5nm 芯片之争,还要继续比“跑分”吗?

爱范儿2020-12-06
芯片大战再开新纪元。

本文来自爱范儿,36氪经授权发布。

苹果、华为、三星还有高通,均先后发布了自家的移动芯片,在 7nm 制程工艺停留了两年的智能手机,也即将在 2021 年翻篇,进入到 5nm 时代。

新一轮的芯片大战,就此打响,但谈论这些高集成度芯片时,我们能说的,显然不止是跑分。

性能为何而生

比起大幅拉升 CPU/GPU 性能,功耗优化以及效率平衡,是现在芯片厂商更重视的内容。

这也和智能手机的发展趋势有关。如今一台 5000 元和一台 2000 元的手机,在应付网页浏览,微信微博,短视频等任务时都绰绰有余,并不会在使用体验上有着明显区别。

即使是有差异的部分,也仅限于跑分软件里的数字而已。

手机的性能已经不重要了吗?当它的平均水准,已经能满足绝大部分人的使用需求时,芯片厂商继续死磕制程工艺,追求每年 15-30% 的升幅,意义又在哪里?

是否有意义,终归还是要看实际的使用场景。

我们还是来说一个实际的用例:今年下半年出现的手游《原神》。截止到目前,想要在手机端以最高画质、60 帧畅玩这款游戏,依旧存在难度,哪怕是搭载了最新 A14 芯片的 iPhone 12 系列,在个别复杂场景下,仍然会有掉帧的情况。

这也是个挺意外的情况,毕竟过去,一直被当作参照物的《王者荣耀》、《和平精英》两款游戏,在旗舰机运行都是没什么压力的。

但《原神》也有它的特殊性。更优秀的画质显然是一点,但我认为更重要一点原因,在于它横跨 PC、主机和移动端三大平台的开发背景。

虽说不同平台的渲染管线不同,但开发商为了确保一致性,不少 3D 图形技术还有特效都是共通的,这些技术放在 PC、主机上还没什么,但交由手机来完成,就会带来新一轮的性能压榨。

所以我们能看到,就算是移动端的《原神》采取了降分辨率、删除大量建模、特效的做法,来确保 30 帧的基本流畅度,但最终性能表现依旧很差,而且很容易出现过热现象。

这既有客户端本身的优化原因,但另一方面来看,也证明手机芯片的性能,仍有上升空间。

另外,《原神》采取的「一次开发、多端部署」思路,同样是现在应用开发的一种新趋势——如今 Apple Arcade 上的所有游戏,都是这么做的,假如手机端不想成为「拖后腿」的那一个,自然也需要它能承载一些桌面端的图形技术。

应用软件需要更好的体验,倒逼硬件升级,这其实也是我们乐于看到的结果。在芯片上,今年不管是华为麒麟 9000,还是说高通骁龙 888,也都选择在 GPU 性能上做了较大的提升,相信对于今后手机端的游戏体验,也是一种有力的推动。

AI 算力,新的重心

AI、机器学习、人工智能网络,是现在芯片厂商非常喜欢提及的领域。苹果 A14 也好,还是高通骁龙 888,华为麒麟 9000,都已经拥有了独立的 AI 芯片,而且这部分的性能提升,在过去这两年里也极为可观。

拿苹果 A14 的神经网络引擎来说,它的核心数从前代的 8 个提升至 16 个,峰值算力翻倍至 11 TOPS,而骁龙 888 在 AI 算力上更是达到了 26TOPS,每瓦特性能较前代平台提升高达 3 倍。

这种倍数级别的提升,和数年前智能手机刚诞生时,CPU/GPU 性能大跃进情况十分相似,时过境迁,作为新前沿技术的人工智能,如今也开始享受到这种突飞猛进的红利。

但极高的算力代表了什么,又会让我们的手机发生怎样的变化,大部分用户不了解,手机厂商也很难给出一些场景化的东西,这是之前一直存在的困扰。

今年苹果在 A14 上其实给了不少通俗的案例。拿 iPhone 来说,图像合成算法,相册自动分类,电源管理系统,很多我们察觉不到的后端处理,其实都会有机器学习技术的参与。

更具体去说的话,手机摄影算是目前对 AI 依赖较高,我们也感知较强的部分。比如 Google 经常说的「计算摄影」,苹果的「Deep Fusion」合成技术,以及华为用 NPU 芯来做视频渲染等,都是由 AI 芯片和 ISP 图像传感器协同工作达成的,也都已经是很成熟的应用。

而从人机交互的角度来看,一些应用会用上手势追踪、语义识别等,也都会倚重 AI 芯片提供的算力。尤其是在运行特定 AI 算法的效率上,一颗专用的 AI 芯,确实会比直接调用 CPU、GPU 来得有效得多。

5G 的续航,是时候该解决了

我们追求制程工艺的进步,某种程度上也是在达成新的功耗平衡。5G、高刷屏,这两个特性在过去一年里成为了 Android 旗舰机的「标配」,提升了我们的手机体验,但别忘了,它们也是两个耗电大户。

之前我们在评测 iPhone 12 系列时就发现,在电池容量略微缩水,以及 X55 基带外挂的状态下,就算 A14 采用了更先进的工艺,这部分制程红利仍然会被 5G 网络的高耗电给抵消掉,最终,苹果也不得不放弃使用高刷屏。

那若是又想要高刷屏,又要 5G 呢?一众 Android 手机厂商的做法也没有什么特别:做大电池,这仍然是改善续航最简单直接的手段,4000 毫安并不嫌多,4500 毫安才管够。

今年的高通骁龙 888 芯片让我们看到了一些好的转变。历经了两代骁龙芯后,高通终于选择将最新的 X60 基带封装到整个 Soc 中,而不再像之前的 865、855 一样,以外挂的方式存在。

这对于手机内部空间利用率的提升是很明显的。相对来说,外挂基带确实会遇到成本更高、功耗更高的情况,但最尴尬的还是占据了一块本可以省去的手机空间。以目前智能手机寸土寸金的情况来看,过去这两年高通芯的外挂基带,也一直是很多手机厂商的痛点。

此外,X60 基带本身工艺的进步,也能降低续航、发热,对从而让智能手机获得更好的持续性能释放时间。

代工厂的角力

现在的芯片业,苹果、高通、华为和三星都只是负责设计,要想把它们规模化地造出来,台积电和三星依然是背后的支柱。

据多方报道得知,本次高通将骁龙 888 芯片交给了三星生产,而不再是前两代的台积电。原因之一是产能,据悉目前台积电绝大部分 5nm 产线都被苹果的 A14 和 M1 两颗芯片包圆,高通为保稳定量产,所以投奔了三星。

不过,三星自家的 Exynos 芯片最近也有不少动作。11 月,三星就高调公布了最新的 Exynos 1080 芯片,同样是基于 5nm 制程设计,到明年,应该也会有不少搭载 Exynos 芯片的国产手机出现,并与其它高通、联发科芯片的设备展开竞争。

当然,高通的新选择或许也有工艺层面的考虑,毕竟即便是同等制程下,不同代工方下的晶体管密度和工艺仍有不同。交由三星代工的骁龙 888,能否让明年的高通旗舰,在性能上和 iPhone 12 硬碰硬,相比华为麒麟 9000 等其它 5nm 芯片,又会有哪些新的竞争力,这些都是之后需要解答的。

总得来说,即便手机芯片是隐藏在内部的产物,但它依旧是驱动一切的核心,至于性能,未来也不再是唯一重要的衡量指标,越来越多的新技术,注定会让手机芯片本身变得更为多元化。


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