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六大硬件提升新功能骁龙820特性解读

通讯
来源: 作者: 2019-03-08 22:02:52

本月初,高通正式在纽约发布了下一代旗舰SoC——骁龙820。其实在此之前,高通已经做了多轮骁龙820的预热。包括Adreno530、全新的ISP、自主架构的Kryo CPU、DSP、X12 LTE Modem等等都已经提前发布了。除了硬件方面的升级,还有诸如QuickCharge 3.0、MU-MIMO WiFi等等软件新特性的更新。虽然高通表示,骁龙820商用机型需要等到16年一季度才正式发布,但相信很多友们都和笔者一样迫不及待的想要一睹骁龙820的真容了。今天,就随着笔者的介绍,先简单的了解一下骁龙820究竟有哪些升级之处?

Kyro CPU——再次回归自主架构

此次骁龙820即将采用四核心Kyro CPU处理器。其实自主架构一直是高通有别于其他SoC厂商的核心竞争力之一。

六大硬件提升新功能骁龙820特性解读

以高通最成功的骁龙800系列为例。高通采用了基于ARM授权架构自主研发的Krait架构。自主架构的好处显而易见,性能相比公版设计有很大提升,但同时也非常考验厂商对于架构的理解。简单来讲,就是厂商通过对于公版架构进行测试,节省冗余电路,节省多余运行代码之后就形成了公版设计(当然,过程并不像说的这么简单)。所以即使是高通也很难与ARM同期推出自主架构CPU。在骁龙810上,高通也迫于市场压力采用了A57+A53的公版设计,在一定程度上丢失了自己的核心竞争力。而此次在骁龙820上,高通再次回归自主架构,虽然目前没有一个确定的消息,但笔者猜测Kryo架构是高通基于A57架构优化而来,毕竟骁龙810上高通对于A57、A53的设计累积了大量的经验。

对于为何要定制化内核,高通官方也给出了解释:定制化内核意味着不但能够满足用户的需求,同时也无需牺牲性能和电池的续航时间。更高性能与更长电池续航时间通常是相互冲突的,但这正是高通在第一代Kryo设计中考虑解决的问题。同时Kryo也是高通首款定制设计的64位架构CPU核心。而之前高通64位SoC均采用公版设计。性能方面,根据高通官方的数据来看,采用四核最高主频2.2GHz的Kryo架构的骁龙820性能相比于前一代产品提升一倍,而功耗则降低一倍。当然这一数据也和骁龙820采用了14nm FinFET工艺有关,我们后面也会给大家单独解读。

在这里笔者还想和大家说的是,不仅高通一直坚持采用自主研发架构,很多其他SoC厂商也纷纷摩拳擦掌。例如三星在前不久也发布了首款自主架构SoC——Exynos 8890。采用三星自主研发的M1架构。而骁龙820、三星Exynos 8890、麒麟950应该是明年旗舰的三款SoC芯片。骁龙820是否能够持续制霸?我们还需要等待评测机的测试才能最终见分晓。

14nm FinFET——功耗发热大幅降低

FinFET工艺诞生于上世纪90年代,当时美国政府认为有必要进行25nm以下工艺制程的研究。因当进入25nm以下会出现传统工艺栅栏无法有效控制漏电率的问题,此时美籍华人胡正明提出了FinFET技术和FD-SOI技术来解决漏电率的问题。其中FinFET工艺则是通过改造栅栏形态来控制漏电。其实芯片的总功耗P=Pswitch(电路联通时功耗)+Pshort(栅开关的功耗)+Pleak(漏电功耗)。所以在新一代的SOC芯片中,高通也采用了FinFET工艺。总体而言,ARM官方宣称基于FinFET工艺的A72核心相比28nm A15下降75%,相比20nm A57也有50%的下降。而考虑到此次高通采用自主架构,在功耗和发热方面很有可能控制的要比公版设计更完善一些。

目前业界FinFET工艺厂商包括台积电、三星、Intel、IBM等等,其中台积电和三星在智能SoC领域可谓针锋相对。很多友对于三星14nm FinFET工艺和台积电16nm FinFET+工艺之间的有何区别,两者是否存在性能差距比较关心。性能是否有差别还需要等到最终评测机的评测结果,但笔者在这里想给大家普及一下FinFET工艺的难点:晶体管数量提升50%,晶体管结构3D化带来的寄生效应,设计规则增长300%,离子污染带来的硅纯度不稳定和金属互联的不确定威胁等。这些都是造成FinFET工艺目前仍未完全普及的原因。而如果说三星14nm FinFET工艺和台积电16nm FinFET+工艺存在性能方面的差异,很有可能是在以上某项难点方面,两者控制不同所导致。

X12 LTE调制解调器——首款商用CAT12 Modem

之所以我们不把骁龙820称之为处理器而称之为SoC的原因在于处理器模块仅仅是骁龙820 SoC芯片中的其中一小部分。SoC芯片最重要的指标之一就是集成调制解调器模块,也就是我们常说的基带芯片。目前高通SoC芯片已经推出了包括X5/X7/X8/X10/X12等5代调制解调器模块。而骁龙820则搭载了最新的X12 LTE调制解调器模块。

随着4G时代的到来,国内三大运营商大有重新洗牌的架势。消费者也开始通过更换运营商来获得更好更快的络信号,全通也孕育而生。这也给SoC厂商抛出了更大的难题。动辄七模十几甚至二十几频段均需要被覆盖也考验SoC厂商对于信号处理的实力。并且由于4G络具有高频段、跳跃式的特点。当一个络频段收到干扰较多时就会出现下载和上传速度下降的问题。这时候载波聚合技术也孕育而生。以X12 LTE调制解调器模块为例:支持3频段20MHz下行载波聚合和2频段20MHz的上行载波聚合功能。也就是说能够同时使用3个频段进行数据下载,同时使用两个频段进行数据上传。理论下载和上传速度能够分别提升3倍和2倍。这也使得X12 LTE基带模块最终支持下行CAT 12上行CAT13传输速度,下行峰值可以达到600Mbps,上行峰值达到150Mbps。

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