手机芯事:性能与功耗续航必定矛盾?

关于ARM公司

ARM Holdings 是全球领先的半导体知识产权 (IP) 提供商，并因此在数字电子产品的开发中处于核心地位。ARM公司的总部位于英国剑桥，它拥有1700多名员工，在全球设立了多个办事处，其中包括比利时、法国、印度、瑞典和美国的设计中心。
如骁龙615由八个核心组成，其中四个是1.0GHz的A53，另外四个是1.7GHz的A53；又如骁龙810，由四个1.5GHz的A53和四个2.0GHz的A57核心组成的。和前面介绍的降频类似，当用户只是进行发短信或者刷微博这些操作时，手机里只需要激活四个A53中的两个或者三个，这时只需要很低的功耗，而当用户在跑分或者玩游戏时，可能八个大小核心全部激活开启，手机性能与达到一个峰值，同样功耗也极高，手机电池续航时间就会变得很有限。


A72架构在功耗下大幅下降（基于16nm工艺）


A72架构在性能上较原来的A15和A57提升不少（基于16nm工艺）

ARM表示A72基于A57来优化，从架构图和规格表上看，A72和A57并没有本质的不同，一级二级的缓存容量相同，只是做了一些微调，其中一点是去掉了NEON SIMD引擎的加密扩展功能，总线接口则扩展为128bit。因此，我们猜测A72的性能提升可能来自微架构的改进优化。不过，ARM也表示，A72的性能是A15处理器的3.5倍，相同工作负载下功耗则下降75%，在采用bigLittle（大小核心）架构的情况下，功耗还能降低40%-60%。   


骁龙652（左）和骁龙810（右）跑分数据比较

上面的对比更多是官方的数据，这里我们拿骁龙810和骁龙652作一个简单的比较，前者采用20nm的制程工艺，由四个1.5GHz的A53和四个2.0GHz的A57核心组成的，后者采用28nm制程工艺，由四个1.4GHz的A53和四个1.8GHz的A72核心组成的从跑分数据和实际使用情况来看，中端的骁龙652在单性能跑分上已经很接近上一代旗舰骁龙810，并且发热问题也得到很好的解决，更加适合移动设备的使用要求。

讲完了ARM的标准架构，接下来我们聊聊“丰富多彩”的自主架构.

苹果

苹果iPhone初期与三星合作推出定制版的处理器，不过为了更好的表现，苹果逐渐走上了自主研发处理器的道路。苹果的A系列处理器基于ARM的指令集，但苹果进行了大量的修改和优化，除了更好地与自家的iOS系统匹配外，还在性能和功耗达到了行业领先的水平。

在Android手机从四核、八核发展到今年即将推出的十核心架构的时候，苹果依然任性地沿用“祖传”的双核架构，但苹果的双核架构也是不过在改变，A7更是首次将64位处理器引进到手机产品上，后续的A8和A9处理器除了在工艺上提升，以得到更高的能耗比外，同时得益于新的核心架构，他们的性能也大幅提升，在竞争对手的四核、八核和十核心产品前面依然毫不示弱，甚至苹果CEO库克称搭载A9处理器（增强版）的iPad Pro在性能上已经超越不少传统的PC产品。

高通与MTK

苹果A系列处理器和iOS是一个封闭的软硬件生态系统，但对于大多数手机厂商和用户来说，Android平台的硬件发展才是真正关心的。目前高通和MTK（联发科技）是Android平台主要的处理器供应商（公开渠道），而三星和华为虽然也有研发自家的处理器，但只有少量或者不对外销售处理器，所以本文暂时不讨论。


vivo Xplay5旗舰版采用骁龙820处理器

从Scorpion、Krait到今年的Kryo架构，高通一直在努力研发自主的核心架构，尽管去年高通为了满足市场对64位处理器的需求而不得不推出ARM标准的骁龙810/808，但今年的骁龙820上，高通采用了最新的Kryo 64位自主架构，四核心的处理器性能上超过了去年旗舰级的骁龙810，在今年竞争对手的八核或者十核产品面前也是信心十足，而其功耗表现要优于骁龙810，更能满足旗舰移动设备对于性能与功耗的要求。目前，三星S7/S7 edge的国行版本、乐视Max Pro、vivo Xplay5旗舰版和小米5等产品已经使用上骁龙820处理器，未来也会有更多的中高端产品陆续采用。


骁龙652

目前来看，高通在中高端产品上会采用了Kryo这类的自主架构，而定位稍低的产品仍然会采用ARM标准的架构方案，如今年主推的骁龙652/650产品。正如前面所说的，得益于A72在功耗上的红利，骁龙652解决了功耗的问题，同时在单性能跑分也与去年的骁龙810接近。


Helio X20

最近，MTK最终发布了旗下最新的Helio X20处理器，采用Tri-Cluster十核心架构，由两个主频2.5GHz的A72，四个主频2.0GHz的A53和四个主频1.4GHz的A53等三个丛集组成，专为处理移动设备的各种高度、中度及轻度负载工作项目所设计。Helio X20基于20nm工艺生产（台积电代工），同时还支持联发科技CorePilot异构运算技术，可以调配CPU和GPU的工作，能同时管理处理器性能及功耗，可以在产生更低热力的情况下，达到更好的性能表现。 根据去年的合作情况以及最新的消息来推断，魅族、乐视、360手机这些厂商有望成为Helio X20处理器首批的用户，在今年的第二季度，采用Helio X20处理器的产品终端将会越来越多。