近日,高通第三届骁龙技术峰会上展示了自己的新产品——骁龙 855,该芯片将成为下一代 Android 旗舰手机的标配芯片。 发布会现场介绍了这款芯片采用 7nm 工艺、带有 AI 计算单元、支持 5G 基带。 与会者大多很看好骁龙 855,而不少人也感兴趣于这款新的高通芯片能否成为苹果今年旗舰标配芯—— A12 仿生芯片的真正对手。虽然详细的跑分还要等产品上市才能得知,但已经有硬件网站和媒体提前做出了评论,认为骁龙 855 落后于苹果的 A12 仿生,前者甚至比后者落后了一年。 一、CPU 骁龙 855 具有四个性能核心和四个能效核心,其中一个性能核心被指定为主要核心,可以独立提供性能和能效。相比较下,苹果 A12 使用两个高性能核心和四个能效核心。 四个性能核心对两个性能核心,看起来骁龙 855 好像更有优势一些,不过在大多数用例中,移动软件通常只需要利用到单个核心,操作系统会在一秒钟内驱动后台任务,这就是为什么单核心跑分可以更真实地衡量移动设备的实际性能。 这一事实也促使苹果专注于更少的主要内核设计:A9 只有两个内核,A10 推出了两个性能核心和两个能效核心。自 A11 以来,苹果基本已经稳定了两个性能核心与四个能效核心配对的构架。根据 SPECint 2006 基准测试数据显示,苹果 A12 的表现平均比 A11 好 24%,性能提升最高可达 40%,单位能效比(即运算与耗电量对比)提高了 12%,单线程性能甚至比降频的英特尔 Skylake 处理器还要优秀。 骁龙 855 也是这么做的,通过专注于一个非常高性能的核心,整枚芯片获得了更持久的性能和更高的效率。高通在现场放出骁龙 855 与竞争对手在应用启动时间的对比图: 当然了,在打开应用程序上领先并不能代表这就是 CPU 的原始性能体验领先,因为可能只是芯片组本身调度程序和架构的作用。 外站 appleinsider 认为,尽管高通详细介绍了骁龙 855 CPU 核心技术的进步,它称之为有史以来最大的飞跃,性能比 845 高出 45%。但是,从上代跑分数据看,高通从 845 到 855 这么大的飞跃,似乎才堪堪能拉平与 A11 的差距,更不用说苹果最新的 A12 了。 二、GPU 骁龙 855 内置的是 Adreno 640 GPU,图形性能提升了 20%。听起来不错,但是苹果的 A12 的 GPU 提升或许更可怕,其图形性能比 A11 整整提高了 50%,峰值性能比上一代的 A11 高出了 61%。 通过 iPhone XS 和 XR 实际应用和测试,苹果 A12 在性能方面处于领先地位,采用骁龙 845 的三星 Galaxy S9 和采用 Adreno 640 GPU 的 Pixel 3 都被搭载 A12 新款 iPhone 完全甩在身后。 上一代对标中 845 图形处理就稳稳输给 A11,而 A12 在上代基础的大跨步提升,正显示了它的无比强大。 高通发布会上提到一个“Elite Gaming 系统”,与全球各大游戏厂商合作,专门为游戏优化了画面、音效、电池续航等体验。该系统包括 true HDR(超过 10 亿色)电影级分级调色、电影级色调映射、要求颇高的基于物理渲染(PBR),以及对 Vulkan 1.1 图形库的支持。通过软硬件的协同处理,达到 60% 的性能增长,以及 30% 的功耗降低,让游戏表现更加出色。然而,由于演示缺乏细节,导致很多人误以为新 GPU 如何如何支持基于物理的渲染(Physically Based Rendering 简称 PBR)来给游戏和 AR 添加真实感。 事实上,我们更倾向于这是一种软件方法,而非硬件技术。类似的软件方法苹果早在 2016 年的 iOS 10 的 SceneKit 中讨论,并在今年夏天将 PBR 开放支持,作为创建逼真 AR 场景的关键手段,内置于 ARKit 2.0 和 AR QuickLook 中,用于探索 3D 模型。 更重要的是,苹果在自己的图形处理方面还拥有独立驱动 Metal API 的优势,能够在与自己的图形 API 和 iOS 平台紧密集成的情况下,优化硬件图形性能。 这个优势不仅存在于 iPhone 硬件方面,闭环生态下管理的 iOS 平台和 App Store,反过来推动开发者采用 Metal。Android 阵营则没办法做到这一点。因此,即使骁龙 855 能够拿到不错的跑分成绩,安卓用户也很难在游戏或应用程序中体验到类似的高性能。 三、神经引擎 骁龙 855 包括一个专门用于加速 AI 相关任务的 Hexagon NPU,可以实现每秒超过 7 万亿次运算,希望能够给用户带来更实在的体验提升。高通宣称其 AI 的性能与前代移动平台相比可实现高达 3 倍的 AI 性能提升,而与华为麒麟 980 相比,性能提升最高可达 2 倍。 高通骁龙 845 处理器并没有独立的 NPU。2018 年 5 月,高通在骁龙 710上 推出过一个所谓 710 AIE 实现 AI 功能。但 710 的 AI 能力并非通过独立的神经网络单元,而是通过软硬结合方式提供 AI 方案。 苹果早就在 A11 仿生芯片上搭载了神经网络引擎,在 A11 的成功基础上,A12 的神经引擎处理速度更为惊人,A11 的神经网络引擎只有两个核心,A12 将其增加到 8 个,每秒可执行 5 万亿次运算,A12 的 CoreML 开发库的学习能力是上一代的 9 倍,但其功耗却只是上一代的 1/10。 等到 2018 年 12 月姗姗来迟的骁龙 855 也没能配上独立的 NPU。高通走了不一样的路,选择在 DSP 集成一个全新设计的 Hexagon 张量加速器(HexagonTensorAccelerator,HTA),与四个 Hexagon 向量扩展内核、Adreno GPU、Kryo 485 CPU 共同组成人工智能引擎。 而这个时候,搭载苹果 A12 仿生芯片的 iPhone XS/XR 系列早已初具市场规模。机器学习依赖于平台铺开的大小和学习训练的积累,这一方面高通确实已经落后了。 四、连接 骁龙 855 集成骁龙 X24 LTE 调制解调器,支持千兆比特 4G 连接,下行速度可以达到 2Gbps,理论上比使用英特尔 XMM7560 调制解调器的最新 iPhone 快两倍,上行速度能达到 316 Mbps。当然,这是理论速度,实际还要取决于真实网络连接速度。 高通现有的 X20 调制解调器(用于三星 Galaxy Note 9)已经声称比最新款 iPhone 的 1Gbps 调制解调器具有理论上 20% 的性能优势。但是在现实,三星用户并没有达到接近 1.2GB 的下载量。在 10 月份由 PC Mag 进行的测试中,搭载 X20 基带的 Note 9 比搭载英特尔 XMM7560 的 iPhone XS Max 略有优势,不过并不明显。 在美国的运营商测试中,Note 9 平均下载速度 43.2Mbps,iPhone 的平均下载速度 38.9Mbps,这是用户难以注意到的差异。在加拿大,这两款手机的平均下载速度分别为 97.7Mbps 和 85.4Mbps,差别可以忽略不计。所以连接性如何最终还得看实际网络速度,作为通信巨头高通的优势项目,X24 基带性能必然优于 iPhone 的英特尔基带,这点必须承认。 骁龙 855 被高通重点吹捧的是 5G,但该芯片内部集成的调制解调器并不支持 5G,还需要配合外挂的骁龙 X50 调制解调器。不管怎么样,搭载骁龙 855 的安卓旗舰手机还要到 2019 年才能普遍上市,而 2019 年,用户使用的网络依然以 4G 为主。 苹果计划在 2020 年开始发售支持 5G 的 iPhone。 五、市场 高端芯片依赖于高端旗舰手机市场,这一点对于骁龙系列和 A 系列都是一样的。 得益于苹果每年销售超过 2 亿部的高端手机,其高端芯片开发和应用一直很有保障,苹果已经在最近两次 WWDC 活动上列出了推动商业 AI 和 ML 开发所需的所有计划,然后通过 iOS 更新将它们推广到数千万 iPhone 用户中,使得第三方能够跟它的脚步,创建有价值的、安全的设备使用功能。 安卓则是另一番情况,第三方在 Android 上推出新的 AI 和 AR 功能受到绝大多数中低端机的影响,这些手机根本无法真正进行高级处理,包括谷歌自己的 Pixel 型号或三星的 Galaxy S9,也都被这些中低端产品所拖累,三星手机销量大幅下滑,也是高端机型受到的打击最为严重。 骁龙 855 注定为少数高端智能手机提供服务,但这些产品的销售量远低于 iPhone,甚至还要面对“消费者手机价格上涨——消费者手机保留周期延长——智能手机全新需求的剩余来源减少”这一普遍市场现象,这对高通来说是一个可怕消息,更可怕的消息是,已经有更多手机制造商开始像苹果一样走芯片自研的道路。 三星多年来一直在构建自己的 Exynos 芯片,甚至开始在某些型号中集成自己的调制解调器。智能手机市场仍处于增长态势的中国,高通的各种基本竞争对手比如联发科——正在消耗高通公司中低档的业务。今年秋天,华为推出了搭载麒麟芯片新旗舰手机,这是高通和苹果之前面市的首批 7nm 芯片。 也就是说,现在全球三大智能手机生产商——占所有手机销量的近一半——已经专注于其内部芯片,并且不打算向高通公司支付新一代高端处理器的费用。像芯片研发这么烧钱的事,只有充足的资金来源才能维持下去,目前难以预测能够推动智能手机市场中高通的高端芯片数量增加的力量到底有多少,反正情况不容乐观。可以说高通在骁龙 845 之前,像骁龙 821 等产品都是具有行业领先优势的,这是事实。但是从高通骁龙 845 开始,高通在移动芯片上开始落后于苹果、华为也是事实。