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2020年之后,我们还能对智能手机的处理器有多少期待?

2019-09-10 16:14:32 | 来源: | 作者:HikariCalyx
在即将到来的2020年,新款的处理器和设备也即将问世,在那时,性能更加先进的CPU再也不能给大家带来足够的惊喜。技术革新得到的收益已经锐减,因为下一代的芯片将会基于7nm+工艺打造,相比上一代的提升会微不足道。对于5nm EUV,我们仍需要等待一段时间。

原文作者:Robert Triggs

原文链接:

智能手机的处理器在近年已经成为了购买手机的最主要的指标。旗舰手机往往性能表现过剩,你只是拿来上网的话、收发邮件、刷各类社交平台的话,在便宜的中端机上也能很好胜任。

在即将到来的2020年,新款的处理器和设备也即将问世,在那时,性能更加先进的CPU再也不能给大家带来足够的惊喜。技术革新得到的收益已经锐减,因为下一代的芯片将会基于7nm+工艺打造,相比上一代的提升会微不足道。对于5nm EUV,我们仍需要等待一段时间。

不过,有一些有趣的趋势会使2020年的移动处理器表现更加充满期待。

手机的图形性能仍有提升空间

作为我们审核流程的一部分,我们严格对智能手机进行了基准测试。在图形性能方面,仍然有显著的改进空间。低端处理器远远落后于今天的旗舰产品,而旗舰产品的图形性能仍然可以胜任未来几年的应用。

游戏手机市场的崛起以及搭载移动处理器的Nintendo Switch的成功表明,随时随地都能玩上高画质游戏仍然是当下的主流需求。高通甚至推出了某些处理器的游戏加强版,例如骁龙730G。但真正需要的是更多用于图像处理的硅片面积以及更高的能耗比。

我们已经见证了高通从Adreno 630升级到640,升级骁龙855以及使用骁龙8xc和更强大的Adreno 690 GPU获得的3.5倍性能的收益。说到这一点,如下所示的die图展示了GPU芯片所占的面积不到整个SoC的四分之一。

作为对比,NVIDIA的Tegra系列芯片则为GPU提供了更多空间。用于机器学习的Tegra Xavier芯片为GPU占用了三分之一的面积。当然,这款芯片对智能手机的运行效率并不高,缺乏我们在智能手机中所依赖的许多芯片功能。以智能手机的使用场景来说,8cx已经足够强大。但在未来,更高效的5nm工艺、更大的电池和更高效的核心设计的结合可以使SoC使用更大的GPU面积来获得更好的性能。

三星和AMD在2019年签署了一项协议,在未来的移动芯片设计中会使用到AMD的RDNA架构。该交易引用了AMD的后Navi微架构,因此他不会出现在2021年或2022年的Exynos芯片中。但这也表明,移动芯片制造商会非常关注市场上的各种具有竞争力的低成本的选择。

用于游戏手机的专用处理器听起来像是白日梦,但需求开始增长。

更加专业的硅片

正如我们所提到的,移动SoC市场正在增大新的异构计算组件的专用面积,以提高性能,同时保持能效。高通公司的Hexagon DSP占据了相当大的芯片空间,旗舰Exynos和麒麟SoC内部的NPU也是如此。

传统的CPU和GPU现在通过ISP,DSP,NPU和更强大的调制解调器争夺芯片空间的趋势可能会持续下去。下一代SoC几乎肯定会沿着这条道路前进。 越来越多的芯片空间可能会用于更强大的机器学习功能。 芯片制造商越来越多地转向内部机器学习设计,因为他们缩小了最常见的使用场合的处理面积,从而为2020年的旗舰手机提供了更广泛的功能。

明年还将看到能够处理4K慢动作视频和1亿像素摄像头的更强大的图像处理器,以及用于超快速Wi-Fi 6和5G调制解调器的更多增强型网络组件。简而言之,移动芯片已经超越了简单的CPU/GPU设计,并且变得越来越复杂。

内建的4G/5G基带

随着5G网络在全球各地的部署,如果下一代的旗舰SoC不具备4G/5G多模基带会令人难以置信。比较,每个主要芯片厂都有自己的独立5G基带,像高通的骁龙X55、三星的Exynos 无极400和华为的巴龙5G01/5000。为2020年的智能手机设计的下一代基带仍处于开发阶段。

下一代5G旗舰芯片将会打入市场,虽然在特定地区仍然还会出现仅有4G的型号。更有意思的是,2020年之前我们也许会在中端市场见到5G基带芯片。诺基亚正计划推出价格低廉的5G手机,了解他们选择怎样的芯片组会是很有趣的一件事。

此外,中端智能手机还可以使用外挂基带的方式来为高性价比的芯片组添加5G功能。例如联发科M70 5G和Exynos 980就展示了高性价比5G手机的前景——三星Galaxy A90 5G有望成为第一个不是旗舰级的5G手机的例子。

更大的CPU核心

全文内我们还没讨论CPU核心,大多数是因为CPU本身的性能已经绰绰有余,但这并不意味着处理器内核布局会安于现状。

当前的SoC引入了新的CPU核心配置。从最开始的4+4 big.LITTLE设计,到一到两个巨大核心加两到三个稍小的大核心,再加四个低功耗核心。引领这一趋势的原因是芯片制造商之间的竞争以及CPU核心性能的迭代进步。

如果将三星庞大的M4核心的尺寸和Cortex-A75进行对比,就可以看出为什么三星会选择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。同样的,苹果也通过更加庞大的CPU内核来驱动芯片。更大的内核有助于将智能手机性能推向低端笔记本电脑领域,也是提升游戏潜力的关键。然而,正如我们在骁龙855与Exynos 9820上看到的那样,这些大核心并不总是相同,我们可能会在未来几年看到更大的CPU性能差异。

同样,我们也看到工艺进步到7nm有利于旗舰级SoC的能耗比和面积效率提升,而且很快中端芯片也将从中受益。然而,随着智能手机推动笔记本电脑级性能的提升,芯片设计人员需要仔细考虑其CPU设计的面积,性能和功耗等因素。手机和2合1 ARM架构笔记本芯片之间的界限或会在一年之内消失。笔记本电脑依然还保留4大核+4小核的设计,而手机会有三种解决方案。

此外,受到电池寿命的牵制,智能手机不需要四个超强核心。将支持高负荷的一个或两个核心的中等和低功率核心用于其他任务,似乎会明智很多。 用于手机的2 + 2 + 4个CPU内核的趋势可能会持续到2020年。尽管如此,我们可能会看到为笔记本电脑和其他需要高峰值性能的应用的A77核心4+4设计,并且不会受到电池容量的限制。

2020年芯片趋势的总结

华为海思麒麟980芯片组

计划于晚些时候发布的芯片公告以及2020年出现的设备的表现已经开始出现一些共同特征了。旗舰芯片将采用7nm或7nm + FinFET工艺制造,与之前的10nm工艺相比,其能效仅有略微提升。智能手机将超越以前的CPU和GPU基准成绩,同时将5G和机器学习功能推向主流。

然而,高端芯片组市场的目标是增加多样性。在定制CPU和GPU设计、内部机器学习芯片、独特的5G芯片组以及许多其他功能等因素影响下,Exynos,麒麟和高通芯片组之间的差异将会变得更大。 虽然不一定表现在消费者能够真正注意到的性能方面。而中端芯片可能会形成类似的多样化特性。此外,专注高性价比的芯片设计师如何为中端消费者带来5G也是值得注意的一件事。

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