2020年及以后對智能手機(jī)處理器的期望

如今，智能手機(jī)處理器正處在一個絕佳的位置。旗艦智能手機(jī)提供的性能比您瀏覽網(wǎng)絡(luò)，查看電子郵件和在Facebook上與他人解除好友所需要的性能更高。您甚至還可以在便宜的中端價格上獲得出色的性能。

當(dāng)談到年度芯片發(fā)布和2020年將要出現(xiàn)的新設(shè)備時，更平滑的CPU性能將無法提供它曾經(jīng)擁有的令人贊嘆的性能。我們正在迅速接近收益遞減的那一點。芯片將出現(xiàn)在略微改進(jìn)的7nm +制造工藝上，這意味著與上一代產(chǎn)品相比，效率提升較小。我們將不得不再等5nm EUV。

不過，還有一些更有趣的趨勢即將出現(xiàn)，這可能使2020年成為移動處理器非常激動人心的一年。

為2020年智能手機(jī)供電的芯片

在深入探討可能定義下一代芯片組的一些趨勢之前，我選擇了將為2020年最重要的智能手機(jī)提供動力的最高端處理器。隨意單擊下面的鏈接，以獲取有關(guān)每個芯片組的更多信息。

旗艦級：

高通驍龍865

三星Exynos 990

華為麒麟990

聯(lián)發(fā)科技Dimensity 1000

具有5G潛力的中檔產(chǎn)品：

高通驍龍765和765G

三星Exynos 980

聯(lián)發(fā)科技M70 5G

移動圖形有改進(jìn)的空間

在審查過程中，我們對智能手機(jī)進(jìn)行了嚴(yán)格的基準(zhǔn)測試，在圖形性能方面仍然存在一些明顯改進(jìn)的空間。低端處理器遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于當(dāng)今的旗艦產(chǎn)品，而旗艦型號仍可以包含更多高性能圖形芯片，這是一個全面的事實。

游戲手機(jī)市場的增長以及以移動芯片為動力的Nintendo Switch的成功表明，人們對移動高保真游戲的需求很大。高通甚至已經(jīng)發(fā)布了某些芯片的增強(qiáng)型游戲版本，例如Snapdragon 730G和最新的Snapdragon 765G。高端Snapdragon 865中還具有專用的游戲功能，從圖形功能到高刷新顯示，不一而足。但是，真正需要的是更多的圖形專用硅面積，以及省電的內(nèi)核設(shè)計，以控制電池消耗。

高通在Snapdragon 855中的Adreno 640和Snapdragon 865中的Adreno 650之間將3D圖形性能提高了25%。筆記本電腦級別的Snapdragon 8xc擁有更大，更強(qiáng)大的Adreno 690 GPU。但是，請看下面的照片，以了解GPU硅甚至不占現(xiàn)代電話SoC內(nèi)部總硅空間的四分之一。

作為比較，Nvidia的Tegra芯片系列為GPU占用了更大的空間。面向機(jī)器學(xué)習(xí)市場的最新Teg??ra Xavier芯片基本上是三分之一的GPU。當(dāng)然，該芯片對于智能手機(jī)的效率還不夠高，并且缺少我們在智能手機(jī)中依賴的許多芯片功能。對于智能手機(jī)用例來說，8cx太大而功能強(qiáng)大。但是將來，更高效的5nm制造，更大的電池和更高效的內(nèi)核設(shè)計相結(jié)合，可以使SoC使用更大的GPU硅池來獲得更好的性能。

最后，三星與AMD在2019年簽署了一項協(xié)議，在未來的移動芯片設(shè)計中使用AMD的RDNA架構(gòu)。該交易涉及AMD的Navi后微體系結(jié)構(gòu)，因此要到2021年或2022年才會出現(xiàn)在Exynos芯片中。但這標(biāo)志著移動芯片制造商越來越多地考慮市場上的所有選擇以尋求競爭優(yōu)勢競爭或成本優(yōu)勢。

專用于游戲電話的芯片聽起來像是在做夢，但是需求似乎正在增長。

更專業(yè)的硅

正如我們所提到的，移動SoC市場正在增加專用于新型異構(gòu)計算組件的硅空間，以在保持能源效率的同時提高性能。高通公司的Hexagon DSP和旗艦Exynos和麒麟SoC中的NPU一樣，占用了大量硅片空間。

我們可以在上面的模具照片中看到這種趨勢，與9810相比，Exynos 9820中為CPU和GPU保留的硅面積所占的百分比較小。這部分是由于引入了更大的NPU，還有攝像頭圖像處理器，視頻編碼/解碼硬件和4G調(diào)制解調(diào)器。所有這些組件都以提高最常見的智能手機(jī)任務(wù)的電源效率為名，爭奪寶貴的硅空間。

現(xiàn)在，傳統(tǒng)的CPU和GPU爭奪ISP，DSP，NPU和更強(qiáng)大的調(diào)制解調(diào)器的空間。這種趨勢可能會持續(xù)下去。

下一代SoC沿著這條路走下去。越來越多的硅空間用于更強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)功能。只需在Snapdragon 865中查看功能強(qiáng)大的15TOPS AI性能，即可將高通上一代產(chǎn)品的功能提高一倍。芯片制造商越來越多地采用內(nèi)部機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)計，因為它們縮小了最常見的用例范圍，從而為2020年旗艦手機(jī)帶來了更廣泛的功能。

明年還將看到功能更強(qiáng)大的圖像處理器，它們能夠處理4K慢動作視頻和100百萬像素相機(jī)，以及更多用于快速Wi-Fi 6和5G調(diào)制解調(diào)器的增強(qiáng)型網(wǎng)絡(luò)組件。

簡而言之，移動芯片已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了簡單的CPU / GPU設(shè)計，并且變得越來越復(fù)雜。

集成4G / 5G調(diào)制解調(diào)器

隨著5G網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)的興起，我們現(xiàn)在擁有業(yè)內(nèi)首個集成了4G / 5G多模式調(diào)制解調(diào)器的SoC。但是，在集成調(diào)制解調(diào)器中找不到最佳的5G技術(shù)和最快的速度。這些仍然可以在高通的Snapdragon X55，三星的Exynos 5100和華為的Balong 5G01或5000等外部調(diào)制解調(diào)器中找到。

取而代之的是，中檔智能手機(jī)將在相關(guān)市場中配備集成的5G調(diào)制解調(diào)器。聯(lián)發(fā)科技M70 5G，驍龍765和Exynos 980是可為價格實惠的5G手機(jī)提供動力的芯片。在三星Galaxy A90 5G是只是有可能成為2020年諾基亞頗為流行的是中間層5G手機(jī)第一例子規(guī)劃便宜的5G手機(jī)一樣，都是其他一些經(jīng)濟(jì)實惠的手機(jī)制造商。如果2020年旗艦智能手機(jī)希望提供mmWave 5G技術(shù)，它們將全部使用高端SoC和外部調(diào)制解調(diào)器。高通公司的旗艦產(chǎn)品驍龍865根本沒有集成調(diào)制解調(diào)器，這引起了一些爭議。高通沒有那么巧妙地鼓勵手機(jī)制造商使用其X55調(diào)制解調(diào)器來制造5G手機(jī)，而不是堅持使用4G一年。

更大的CPU核心

我們在整篇文章中都沒有提到CPU內(nèi)核，部分原因是CPU性能已經(jīng)足夠了。但這并不意味著不會有有趣的變化。

當(dāng)前一代的SoC引入了新的CPU內(nèi)核配置。推出了4 + 4 big.LITTLE設(shè)計，支持一個或兩個龐然大物的磁芯，然后是兩個或三個稍小一些的大磁芯，然后是四個通常的節(jié)能磁芯。這種趨勢在最新的Snapdragon 865，麒麟990和Exynos 990中仍然適用。引領(lǐng)這一趨勢的是上述在硅片領(lǐng)域的競爭，同時也是強(qiáng)大的CPU內(nèi)核的增長。

您只需要比較三星龐大的M4內(nèi)核與配對的Cortex-A75的大小，即可了解為什么三星選擇2 + 2 + 4布局。Arm的最新Cortex-A77內(nèi)核比A76大17%，而三星的下一代內(nèi)核可能更大。同樣，Apple繼續(xù)使用強(qiáng)大的大型CPU內(nèi)核為其芯片供電。更大的內(nèi)核有助于將智能手機(jī)的性能推向低端筆記本電腦領(lǐng)域，也是增強(qiáng)游戲潛力的關(guān)鍵。但是，正如我們在Snapdragon 855與Exynos 9820中看到的那樣，這些大內(nèi)核并不總是相等的，并且在未來幾年中，我們可能會看到更大的CPU性能差異。

同樣，我們已經(jīng)看到縮小到7nm有利于旗艦SoC的功率和面積效率，并且這很快也將開始使中層芯片受益。但是，隨著智能手機(jī)推動筆記本電腦級性能的發(fā)展，芯片設(shè)計人員將需要仔細(xì)考慮其CPU設(shè)計的面積，性能和功耗方面。還有一個問題是，在未來一年左右的時間里，我們是否會看到手機(jī)和2合1 Arm筆記本芯片之間出現(xiàn)分歧。

將為筆記本電腦保留4大+ 4小核心設(shè)計，手機(jī)將選擇三層解決方案

此外，智能手機(jī)不需要四個超級強(qiáng)大的內(nèi)核，尤其是電池壽命是首要考慮因素。一個或兩個用于繁重任務(wù)的內(nèi)核，再加上用于其他任務(wù)的中，低功率內(nèi)核，似乎是明智的設(shè)計選擇。這一代手機(jī)的2 + 2 + 4 CPU內(nèi)核將在2020年保留下來。盡管如此，我們可能會看到4 + 4設(shè)計由A77之類的處理器驅(qū)動，這些筆記本計算機(jī)主要用于筆記本電腦和其他需要高峰值性能的應(yīng)用，而這些應(yīng)用并不需要因此受到電池容量的限制。

概述2020芯片

計劃于今年晚些時候發(fā)布并于2020年推出的芯片的芯片具有一些共同的功能。旗艦芯片將建立在7nm或7nm + FinFET工藝上，與之前的10nm相比，僅在能源效率上提供了少量改進(jìn)。智能手機(jī)將超越之前的CPU和GPU基準(zhǔn)測試高點，同時將5G和機(jī)器學(xué)習(xí)功能推向主流。

但是，高端芯片組市場為增加多樣性而設(shè)置。在定制CPU和GPU設(shè)計，內(nèi)部機(jī)器學(xué)習(xí)芯片，獨特的5G芯片組以及許多其他功能之間，Exynos，麒麟和Snapdragon平臺之間的差異將變得更大。盡管不一定在性能上讓消費者真正注意到。中端芯片已經(jīng)形成了類似的多樣性和強(qiáng)大功能，價格高昂的5G芯片有望成為2020年的故事。