主流移动芯片盘点 架构与制程决定成败

ldxd520@tom.com

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三星S6、HTC One M9等旗舰机型的如约而至让2015年手机行业弥漫着浓浓的火药味。作为操作体验的重要决定因素，处理器性能很大程度上决定了用户能否用上流畅稳定的智能手机。然而不知不觉中，如今剩下的主流移动芯片可以说是寥寥无几。
过去的一年里，你会感觉到移动处理器发展速度有明显的放缓态势，虽然少有的几个活跃分子例如高通、三星、联发科等都在不断的推出新型号CPU，但从我们实际对相关机型的评测来看，其性能提升并不算太明显。
尽管如此，我们还是发现了一些潜藏在移动芯片发展阶段中的突破点，比如iPhone 6、iPhone 6 Plus搭载的A8处理器以及谷歌最新材料化设计Android L所支持64位处理器带动了智能手机与移动应用的进化。本文我们就来探讨一下移动芯片的现状与未来。
芯片：新品多，但性能差别不大

                               
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伴随着旗舰机型的相继发布，幕后移动处理器角逐也随之展开。可以看到的是，当今仍然是高通称霸，但三星、联发科、英伟达、英特尔也都在按照自己的节奏推陈出新。
高通810的问世可谓是一波三折，现在已知LG G Flex 2、HTC One M9、小米Note等机型都搭载了这枚处理器。骁龙810采用20nm制造工艺与big.LITTLE架构，包含四核Cortex A57以及四核Cortex A53低功耗核心，支持双通道1555MHz LPDDR4内存以及基于多核心优化的任务调度。从外媒测试的各项跑分数据来看，骁龙810的表现与三星Exynos 7420处理器持平，其中Adreno 430图形处理器的运算能力较为突出。一般来说，旗舰级Android手机会采用骁龙810芯片。
虽然在市场份额上不及高通骁龙，但三星Exynos处理器的发展也是有目共睹。三星刚刚发布了采用14nm工艺的Exynos 7420，并将其使用在了旗舰机型S6、S6 edge身上。Exynos 7420采用了big.LITTLE架构，内部集成了四颗主频为2.1GHz的A57核心以及四颗主频为1.5GHz的A53低功耗核心，兼顾性能与功耗，图形处理器则为ARM Mali-T760 MP8。
另一个竞争者则是英伟达的Tegra X1，采用20nm工艺，内部同样为Cortex A57+A53架构，使用英伟达最新的Maxwell架构图形处理器，相比之前的K1提升明显。这次Tegra X1支持eMMC 5.1闪存、64位LPDDR4内存。从规格上来看，如果你看中的是设备在游戏方面的表现，显然选择Tegra X1是对口的。
联发科目前较为高端的64位处理器包括MT6572以及MT6795，前者采用了八核Cortex-A53核心以及Mali-T760 MP2图形处理器，这与骁龙400系列处理器定位接近，但是图形处理器能力却稍逊一筹。至于MT6795则集成四颗Cortex-A57核心与四颗Cortex-A53核心，图形处理器则为中端的PowerVR G6200。
联发科在高端市场的表现并不算强劲，这应该算是联发科目前面临的最大问题。不过好在联发科在中低端市场尤其是国内市场占有率很高。很多千元价位的智能手机随处可见搭载联发科处理器，性能表现虽然算不上惊艳，但也绝对够用。
最后也不能忘了PC处理器霸主英特尔，然而在移动芯片领域，英特尔还并不具备足够强大的能力和以上提到的竞争对手抗衡。目前英特尔最新的工艺的Merrifield凌动Z3560与Z3580芯片已经正式发布，有望在今年上半年推出整合通讯模块的芯片。
移动处理器发展到今天，其实在性能上已经很难角逐出谁到底是绝对的霸主。各家芯片厂商比拼的更多是在工艺、功耗、定制架构、扩展性等方面。尽管今年你可能会认为移动芯片性能已经遇到瓶颈，但当智能手机屏幕分辨率提升以及大型软件、游戏对设备性能需求提升之时，就仍然需要性能更强大的移动芯片来保证操作流畅性。
差异：“八核”也要辨别真假

                               
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现在市面上的移动芯片其实是层次不齐的，不同定位的产品却打着四核、八核的旗号吸引消费者，很多人也迫切想知道，这其中到底有多大的差别？答案是，性能差别并不大。
四核处理器其实是四颗核心共同运作的，而八核芯片却分为两种。一种是“双四核”，这种虽然存在八颗核心，但不能同时工作。低功耗的四颗核心往往是以省电为目的推出。另外一种是真八核，也就是可以八核心同时协同工作的。
不容否认的是，未来八核心是个趋势，就像是双核过度到四核一样。但拿我们平时评测的产品体验来看，尽管八核处理器的跑分成绩更高，但在使用中这种差别很难被用户所察觉到，而用户更加关注的其实是性能与电量的一个平衡点，因此现阶段如果你看到有些厂商打着八核当卖点的话，那你可要火眼金睛看清楚它是否营销成分更大。
如今已经有消息出处ARM与高通已经在加速研发下一代智能手机芯片，不过有关于全新ARMv8架构处理器的争议很多，新处理器的确可以带来更高的主频甚至消耗较少的资源，但移动处理器工艺、体积更是起到决定性作用，从某种角度上来说，这才是移动芯片的未来形态。
架构：ARMv8.1-A安全性更高

                               
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看过了移动芯片行业的现状之后，我们再放眼看看未来行业的走向是什么样。现在有传言称，ARM为ARMv8.1-A架构增加了部分功能，此前苹果A8处理器以及Android手机芯片很多采用的是ARMv8-A架构，而升级后在安全性以及性能上会有提升。
要知道的是，更新的架构在服务器上的提升要比智能手机这种小规模的产品要明显的多。这也表明ARM的野心其实更多是要在服务器芯片市场寻求一席之地，目前已知的是，首批基于ARMv8.1-A架构的测试芯片会在明年问世。
但不能忽略的是，一款移动芯片内核中引入新功能其实需要数年的时间，因此短期来看，我们身边可能更多出现的是那些基于ARMv8-A的64位芯片。
工艺：芯片体积缩小降低功耗

                               
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作为核心技术最重要的环节，移动芯片尺寸可以决定硬件本身的能效表现，比如更好的利用设备内部空间或是增加点触续航等等。
一般谈及移动芯片的工艺，你一定经常会关注到nm这个计量单位，它其实是代表了CPU和GPU中每个晶体管的体积。晶体管尺寸的减小以及内部结构的紧密理论上是可以带来更低的能耗。尺寸减小就意味着每个芯片中使用的硅原料会减少，这导致生产成本也会随之降低。
回到产品身上，你会发现智能手机衍变过程中，移动芯片的尺寸一直都在减小着。2008年推出的T-Mobile G1，当时搭载的65nm的高通MSM7201A处理器，同样采用65nm芯片的机型还包括Nexus One、摩托罗拉Droid。此后2010年，英伟达带来了采用40nm工艺的Tegra 2芯片，同时骁龙S2以及三星Exynos处理器也都采用了45nm工艺。
而近两年来，移动芯片工艺则维持在了28nm上，代表芯片有骁龙805、Tegra K1，这从侧面反映出移动芯片制造工艺的发展速度正在放缓。而去年开始，移动芯片工艺被提升到20nm，例如A8处理器iPhone 6、Exynos 5433的Note 4等等。直到今年MWC上，三星Exynos 7420的推出将移动芯片率先带入到14nm工艺，超越了骁龙810的20nm工艺。
总结：平衡性能与续航更重要
手机行业发展的这些年带动了移动芯片产业的向前，从最初的单核、双核到今天的四核、八核，核心数增加的背后是移动芯片工艺制程、架构的衍变。尽管硬件配置的性能提升已经不再明显，但为了保证产品操作体验的流畅性和稳定性，移动芯片要优化之处还很多很多。在我看来，性能其实并不是最终所追求的目标，这有可能会导致设备工作时出现过热现象，而最终如果能达到一个性能、功耗、续航之间的平衡点或许才是芯片厂商们在接下来的时间里仍然需要完善的。

wesley