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日期:2016-01-25 09:50:52作者:Dr.BT来源:爱活网

【新技术研习社】2015年手机处理器指南(上)

2015年是智能手机竞争白热化的一年,阿里入股魅族,微软重整Lumia,各路国内品牌再次力拼线下渠道。在他们背后,智能手机处理器制造商们Qualcomm、苹果、三星、华为、MTK竞争同样激烈,它们既然抢夺先进制造工艺,也要抢夺市场份额。

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2015年尚未远离,2016年火拼随着高通骁龙820来临提前点燃,现在不妨回顾2015年度手机处理器发展,先看看影响2015年手机处理器发展的因素,再看各家智能手机处理器制造商们的竞争态势。

ARM的原罪 误入歧途的Cortex--A57

智能手机高度整合,导致研发周期长,今年应用的新产品、新技术往往是前一年发布的。在回顾2015年手机处理器发展时,必须把目光转到2014年发布的新品当中。

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2014年Qualcomm发布的骁龙810/808开创了安卓平台64位CPU和手机网络载波聚合的先河,并且率先引入20nm工艺制造,秉承了过去一代工艺一代核心的套路。骁龙810是高通进入智能手机时代第一次放弃自主核心,转而采用ARM官方标准的Cortex-A57+Cortex-A53的big.LITTLE结构,是2015年手机处理器上最具代表性产品之一,也是深受ARM其害处理器之一。

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(ARM在Cortex-A57上真正的野心)

Cortex-A57是ARM第一代64位核心,架构升级到全新的ARMv8-A。相对于前代不太成功的Cortex-A15,Cortex-A57做了相当大的努力,在新架构的推动下,实现了较Cortex-A15同代工艺下1.4倍性能增长,同时增加了NEON浮点单元的执行带宽,并且正式支持IEEE-754-2008双精度浮点,这是ARM走向高性能计算的基石,也为手机平台的失败埋下了伏笔。

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ARM给出一份漂亮的PPT并不能解决问题,事实上采用Cortex-A57核心的手机处理器屈指可数。原因在于ARM为了实现高性能,在Cortex-A57中加入了64bit虚拟寻址(64-bit Virtual address reach)、双精度浮点SIMD(Double Precision Floating Point SIMD)、虚拟应用硬件加速(Hardware Virtualization)、IEEE-754-2008规范浮点、DED奇偶校验L1指令缓存 (DED parity L1-I Cache)等对手机来说完全不必要的特性,导致核心规模、功耗居高不下。为了平衡功耗,旗舰手机SoC,如骁龙810、猎户座7420往往采用 Cortex-A57+Cortex-A53组成big.LITTLE架构,可CCI-400总线的高延迟、低带宽造成了性能与体验难以平衡。华为、MTK索性放弃了Cortex-A57、放弃旗舰SoC,采用多核、高频的Cortex-A53作为中高端SoC,直到应用Cortex-A72核心为止。

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更严重的是,对Cortex-A57而言20nm工艺显得杯水车薪,所以高通在发布骁龙810的同时,发布了双核Cortex-A57搭配四核Cortex-A53的骁龙808,LG在尝试骁龙810过后毅然将真正的旗舰G4手机转向骁龙808,获得了一定的成功。后来三星14nm的Exynos 7420表明,即使是下一代工艺,都不一定能镇住Cortex-A57的高功耗。Cortex-A57完全不是一款适合智能手机使用的核心,可厂商已经无法拒绝它,因为这是2014-2015年度64位旗舰SoC核心的唯一选择,ARM挖的坑大家只好含着泪跳下去,也致使众多一线SoC厂商成为ARM的替罪羔羊。

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搅局的苹果 丢卒保车不成的台积电

如果说误入歧途的Cortex-A57是2014年第一道难题,那么苹果选择台积电(TSMC)20nm工艺生产A8处理器则掀起了滔天巨浪,严重影响了高通骁龙810量产,并且给了三星喘息之机,让14LPE工艺提前到来。

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在2011年的台积电的路线图上,20SoC、16FF、28HPM多种工艺已经列明在图中,有意思的是16FF对比对象是28HPM,而不是20SoC。其原因在于当年预计20SoC只会作为过渡工艺、一名小卒,在旗舰处理器上应用短短一年时间,优先保证的是车,也就是16FF。然而苹果为台积电送来了A8大礼包,导致了台积电在2011年就确定的丢卒保车策略泡了汤,20SoC反而成了中坚工艺。

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(相对28HPM,NMOS提升10%、PMOS提升24%的20SoC是台积电力保稳妥的工艺)

基于A8处理器的iPhone突破2亿台销售是一件很轻松的任务,傍上苹果可以巩固台积电半导体代工一哥的江湖地位,更能带来丰富收入。台积电毫无犹豫把产能和研发投入倾向苹果,同期上马的高通骁龙810/808受到了直接影响,力保稳妥的20SoC相对28HPM在NMOS、PMOS分别仅提升了10%、24%,甚至16FF研发进度都要受到影响。结果我们看见的是苹果处理器历史上性能提升最小的A8,失去了三星的骁龙810,以及采用14LPP工艺的骁龙820。

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力保稳妥的20SoC造成的是2015年智能手机体验进步不大重要因素之一,参考上图,对于三星半导体来说,28nm工艺不过是32nm工艺改进版,属于半代工艺之差。即使是这点差距,从A6到A7也实现性能巨大提升,而A7到A8的CPU性能提升屈指可数,GPU的进步甚至因分辨率提高而抵消。


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