你不知道的手機芯事：神U不應該只看核心數

　　上一期的“手機芯事”給大家解讀了去年手機芯片的基本格局變化，其中，在闡述高通和聯(lián)發(fā)科時(shí)，我們簡(jiǎn)單談到為什么減少了核心的驍龍820更務(wù)實(shí)，而看似更多核的聯(lián)發(fā)科X10算不上高端。今天我們將進(jìn)一步闡釋?zhuān)活w好的手機芯片到底該是什么樣的。我們在面對各種核心數的營(yíng)銷(xiāo)轟炸時(shí)，如何理性的選擇最合適自己的產(chǎn)品是一個(gè)重要的課題。

　　CPU重要但不是全部

　　CPU(中央處理器)是大家最耳熟能詳的參數，從名字中就能看出它對芯片的重要性，甚至于不少人直接把它等同于整顆芯片。實(shí)際上，手機芯片更確切的叫法是片上系統(SoC)，CPU只是其中的一部分，負責控制運算，直接決定著(zhù)手機的運行流暢與否。

　　判斷一顆CPU性能如何，普通消費者大多被各種無(wú)節操的營(yíng)銷(xiāo)和線(xiàn)下一知半解的銷(xiāo)售員帶偏了，只關(guān)心有多少顆核和多高的主頻，然而這些只是構成最終性能表現的一部分，最核心的決定性因素是架構!

　　目前主流SoC無(wú)論出自何手，采用的幾乎全是ARM公司的精簡(jiǎn)指令集架構，區別在于有實(shí)力的廠(chǎng)商只采用該公司的ARMv7/v8指令集，自己會(huì )再進(jìn)行架構上的設計，比如蘋(píng)果和高通就是典型代表。自從A6開(kāi)始，蘋(píng)果就開(kāi)始自行設計CPU架構，一年后的A7更是憑借Cyclone架構成為首款64位的移動(dòng)處理器，領(lǐng)先業(yè)界一年;而高通在32位時(shí)代則靠基于A(yíng)RMv7指令集打造的Krait架構樹(shù)立了自己江湖一哥的地位，最新的驍龍820則基于A(yíng)RMv8打造了新架構Kryo。

　　另一種方案就是直接購買(mǎi)使用ARM設計好的公版架構，我們常見(jiàn)的Cortex-A7/A8/A9/A53/A57/A72就是ARM設計好的架構名稱(chēng)。其中字母A后是一位數的為32位的ARMv7指令集，兩位數的就是64位的ARMv8指令集，聯(lián)發(fā)科、海思就是采用公版方案。

　　舉個(gè)形象的列子，第一種方案就好比ARM打好了地基，廠(chǎng)商可自由選擇怎么建房子，好處是靈活性強，性能、功耗往往控制得比公版架構好，但對金錢(qián)、時(shí)間、技術(shù)都有較高要求。第二種方案相當于A(yíng)RM不光打好了地基，還把圖紙也畫(huà)好了，廠(chǎng)商買(mǎi)了之后只需要按照圖紙施工就可以，能大大降低整顆SoC芯片開(kāi)發(fā)的時(shí)間和成本。

　　不同的架構直接決定了性能的基礎，比如市面上千元機里常見(jiàn)的處理器雖然有八個(gè)核心、主頻超過(guò)2GHz，但由于多采用A53低功耗架構，性能方面還不如雙核的高性能架構A72，特別在單線(xiàn)程運算能力上更是相形見(jiàn)絀。這也就是為什么，蘋(píng)果至今堅持雙核選擇，但性能卻一直遙遙領(lǐng)先的根本原因。

　　其實(shí)，這和電腦處理器是一樣的，英特爾著(zhù)名的Tick-Tock戰略就是不同年份專(zhuān)注于架構和制程工藝兩方面交替提升，最終實(shí)現性能的逐年上漲。所以除了架構外，再重要的就是制程工藝了。

　　制程工藝是指芯片內電路與電路之間的距離，目前主流的工藝是28nm和20nm，最先進(jìn)的是16/14nm，先進(jìn)的工藝能減低處理器的耗能和熱量，縮小芯片面積，提升性能。理解了這一點(diǎn)，就知道為什么同樣是4顆A57+4顆A53的big.LITTLE大小核架構，20nm工藝的驍龍810發(fā)熱、功耗備受詬病，而14nm的三星Exynos 7420卻表現優(yōu)異的原因。

　　如果再講細一點(diǎn)，半導體的制程工藝還可分2D結構的MOSFET(金氧半場(chǎng)效晶體管)和3D結構的FinFET(鰭式場(chǎng)效晶體管)，FinFET架構主要是改動(dòng)了控制電流的閘門(mén)，能大幅改善電路控制并減少漏電流。

　　即便是同樣的制程工藝，也可能因為技術(shù)改進(jìn)產(chǎn)生迭代。比如去年蘋(píng)果A9的代工門(mén)風(fēng)波，理論上更先進(jìn)的14nm表現卻不如臺積電的16nm，原因在于三星是從28nm直接跳到14nm LPE工藝，而臺積電則按部就班的從28-20-16nm順序過(guò)度，技術(shù)相對成熟，良率與漏電控制更好。但三星顯然已經(jīng)吸取了教訓，近期推出了第二代14nm LPP工藝，比一代LPE工藝性能提升15%、功耗降低15%，臺積電今年也推出了改良版的16nm FinFET+，所以看似相同的工藝也回因為具體版本不同而產(chǎn)生差異。

　　經(jīng)過(guò)上面的敘述，相信大家已經(jīng)大體知道如何去判斷CPU的好壞，總結起來(lái)就是架構和工藝比核心和主頻更重要，而高性能架構大幅優(yōu)于低功耗架構，工藝越先進(jìn)處理器越強。

　　游戲核心——GPU

　　好的CPU只是做好一顆高端芯片的第一步，它雖然讓整機運行流暢穩定，但在手機娛樂(lè )屬性越來(lái)越強的今天，特別是年輕人喜歡用手機來(lái)代替掌機玩游戲的當下，GPU無(wú)疑是更不可忽視的部分。

　　GPU中文譯為圖形處理器，關(guān)系到圖形渲染能力的強弱，直接決定了游戲是否能流暢運行。目前主流的移動(dòng)GPU廠(chǎng)商有ARM、高通、Imagination Technologies(以下簡(jiǎn)稱(chēng)Imagination)、NVIDIA四家，其中高通的Adreno和NVIDIA的Maxwell GPU只用在自己的驍龍、Tegra芯片上，所以對外出售的只有ARM Mali、Imagination PowerVR兩個(gè)系列。

　　雖然經(jīng)常有三星、蘋(píng)果在自研GPU的傳聞，但至今為止各芯片廠(chǎng)商都只能購買(mǎi)ARM或Imagination提供的方案集成在芯片中，比如華為海思、三星Exynos采用ARM Mali系列，Imagination PowerVR則多用在蘋(píng)果A系和聯(lián)發(fā)科芯片中。