夠強大。但在未來,更高效的5nm工藝、更大的電池和更高效的核心設計的結合可以使SoC使用更大的GPU面積來獲得更好的性能。

三星和AMD在2019年簽署了一項協議,在未來的移動芯片設計中會使用到AMD的RDNA架構。該交易引用了AMD的后Navi微架構,因此他不會出現在2021年或2022年的Exynos芯片中。但這也表明,移動芯片制造商會非常關注市場上的各種具有競爭力的低成本的選擇。

用于游戲手機的專用處理器聽起來像是白日夢,但需求開始增長。

更加專業的硅片

正如我們所提到的,移動SoC市場正在增大新的異構計算組件的專用面積,以提高性能,同時保持能效。高通公司的Hexagon DSP占據了相當大的芯片空間,旗艦Exynos和麒麟SoC內部的NPU也是如此。

傳統的CPU和GPU現在通過ISP,DSP,NPU和更強大的調制解調器爭奪芯片空間的趨勢可能會持續下去。下一代SoC幾乎肯定會沿著這條道路前進。 越來越多的芯片空間可能會用于更強大的機器學習功能。 芯片制造商越來越多地轉向內部機器學習設計,因為他們縮小了最常見的使用場合的處理面積,從而為2020年的旗艦手機提供了更廣泛的功能。

明年還將看到能夠處理4K慢動作視頻和1億像素攝像頭的更強大的圖像處理器,以及用于超快速Wi-Fi 6和5G調制解調器的更多增強型網絡組件。簡而言之,移動芯片已經超越了簡單的CPU/GPU設計,并且變得越來越復雜。

內建的4G/5G基帶

隨著5G網絡在全球各地的部署,如果下一代的旗艦SoC不具備4G/5G多模基帶會令人難以置信。比較,每個主要芯片廠都有自己的獨立5G基帶,像高通的驍龍X55、三星的Exynos 5100和華為的巴龍5G01/5000。為2020年的智能手機設計的下一代基帶仍處于開發階段。

下一代5G旗艦芯片將會打入市場,雖然在特定地區仍然還會出現僅有4G的型號。更有意思的是,2020年之前我們也許會在中端市場見到5G基帶芯片。諾基亞正計劃推出價格低廉的5G手機,了解他們選擇怎樣的芯片組會是很有趣的一件事。

此外,中端智能手機還可以使用外掛基帶的方式來為高性價比的芯片組添加5G功能。例如聯發科M70 5G和Exynos 980就展示了高性價比5G手機的前景——三星Galaxy A90 5G有望成為第一個不是旗艦級的5G手機的例子。

更大的CPU核心

全文內我們還沒討論CPU核心,大多數是因為CPU本身的性能已經綽綽有余,但這并不意味著處理器內核布局會安于現狀。

當前的SoC引入了新的CPU核心配置。從最開始的4+4 big.LITTLE設計,到一到兩個巨大核心加兩到三個稍小的大核心,再加四個低功耗核心。引領這一趨勢的原因是芯片制造商之間的競爭以及CPU核心性能的迭代進步。

如果將三星龐大的M4核心的尺寸和Cortex-A75進行對比,就可以看出為什么三星會選擇2+2+4布局。ARM的最新款Cortex-A77的核心比A76大17%,而三星的下一代核心可能更大。同樣的,蘋果也通過更加龐大的CPU內核來驅動芯片。更大的內核有助于將智能手機性能推向低端筆記本電腦領域,也是提升游戲潛力的關鍵。然而,正如我們在驍龍855與Exynos 9820上看到的那樣,這些大核心并不總是相同,我們可能會在未來幾年看到更大的CPU性能差異。

同樣,我們也看到工藝進步到7nm有利于旗艦級SoC的能耗比和面積效率提升,而且很快中端芯片也將從中受益。然而,隨著智能手機推動筆記本電腦級性能的提升,芯片設計人員需要仔細考慮其CPU設計的面積,性能和功耗等因素。手機和2合1 ARM架構筆記本芯片之間的界限或會在一年之內消失。筆記本電腦依然還保留4大核+4小核的設計,而手機會有三種解決方案。

此外,受到電池壽命的牽制,智能手機不需要四個超強核心。將支持高負荷的一個或兩個核心的中等和低功率核心用于其他任務,似乎會明智很多。 用于手機的2 + 2 + 4個CPU內核的趨勢可能會持續到2020年。盡管如此,我們可能會看到為筆記本電腦和其他需要高峰值性能的應用的A77核心4+4設計,并且不會受到電池容量的限制。

2020年芯片趨勢的總結

華為海思麒麟980芯片組

計劃于晚些時候發布的芯片公告以及2020年出現的設備的表現已經開始出現一些共同特征了。旗艦芯片將采用7nm或7nm + FinFET工藝制造,與之前的10nm工藝相比,其能效僅有略微提升。智能手機將超越以前的CPU和GPU基準成績,同時將5G和機器學習功能推向主流。

然而,高端芯片組市場的目標是增加多樣性。在定制CPU和GPU設計、內部機器學習芯片、獨特的5G芯片組以及許多其他功能等因素影響下,Exynos,麒麟和高通芯片組之間的差異將會變得更大。 雖然不一定表現在消費者能夠真正注意到的性能方面。而中端芯片可能會形成類似的多樣化特性。此外,專注高性價比的芯片設計師如何為中端消費者帶來5G也是值得注意的一件事。

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