Android最強(qiáng)“心臟”

三強(qiáng)爭霸戰(zhàn)揭幕

在智能手機(jī)領(lǐng)域，性能的強(qiáng)弱完全取決于SoC（手機(jī)處理器平臺，包含CPU、GPU、ISP和Modem等單元），所以關(guān)心體驗(yàn)的玩家都會格外看重“芯臟”的參數(shù)。隨著海思麒麟980、三星Exynos 9820和高通驍龍855這些旗艦級SoC的陸續(xù)發(fā)布（表1），2019年的高端Android手機(jī)已經(jīng)蓄勢待發(fā)?，F(xiàn)在的問題是，這三顆SoC誰更強(qiáng)悍？

后來居上的驍龍855

高通每一代旗艦級SoC（驍龍800系列）的更新節(jié)奏都是頭年12月發(fā)布，第二年初量產(chǎn)，在時間節(jié)點(diǎn)上基本和三星Exynos持平，落后于海思麒麟。但是，歷代驍龍800系列的綜合性能卻又都是同期旗艦級SoC中最強(qiáng)的，也是最有機(jī)會威脅蘋果A系列SoC性能霸主地位的存在。

高通產(chǎn)品管理高級副總裁KeithKressin在演講中曾提到：“全球無線生態(tài)是每10年一個G”。1999年3G時代來臨，2009年4G時代揭幕，而驍龍855誕生的節(jié)點(diǎn)恰好處于5G即將爆發(fā)的敏感時刻，因此它在驍龍800家族中將起到承前啟后的作用，以更強(qiáng)的性能、更大的帶寬和承載能力以及低延遲的網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)在世人面前。

話不多說，下面我們就從大家最為關(guān)心的幾個角度，淺析—下驍龍855的與眾不同吧。

新工藝帶來感人功耗

高通旗艦級SoC從驍龍820開始就一直都是由三星代工。由于三星7nm工藝遏阻，導(dǎo)致驍龍855的代工權(quán)被臺積電搶走，使其成為繼麒麟980、蘋果A12仿生之后，第三款采用臺積電7nm制程工藝打造的手機(jī)SoC芯片（圖1）。高通官方并沒有透露驍龍855具體的核心面積和晶體管數(shù)量參數(shù)，只是含糊地表示7nm旗艦級SoC的晶體管都不少于60億個，但從高通官方的宣傳圖來看，驍龍855芯片的表面積比1美分的硬幣還要?。▓D2），結(jié)合PoP層疊封裝工藝（將CPU和內(nèi)存芯片封裝在一起），可以更大限度節(jié)省手機(jī)主板空間。

從高通的現(xiàn)場演示來看，同時搭載驍龍845和驍龍855且內(nèi)置3000mAh電池的兩款原型機(jī)，在運(yùn)行“吃雞”游戲中的平均功耗分別為3280mW和2580mW，驍龍855的功耗降低了大約21%;在模擬日常應(yīng)用的環(huán)節(jié)中，二者的平均功耗分別為2240mW和1785mW（圖3），驍龍855的功耗同樣有著20%的降低。這意味著，在其他配置相同的情況下，搭載驍龍855的新手機(jī)，要比驍龍845的老將多玩1個小時的游戲時間！

這就是7nm工藝的好處，讓驍龍855在提供更強(qiáng)性能潛質(zhì)的基礎(chǔ)上，續(xù)航不輸于驍龍710等上一代主打能耗比的中端移動平臺。

CPU/GPU雙雙進(jìn)化

高通近幾代驍龍800系列最大的特色就是“不跟隨”，其CPU核心總是基于ARM公版CortexA架構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行“魔改”（半自研）而來的“Kryo”（環(huán)蛇），因此在性能上都較公版架構(gòu)有所提升。這一次，驍龍855的CPU核心進(jìn)化到了“Kry0 485”，和A76/A55公版架構(gòu)相比擁有更大的亂序執(zhí)行窗口、優(yōu)化的數(shù)據(jù)預(yù)取等，同時還引入了“三叢集”和“超級核心”（ PrimeCore）技術(shù)。

所謂“三叢集”，就是驍龍855采用了類似聯(lián)發(fā)科Helio X20/×30和麒麟980相似的三組不同主頻核心組合的架構(gòu);而“超級核心”，則是驍龍855有別于競品那種大核+中核+小核的組合，而是超級核心（1×Kryo485，2.84GHz）+大核（3xKryo 485，2.42GHz）+小核（4xKryo 485，1.8GHz）的結(jié)構(gòu)（圖4），更加注重性能的爆發(fā)，而且高通還表示驍龍855的CPU性能可長期穩(wěn)定在最高水準(zhǔn)，不會像對手那樣經(jīng)常降頻。

具體來說，驍龍855的“三叢集”結(jié)構(gòu)支持aSMP異步多核和big.LITTLE大小核心模式，支持多種核心和頻率的組合運(yùn)行，搭配更加靈活（圖5）。此外，驍龍855的八個核心都有各自的二級緩存，比如超級核心每個核心內(nèi)置512KB緩存、性能核心每個256KB，能效核心每個128KB，同時所有核心共享三級緩存。

可能有用戶會問了，驍龍845的最高主頻就達(dá)到了2.8GHz，在7nm工藝加持下的驍龍855為何最高主頻沒有變化？答案很簡單，高通認(rèn)為沒必要，如今很多計(jì)算任務(wù)都已經(jīng)從CPU中剝離開來，比如視頻、音頻、張量處理等，不再需要太高的CPU頻率。即便驍龍855的主頻沒有明顯變化，但它的CPU性能也要較驍龍845有著45%的提升（圖6）！

我們不妨做個簡單的推演，以GeekBench 4跑分為例，驍龍845的單核性能約為2400分，驍龍855在提升45%后，其單核理論成績會在3400，基本和麒麟980持平。現(xiàn)在的問題是，驍龍855的多核性能是否也能有45%的提升？如果有，那它的GeekBench 4多核性能就能在9000分的基礎(chǔ)上提升到13000分，不僅高于麒麟980的10000分，還超過了蘋果A12的11500！當(dāng)然，芯片廠在宣傳中總喜歡拿“最高提升”為前綴，所以大家對驍龍855的多核性能還是保持觀望態(tài)度比較好。

高通驍龍855的GPU從驍龍845的Adreno 630升級到了Adreno 640，由高通自主設(shè)計(jì)，集成微控制器，支持Vulkan l.1圖形規(guī)范（全球首家）和OpenGL ES 3.2、OpenCL 2.0 FP等圖形接口。據(jù)悉，Adreno640的性能較上代提升了20%，而且和CPU一樣可以提供始終如一的性能表現(xiàn)，不會因?yàn)檫^熱降頻而導(dǎo)致性能波動（圖7）。

CFan在2018年24期《宿命的對決麒麟980和驍龍845誰更強(qiáng)》一文中曾對比過麒麟980和驍龍845的GPU1生能，結(jié)論是二者基本處于同一個檔次（圖8）。因此，驍龍855的GPU在有了20%的性能提升后，自然可更輕松地超過麒麟980，但依舊無法和蘋果A12的GPU匹敵。換句話說，2019年理論游戲性能最強(qiáng)的智能手機(jī)仍是新一代iPhone。

不依靠NPU的AI加速

早前網(wǎng)上曾一度流傳驍龍855會引入和麒麟970/980一樣的獨(dú)立NPU來進(jìn)行本地Al運(yùn)算，但高通顯然不喜歡“模仿”，為其賦予了“第四代Al引擎”。

簡單來說，驍龍855繼承了家族前輩依靠CPU、GPU、DSP等傳統(tǒng)單元進(jìn)行Al運(yùn)算的思路（圖9）。但是，驍龍855此次卻在Hexagon 690 DSP中集成了全新設(shè)計(jì)的“HTA”張量加速器（Hexagon TensorAccelerator），DSP中同時還集成有4個“HVX”向量擴(kuò)展內(nèi)核（ Hexagon Vector eXtensions），綜合實(shí)現(xiàn)了專有的、可編程的Al加速。除了DSP有所升級以外，驍龍855的Kry0 485 CPU加入了可以更進(jìn)一步加速Al性能的全新指令，Adren0 640 GPU也帶來了50%的算術(shù)邏輯單元（ALU）提升。

CPU、GPU、DSP、張量加速器的攜手，組成了高通第四代多核人工智能引擎AIEngine，其可以實(shí)現(xiàn)每秒超過7萬億次運(yùn)算（7TOPs），Al性能較前代旗艦移動平臺相比提升3倍（圖10）。同時，高通還發(fā)布了全新的Al Engine軟件套件，支持回聲消除和噪音抑制Al加速，并攜手無數(shù)廠商構(gòu)建7Al生態(tài)鏈帝國（圖11）?？紤]到高通SoC在智能手機(jī)領(lǐng)域的占有率，第四代Al引擎大有可為。

多媒體娛樂再度增強(qiáng)

如今智能手機(jī)越來越看重拍照效果，為此高通為驍龍855準(zhǔn)備了新一代的Spectra 380 ISP（圖像信號處理器），它也是全球第一個計(jì)算機(jī)視覺（CU-ISP），集成了大量硬件加速功能，支持最尖端的計(jì)算攝影和視頻拍攝功能，同時功耗降低高達(dá)4倍。

具體來說，Spectra 380 ISP支持在4KHDR@60fps的狀態(tài)下實(shí)時進(jìn)行視頻拍攝（支持HDRlO+視頻拍攝），還能進(jìn)行對象分類和對象分割，這意味著我們在拍攝視頻時可精準(zhǔn)地對選定的對象或背景進(jìn)行實(shí)時替換，既提高了效率，也減輕了CPU和GPU的負(fù)擔(dān)。高通表示，CV-ISP方案相比傳統(tǒng)的CPU+GPU+DSP方案可以在人體追蹤時降低50%功耗，物體追蹤和物體檢測時的功耗則降低80%，拍攝4K視頻時功耗也能降低到25%（圖12）。

考慮到手機(jī)存儲空間有限，所以驍龍855還支持HELF編碼格式的硬件加速，可在不影響畫質(zhì)的前提下將錄制的視頻文件體積減小50%，哪怕手機(jī)不支持存儲卡擴(kuò)充也不怕。除了拍照攝影優(yōu)化外，驍龍855還首次在移動終端上實(shí)現(xiàn)了對HDRlO+播放的商用支持，并新增H.265、VP9硬件加速解碼，可顯著延長播放視頻時的續(xù)航時間，借助全新高通aptX Adaptive音頻編解碼器還能帶來更為震撼的視覺體驗(yàn)。

作為旗艦級SoC，驍龍855自然還大幅強(qiáng)化了游戲性能。這款芯片是全球首款符合Elite Gaming體驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的平臺，支持True HDR（超過10億色）、電影級色調(diào)映射、基于物理渲染（PBR）等。Adren0 640GPU所支持的Vulkanl.1 API，相較OpenGL ES可以將功耗降低20%，基于物理渲染則能將性能提升20%（圖13），通過定制算法，驍龍855還可以減少90%以上的掉幀。此外，驍龍855所支持的VR虛擬現(xiàn)實(shí)、AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、MR混合現(xiàn)實(shí)等XR應(yīng)用也是一大特色，而其主打的8K分辨率的VolumetricVR沉浸式視頻體驗(yàn)更是足以打破現(xiàn)實(shí)與虛擬世界之間的視覺界限。

進(jìn)一步優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)

都說2019年是5G普及的元年，但驍龍855默認(rèn)捆綁的調(diào)制解調(diào)器卻是驍龍X24 LTE，而支持5G的驍龍X50 LTE依舊是可選項(xiàng)（外掛的形式）。據(jù)一加手機(jī)CEO劉作虎透露，第一波5G手機(jī)的價格要比4G手機(jī)貴200美元到300美元（約合人民幣1380元-2070元），這主要源于外掛的X50基帶和各路毫米波收發(fā)模塊的成本（圖14）。考慮到國內(nèi)運(yùn)營商5G基站的建設(shè)進(jìn)度，筆者反而不推薦大家第一時間入手5G手機(jī)（如5G高配版），2020年才是5G網(wǎng)絡(luò)能有所作為的時間節(jié)點(diǎn)。

請放心，驍龍855默認(rèn)集成的驍龍X24 LTE已經(jīng)具備不俗的實(shí)力了，它是全球首個提供LTE Cat.20級別，即最高2Gbps的下載速度的Modem，而且還首次支持256QAM，上傳峰值速度可翻倍到300Mbps。此外，驍龍855還是第一個對第六代Wi-Fi（ 802.1lax）提供支持的移動平臺，支持8x8探測機(jī)制（是現(xiàn)有4x4的2倍），目標(biāo)喚醒時間的能效比提升67%，支持WPA3安全標(biāo)準(zhǔn)（圖15）。

同時，驍龍855還支持60GHz Wi-Fi（802.1lay標(biāo)準(zhǔn)），最高速度可達(dá)10Gbps，有著媲美有線網(wǎng)絡(luò)的低時延。配合最新的路由器，玩電競游戲時可最大限度避免460問題，堪稱游戲手機(jī)的絕配。

還有更多看點(diǎn)

2018年，屏下指紋識別手機(jī)已經(jīng)逐漸普及，但大家不難發(fā)現(xiàn)一個問題：當(dāng)手指沾水，或屏幕有油污時，屏幕解鎖經(jīng)常會失敗，而這也是光學(xué)屏幕指紋方案的通病。驍龍855將是首款支持3D聲波傳感器的移動平臺，也是全球首個支持屏下超聲波指紋識別的商用解決方案，其能夠穿透不同類型的污漬準(zhǔn)確識別指紋，具備更高的安全性和準(zhǔn)確性。

作為驍龍845的迭代更新之作，驍龍855無論是性能、功能還是功耗都較前輩有了長足的進(jìn)步，從高通已透露的信息來看，它將成為2019年度Android領(lǐng)域的最強(qiáng)芯，有著比麒麟980更喜人的性能表現(xiàn)，非常值得我們期待。與此同時，高通還同時發(fā)布了針對PC平臺定制的驍龍8cx（圖16），它同樣采用7nm工藝設(shè)計(jì)，只是將TDP提升到了7W，支持4G始終在線、始終連接，可提供長達(dá)數(shù)天的續(xù)航時間，可以提供接近英特爾15W TDP處理器的性能體驗(yàn)。至于驍龍855和驍龍8cx的真實(shí)表現(xiàn)如何，敬請期待CFan的后續(xù)報(bào)道吧。