年终手机SoC盘点:多媒体性能成厂商必争之地!

2017-04-11 16:04 出处:PConline原创 作者:黄瓜君 责任编辑:kuangweijun

  【PConline 杂谈】据IDC的一份报告显示,在2016年,全球智能手机总出货量约为14.5亿部,年增长率仅为0.6%,而预计2017年全球智能手机出货量依然维持较低的增长,出货量预计在15~16亿部。年增长率的放缓,则意味着不少手机市场(像欧美、大陆)已经较为饱和,智能手机在这些地区已经得到了普及。

手机SOC年终盘点

  智能手机在近几年的迅速普及,离不开它自身功能上的丰富,而硬件配置作为功能得以实现的基础,其性能的好坏直接影响到了用户的体验。因此,从表面上看来,16年手机厂商的产品之争,归根到底还是内里硬件配置之争。

OpenSignal调查数据:2016年LTE网络覆盖率方面,韩国和日本遥遥领先,分别达95.7%和92%。美国排名第十,覆盖率为81.3%。中国以73.8%排名第19位。

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  处理器作为智能手机的“大脑”,它的性能直接影响到整机的表现,从16年第三季度的调查数据看来,安卓机型当中高通、联发科、三星、麒麟四大品牌依然是手机处理器的“四巨头”,分别占据了39.87%、30.42%、20.53%以及8.94%的市场份额,而考虑到国内市场下半年有不少机型都卖得特别火(像R9s、X9系列),加上骁龙821/820的持续高关注度、Mate 9的上市。估计高通、麒麟的市场份额还会有所提升。

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  具体到市场定位方面,高通的骁龙821、骁龙820一直都受到旗舰手机/高性价比手机的欢迎,加上麒麟处理器不会向华为以外的其他手机厂商授权使用,而三星Exynos也仅授权给魅族(还是后来的事)因此骁龙821/820在旗舰市场有着绝对高的市场份额。而联发科方面,Helio X25/X20虽然拥有十核心的设计,但因为GPU/综合效能方面稍微欠缺,在旗舰手机市场只有魅族PRO系列在使用。

  到了中端市场,骁龙653、652、650则是高通的主推产品,得益于新架构的使用,在性能上能够满足大部分使用场景。千元机方面,常见的处理器有骁龙625、Helio P10,还有少部分的骁龙430、Exynos 7870,麒麟650等等。

为了兼顾功耗,多核心成主流设计

  如果说前几年的双核心、四核心设计是为了提升处理器的峰值性能,那么近一到两年的8核心设计则更多是为了在性能以及功耗上取得平衡。

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  就拿ARM的big.LITTLE架构来说,现在不少处理器都采用了大核+小核这种常见的双丛集核心设计,像麒麟960的A73+A53、骁龙653的A72+A53、Exynos 8890的M1+A53,而即将搭载在手机上市开售的骁龙835也同样采用了双丛集核心思想,只是它们主要从频率上去区分,核心架构均为Kryo 280。而iPhone方面更是首次采用了4核心设计的苹果A10,只是它的两丛核心相互独立,根据任务负载独立运行,有点像前些年的Exynos 5410。

  把多核心玩到极致的肯定少不了联发科,Helio X25/X20均采用了三丛集共10核心设计,通过MCSI互联总线进行连接,CorePilot 3.0算法进行核心的调度。对于动则10核心(甚至更多)的设计,其实ARM一直在背后默默地推动,就像先前的CCI-500、CCI-550的发布,都让SoC里面最多支持到四丛集16核心;六丛集24核心。当然受限于手机SoC面积、功耗发热等因素,这样高规格的超多核心设计我们只能在服务器领域看到了。

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  另外,随着定位极致效能,面积更小的Cortex-A35发布, 2017年我们有望看到A73+A35甚至A73+A53+A35这样架构的多核心手机处理器。

ARM官方:Cortex-A35核心可以做到A53 80%~100%的性能,另外在相同制程工艺下A35的的芯片面积只有A53的75%,而功耗则只有A53的68%。

体验为王,处理器更着重多媒体性能

  随着消费者对智能手机的功能提出了更多需求,手机厂商针对不同市场推出了更多差异化的机型,例如主打拍照的配备了更强的传感器/镜组,甚至采用双摄像头设计。而配置上的丰富离不开处理器对这些技术的支持。

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  2016年,包括高通、联发科、麒麟在内的处理器厂商都更着重产品的多媒体性能,像骁龙处理器内置了Spectra双核ISP,联发科Helio内置了Imagiq,都为双摄像头提供了良好的支持,而最新麒麟960的ISP也着重优化了双摄景深信息的处理。如今,手机拍摄性能的提升不再只依靠传感器、镜片组等零部件,处理器厂商通过对ISP的优化,从镜头数量/型号的支持、对焦方式的支持再到光学/电子防抖、夜间控噪等多个方面提升了手机的拍摄性能。

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  值得一提的是,高通骁龙821、麒麟960都着重提升了处理器的音频编解码性能(相信这些技术会逐渐下放到中端甚至入门级别的处理器),像骁龙821的Aqstic、麒麟960的Hi6403,这些内置音频模块的输出参数(底噪水平、TND等等)都有着相当不错的表现,虽然与独立DAC+AMP/Codec芯片之间还有不少距离,但它们的出现免去了手机厂商匹配不同音频芯片之间所造成的成本。在不追求极致音频性能的前提下,这种与处理器配套使用了音频技术就是满足用户对手机音频体验需求的最佳解决方案。

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  另外,处理器对手机的显示性能也有了优化,例如支持2K甚至4K分辨率的屏幕、色温/亮度随着环境自动调节、滤蓝光技术、4K视频回放、帧数补偿减少画面拖动(提高视频体验、适配VR)等等。处理器正在全方位地优化智能手机的多媒体性能。

先进制程(14/16nm)下放主流平台

  近年来各行各业都提倡节能减排,估计这是明白了环境污染、资源短缺会促使我们更快呵呵哒。而处理器、半导体行业又何尝不是这样呢?

  当年骁龙810因为20nm的制程吃了不少苦,而Exynos 7420则凭借着14nm制程(还是最早的LPE版本)成功地在智能手机市场大放异彩。消费者、手机厂商、处理器厂商都明白到了先进制程的重要性。

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  在2016年,定位旗舰的处理器除了Helio X25/X20之外,均使用了14/16nm制程。像14nm的骁龙821/820、Exynos 8890、16nm的麒麟955/950。让人惊喜的是14/16nm在今年下放到了中端处理器,像14nm的骁龙625/Exynos 7870、16nm的Helio P20/麒麟655/650,它们凭借新制程工艺加上本来就不热的A53核心,在功耗/发热上相当出色。

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  到了2017年,将有大部分的中端处理器会用上14/16nm制程,而像苹果A11、骁龙835、Helio X30这样的旗舰处理器则会用10nm,入门/老中端处理器像骁龙400系列、联发科MT6753/6752则依然会使用成本较低产能充足的28nm制程(含HKMG/ Poly/SION工艺)。然而最近有消息显示,无论是台积电还是三星的10nm制程良品率都偏低,可能会影响对应处理器的量产出货,加上台积电的10nm产能还要满足苹果A11,因此Helio X30估计会面临较大的挑战。

主流基带支持全网通,载波聚合必不可少

  2016年,基本从入门到旗舰的所有手机都支持了全网通功能(除了魅族的PRO 6 Plus),这是因为包括高通、联发科、麒麟处理器集成在内的基带都支持了全网通,而三星Exynos系列依然要外挂高通基带才能实现全网通功能,否则只能移动/联通双4G。

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  随着LTE网络的大范围覆盖、网络直播、云服务的爆发式增长,上行/下行载波聚合成了手机基带不可缺少的技术。这当中下行载波聚合已经全面普及,即使是入门级的处理器也支持双载波聚合,在旗舰处理器当中甚至出现支持3载波聚合,达到Cat.12级别的。

  然而上行载波聚合还没有全面普及,相信踏进2017年,手机应用对网络上传需求将会更高,上行载波聚合也会因此得到全面普及。当然,除了基带支持之外,RF、PA、机身天线的设计/选用也会影响到最终的网络性能。

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  另外,在2016年我们听到不少上游芯片厂商都提及了5G网络这个概念。据了解,5G NR现在处于R14研究项目阶段,到了2017年3月份则会进入工作项目阶段,很多关键技术的选型、参数配置和具体设计方案的定型都会在这个时刻进行敲定。大概是2018年9月份左右,这些技术方案就可以交给一些厂商进行生产和设计自己使用的系统,而基于3GPP 5G NR R15的商用部署大概在2019年下半年。

2017年,手机处理器领域的几个关键词

  1.AR2.人工智能3.安全防护

  有数据显示,2020年AR市场收入规模有望达到1500亿美元。如果说2016年AR产业迎来了突破性的拐点,那么2017年理应有更多硬件/软件应用到AR技术。就智能手机而言,现在支持AR的机型并不多(印象中只有联想PHAB2 Pro以及即将发布的ZenFone AR),而且在功能上也略显鸡肋,但随着AR自身技术的发展,第三方软件服务的增多,支持AR的手机将会越来越“吃香”。

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  AR在手机上的应用,需要依赖到处理器中较强的CPU、GPU性能,而手机上的“第三只眼”(AR摄像头)、重力感应/陀螺仪等传感器则要调用到处理器当中的DSP模块、GPU核心等等。在2017年,相信处理器厂商都会对AR技术有相对应的优化。

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  而随着Android 7.0的普及,“人工智能”、“机器算法”成为了IT界的热词,通过学习用户的使用习惯,或者感知用户所处的时间、环境,去提前调用硬件/软件资源。让手机处于常感知状态就需要一个功能更强的低功耗协处理器,用于学习用户的使用习惯以及处理各种传感器的数据,减轻CPU的工作量,做到常运行+极低功耗。

  另外,手机处理器的安全防护功能在2017年,乃至未来都是发展的重点,智能手机作为移动金融的一个快捷通道,有一套安全规范为基础显得相当重要。看回2016年,手机领域较好的安全防护解决方案依然是内置了独立的第三方安全芯片,虽然在安全性上面得到了保障,但外挂芯片的方式增大了手机厂商在硬件、软件上的适配难度,难以大范围推广。

DCCI数据:到2017年,中国移动支付用户规模预计将会接近4亿,较2016年增长80%左右,手机支付安全成为了不得不面对的问题。

  在未来,最好的解决方案当然是把安全芯片内置在处理器当中,让移植/破译的难度更大,厂商适配的成本更低,暂时来说麒麟960内置的inSE安全模块起了个好头。处理器有了内置的安全模块,银行等金融企业给予相应的安全规范让这些模块获得认证,才能更大范围地保障到智能手机用户的财产安全。

  文章的最后,当然还是希望像麒麟、展讯、瑞芯微这样的国内芯片厂商能崛起,让我们用上更多属于自己的东西。

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