解密一顆手機芯片

責任編輯:editor04

2014-09-09 16:34:08

摘自:愛范兒

如果在大城市街頭隨便逮一個用戶,問他的 Android 手機用的什么芯片,絕大多數(shù)人能夠告訴你是“雙核”或“四核”,其中可能一半的人告訴你它是 Qualcomm 雙核或四核。

如果在大城市街頭隨便逮一個用戶,問他的 Android 手機用的什么芯片,絕大多數(shù)人能夠告訴你是“雙核”或“四核”,其中可能一半的人告訴你它是 Qualcomm 雙核或四核。 隨著智能終端尤其是智能手機的高速普及,移動芯片品牌與產(chǎn)品同樣成為智能移動終端領(lǐng)域重要的核心與推動力,而移動芯片廠商也借機從幕后走向前臺。

作為 PC 時代的產(chǎn)物,CPU 的概念深入人心,但進入到移動時代,盡管 CPU 的地位已經(jīng)發(fā)生改變,但由于這樣的歷史習慣,諸如“Qualcomm CPU”這樣的稱法仍然非常普遍,但嚴格來講,像 Qualcomm 驍龍 APQ8064、Qualcomm 驍龍 801 這些型號都并非單獨的 CPU,而是 SoC(系統(tǒng)級芯片)。

SoC 的另一個名稱是“片上系統(tǒng)”。從狹義的角度講,它指的是一個包含完整系統(tǒng)并有嵌入軟件的全部內(nèi)容的集成電路。從廣義角度講, SoC 是一個微小型系統(tǒng),如果說 CPU 是大腦,那么 SoC 就是包括大腦、心臟、眼睛和手的一個系統(tǒng)整體。

實際上,在一顆 Qualcomm 驍龍 SoC 中,CPU 只占據(jù)了 15% 的能力,CPU 是順序執(zhí)行一般計算任務,而 SoC 是多個專業(yè)處理單元的“移動異構(gòu)計算”。其他 85% 則來自 GPU(圖像處理器)、DSP(數(shù)字信號處理器)、Modem(調(diào)制解調(diào)器)、GPS(導航定位)、多媒體等等芯片的貢獻。

“芯片組就好比劃船,如果每個零件都很好,就像雙手劃船;而如果只有 CPU 而沒有其他組件很好配合的話,就好比單手劃船。” Qualcomm 市場營銷副總裁 Tim McDonough 這樣形象地比喻 CPU 在一顆 SoC 中的作用。

“現(xiàn)在的問題不是說硬件過剩,而是把一些能力放到不該放的地方。比如 CPU 的能力是過剩的,但其他能力還是不足,比如續(xù)航,比如與用戶體驗息息相關(guān)的劃屏——由 GPU 核心決定。”Qualcomm 副總裁沈勁此前在接受愛范兒的采訪時這樣說。

事實上,從去年開始,Qualcomm 就一直在弱化人們對 CPU 的認知,而去推崇“體驗引擎”的概念,所謂“體驗引擎”,正是指 CPU 之外的組件對于用戶體驗的提升。之所以這樣做,一方面是因為人們在 PC 時代認知的問題,另一方面在于手機終端不同于電腦,它不僅僅是一個運算工具,還充當著用戶的音樂視頻播放器、相機、導航儀和游戲機。

具體來說,除了 CPU,一顆 SoC 還包括負責圖形處理能力的 GPU、負責手機對人的主體理解的能力的 DSP、負責連接性的 Modem(LTE、WiFi、USB 藍牙和 FM)、負責定位功能的 GPS、格洛納斯和北斗,以及負責多媒體的 ISP 和音頻芯片等。

就這幾方面的能力,Qualcomm分別為其推廣了子品牌,比如外界比較熟悉 GPU Adreno 品牌,其 Modem 品牌是“Gobi”,DSP 的品牌是“Hexagon”。

為了降低智能手機的功耗,Qualcomm 驍龍 SoC 會充分利用芯片的能力,比如在播放音樂時,調(diào)用 DSP 而非 CPU 的能力,在體驗大型3D 游戲時,手機會調(diào)用 GPU 的處理能力。

拍照可謂智能手機上最重要的功能之一,可即便是搭載了相同的攝像頭,為什么不同手機的成像質(zhì)量卻大相徑庭?

這就得從另外一個集成在 SoC 里的 ISP 芯片說起。ISP 芯片是拍照過程中的運算處理單元,相當于相機的“大腦”,其作用就是對傳感器輸入的信號進行運算處理,最終得出經(jīng)過線性糾正、噪點去除、壞點修補、顏色插值、白平衡校正、曝光校正等處理后的結(jié)果。ISP 芯片能夠在很大程度上決定手機相機最終的成像質(zhì)量,通常它對圖像質(zhì)量的改善空間可達 10%-15%。由于不同廠商對于 ISP 芯片的利用程度不同,最終成像質(zhì)量的差異也就不足為奇了。

Modem 可能是消費者最容易忽略掉的一個重要因素,作為手機網(wǎng)絡支持的組件,Modem 需要滿足不同網(wǎng)絡模式的無縫連接,并要在復雜情況下消除干擾,它涉及到數(shù)據(jù)吞吐量、電池消耗、連接能力等多方面用戶體驗。

目前最新的驍龍 805

搭載了今年發(fā)布的 28nm Gobi MDM9x25 調(diào)制解調(diào)器,支持 150Mbps 的LTE Cat 4 網(wǎng)絡,而另外搭載全新的Gobi MDM9x35 調(diào)制解調(diào)器之后,就可以支持理論上最高速度為 300Mbps 的 LTE-Advanced 網(wǎng)絡。三星剛剛發(fā)布不久的 Galaxy Note 4 正是采用了這款 SoC,而高速連接是 Galaxy Note 4 強調(diào)的重點之一,除此之外,驍龍 805 還為 Note 4 提供了4K 拍攝以及 H.265 硬件解碼的功能。

電池續(xù)航能力是智能手機硬件發(fā)展中一直面臨的桎梏。在電池行業(yè)未能取得突破性進展之前,如何降低智能手機的功耗成為主要的解決途徑。作為耗電大戶,SoC 在功耗管理上的優(yōu)化顯然永無止境,比如什么時候該高電壓,什么時候該低電壓;屏幕暗的時候別讓主處理器醒來,讓 LED 背景燈調(diào)低,做一定像素補償?shù)鹊取?/p>

利用 Sensor 提升續(xù)航能力的一個代表性例子:三星 Galaxy Note 3 使用 Qualcomm RF360 射頻芯片后,前端在射頻這一塊省了 30% 的電。RF360 的原理是把多點傳輸?shù)纳漕l信息壓縮到一條點對點的通道中,降低射頻信號對功耗的損傷。

“CPU 是 PC 時代的一套東西,移動不是繼承 PC 時代的東西,而是重新定義。”沈勁說。

作為技術(shù)的必要鋪墊,Qualcomm 仍然在繼續(xù)定義未來。在過去幾年中,Qualcomm 研發(fā)團隊一直致力于開發(fā)一種突破傳統(tǒng)模式的全新計算架構(gòu)。他們希望打造一個全新的計算處理器,模仿人類的大腦和神經(jīng)系統(tǒng),使終端擁有大腦模擬計算驅(qū)動的嵌入式認知。換句話說,在未來,硅片與生物系統(tǒng)之間的界限可能會逐漸模糊,智能手機或許能夠精準地預測到你想做什么。

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