現在的電腦處理器這麼厲害,為什麼不用電腦 CPU 做手機晶片呢?

不知道有沒有機友想過一個問題:

現在的電腦處理器這麼厲害,為什麼不用電腦 CPU 做手機晶片呢?

為什麼?

看到這個問題的時候,機哥幾乎脫口而出說了幾個答案。

X86 和 ARM 指令集不同、電腦 CPU 設計的電源不同、電腦 CPU 的尺寸也放不進去手機。

然後逮著功耗再一頓分析。

現在的電腦處理器這麼厲害,為什麼不用電腦 CPU 做手機晶片呢?

不過,今天我們要講點不一樣的。

電腦的 CPU,放進手機裡已經不夠用了。

在機哥剛搞機的時候,處理器這三個字,CPU 這仨字母基本就代表了手機的晶片。

架構、效能、工藝,以前手機廠商就聊這麼些東西。

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後面慢慢的,手機遊戲和拍照愈發重要,GPU 和 ISP 也就加入了戰場。

接著是 AI、連線性以及各種體驗相關的內容。

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總而言之,現在處理器的工作已經發生了天翻地覆的變化,它已經不再是 CPU+GPU 了。

舉個例子,安卓手機裡幾乎最常見的高通驍龍。

機哥還記得,早年間有一款處理器應該是叫 MSM6245。

更早一些的 ASIC 晶片組還可以追溯到 CDMA 時代。

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那會兒,這顆處理器真的只有 CPU 而沒有 GPU 這個東西。

CPU 用的是 ARM 926EJ-s 架構,很多機友可能聽都沒聽過。

這款晶片在 2005 年公佈,2006 年出貨。

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比我們比較熟知的驍龍 S1 還要早一年。

驍龍 S1 最早可以追溯到 2007 年的 MSM7225。

ARM v6 架構、單 CPU 核心設計、65nm 工藝、320MHz 的 Hexagon QDSP5,也還沒有整合 GPU。

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逐漸的,驍龍處理器從開始的僅有 CPU,進化成一顆完整的,同時具備 CPU、GPU、基帶這些核心的晶片。

比如 2008 年的 QSD8250,1GHz Scorpion CPU 核心、Adreno 200 GPU,支援 UMTS 並向後相容 HSPA、GSM、EDGE、GPRS 等。

機友還記得 GPRS 嗎?

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不過,從目前檢索到的資訊來看。

高通官方網站對 QSD8250 以及同系列驍龍 S1 晶片配置的記載也依然很簡單。

高通官方網站的驍龍 S1 規格

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QSD8250 集成了升級的 Hexagon QDSP6,一個 600MHz 的 DSP。

另外就是支援 USB、藍芽和 WiFi 這些。

因為,那會兒大家最關注的仍然是 CPU。

而隨著技術的積累,目前的驍龍8 介紹頁面已經變成了這個樣子:

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滿滿一整頁,比第一代處理器不知道多了多少新技術和功能點。

現在,要說清楚一個「處理器」也就不只是 CPU、甚至包括 GPU 那麼簡單了。

不只是 CPU 和 GPU

以新的驍龍8 為例,CPU 和 GPU 大家都很熟悉了。

今年驍龍對 CPU 和 GPU 還特意做了簡化,僅顯示 Kryo CPU 和 Adreno GPU,不再顯示型號。

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至於其它部分,現在的介紹就要豐富得多。

由 DSP 發展而來的 Hexagon 處理器,併入了

高通 AI 引擎

裡,這套 AI 引擎還有不少新特性。

從 06 年的 MSM6245 開始,高通就在晶片裡塞下了一個 DSP 核心。

到了兩年後的驍龍 S1,Hexagon DSP 也還是一個專注於語音和簡單音訊解碼播放的低功耗數字訊號處理器。

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現在的 DSP,早就進化咯。

在大家都追求 AI 的那年,全新 Hexagon 處理器成了高通 AI 引擎的核心,也就是SOC裡「大腦」源動力的主要來源之一。

它可以和 CPU、GPU、ISP 等關鍵核心協作,提供 AI 算力的支援。

舉個例子,當你拿起手機要拍照的時候,Hexagon 處理器會介入這個過程,判斷手機當前的場景並調動演算法把照片拍好。

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這個大家應該有點印象吧?

手機裡 AI 識別拍照的演算法,大概就有 Hexagon 處理器參與運算。

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高通 AI 引擎還能識別你的聲音狀況,建立模型分析你的健康風險。

也能基於 AI 自然語言處理,增強你的人工智慧助手錶現。

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而要讓高通 AI 引擎和不同元器件之間的溝通順暢,就需要

Sensing Hub

增強連線效能,進一步降低功耗。

它像是你身體裡的血管一樣,連通著每一個器官。

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此外,和 AI 引擎協作的

ISP 影象處理器

也有了功能上的變化。

目前來看,驍龍 8 的 Spectra ISP 支援同時執行的感測器數量更多,本身 ISP 的數量也提升到了 3 個,效能更強。

現在的 Spectra ISP 支援高達 18bit 的相機資料獲取,支援每秒 30 張照片的多幀合成。

夜景槓槓好。

現在的電腦處理器這麼厲害,為什麼不用電腦 CPU 做手機晶片呢?

不過!

實際上它和以前的 ISP 沒有太大的功能上的變化,都是用於拍照時對影象資訊進行處理的。

主要是效能更強,算力更高,拍出的效果更好。

比如夜景,隨著 ISP 算力升級,我們能在更短的曝光時間裡拍出更亮,且夜空更純淨的照片。

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比如大光比的場景,更強的算力支撐下 HDR 演算法可以合成更多幀照片,同時提升亮部和暗部的表現。

今年手機廠商不升級感測器,甚至倒退,都能獲得更優秀的拍照效果,其中就有 ISP 效能提升的功勞。

除了算力升級,高通在 ISP 上也推出了一些新的玩法。

驍龍8 加入了一顆新的低功耗

全時線上 ISP

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這個低功耗 ISP 晶片可以一直執行著,透過本地化功能識別使用者的活動和周圍環境做出反應。

這個 ISP 的其中一項潛力,是讓你的攝像頭在你不開啟相機的時候,快速識別出它面向的掃碼機器,開啟相應的二維碼。

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它也可以在你沒有開啟攝像頭的情況下,識別出可能在窺屏的人,進行隱私防護或者提醒。

這都是新的 ISP 帶來的新功能。

這麼理解,其實 ISP 就是處理器裡的「眼睛」。

現在的電腦處理器這麼厲害,為什麼不用電腦 CPU 做手機晶片呢?

除了搞相機的、搞效能的、搞 AI 的,驍龍8 裡面還整合著三組決定手機體驗的東西。

一個是

調變解調器-射頻系統

,一個是

WiFi/藍芽系統

它們,就是耳朵和鼻子,決定著你的手機能不能獲取到外界傳來的訊息。

現在的電腦處理器這麼厲害,為什麼不用電腦 CPU 做手機晶片呢?

這兩個決定你手機 WiFi、藍芽、資料網路連線的關鍵元器件,其實也在晶片組裡頭。

(當然啊,手機廠商設計的天線和揚聲器也很重要的)

以驍龍 8 為例,它採用了驍龍 X65 5G 調變解調器-射頻系統、FastConnect 6900 移動連線系統。

這倆東西決定著你的網速能跑多快,決定著你的藍芽能和什麼裝置連線,決定著你的藍芽音訊質量。

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對了,高通近期還發布了最新的驍龍 X70 5G 調變解調器和射頻系統,首次整合 AI 處理器。

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Wi-Fi 方面也有創新,之前機哥也聊過高通全新的 FastConnect 7800。

它是首款支援Wi-Fi 7的移動連線系統。

複習一下 WiFi 7 特性:

超高的上下行速率

超低的時延

更多的裝置同時連線同時傳輸

更穩定的網路,單裝置連線多頻段等新功能

這些特性你的手機能不能實現,晶片裡的基帶也起了決定性的作用。

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最後一個是安全處理單元,這玩意兒也是在晶片裡頭的。

以驍龍 8 為例,它採用了專用的信任管理引擎

(Trust Management Engine)

、還有專門儲存安全資訊的安全處理單元

(SPU)

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它包括以前提過的 TrustZone,也包括各種增強交易安全的信任管理系統。

簡單地說,它就像是晶片裡面的一個保險庫,可以從硬體上讓你的資料更加安全,不那麼怕被入侵。

配套這些安全處理單元使用的,有一大堆的軟硬體技術。

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說到軟體技術,其實現在的「平臺」本身也有很多用來協調多個元器件的技術。

還是以驍龍8 為例,為了協調 CPU、GPU、音訊、網路這些影響遊戲體驗的元件,高通推出了 Snapdragon Elite Gaming。

這個特性包括了超過 50 項的最佳化,對觸控、色彩、顯示質量、渲染能力、功耗進行全面的提升。

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比如,Snapdragon Elite Gaming 支援 Adreno GPU 的影象運動引擎,可以在遊戲中的運動過程裡生成更多幀。

足夠多的幀數能讓遊戲變得更加穩定。

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Snapdragon Elite Gaming 還支援可變解析度渲染,可以在同一個場景用不同的渲染方式渲染畫面。

它有點像是相機裡的畫素多合一,可以把四組畫素合併著色,在大幅提升渲染效能的同時,降低 GPU 工作的負載,提升遊戲幀率和穩定性。

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從今年驍龍8 的表現就能看出,有些時候直接用高通自帶的效能排程方案,遊戲體驗可能還會更好。

除了遊戲,音訊也是。

廠商沒吹,可能大家也沒有怎麼關注音訊這一塊。

以驍龍8 為例,高通做了一套叫做 Snapdragon Sound 驍龍暢聽的技術。

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這個技術就包含了提升無線耳機音質的 aptX 無損技術、提升通話質量的 aptX Voice 技術、提升音訊延遲表現的 aptX Adaptive、基於 AI 進行降噪以及提升高動態範圍記錄的 Aqstic 技術。

舉個栗子,剛釋出的黑鯊遊戲手機和黑鯊耳機,都是支援驍龍暢聽的。

黑鯊鳳鳴真無線藍芽耳機降噪版的 24-bit 96kHz 取樣、85ms 低延時表現,及其獲得的 ANC 綜合降噪 A 級認證,有驍龍暢聽的功勞。

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顯然,這個 Snapdragon Sound 技術是一個更全面的,面向端到端音訊連線和無線音質表現的東西。

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同樣的技術在驍龍8 裡面還有很多,機哥就不一一介紹了。

總而言之,現在的「處理器」其實就真的像是他們自己改的名字一樣,變成了一個「平臺」。

它不只是以前說的 CPU 和 GPU,而是一個決定著手機通話質量、拍照質量、網路質量、藍芽質量、遊戲、顯示、音質、安全這些所有體驗的平臺。

現在的電腦處理器這麼厲害,為什麼不用電腦 CPU 做手機晶片呢?

憑著記憶,機哥找到了當初高通 MSM6245 的官方新聞。

那會兒,高通對它的介紹還是比較簡單,聚焦在基帶和多媒體功能。

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而現在的驍龍8 Gen1,強調的特性已經非常豐富。

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現在的電腦處理器這麼厲害,為什麼不用電腦 CPU 做手機晶片呢?

這些不斷積累的技術,還產生了另一種變化。

先不說電腦處理器的廠商進軍手機行業,這些手機上的「平臺」們,反倒是開始反向進軍其它行業了。

進擊的平臺們

就還是我們聊到的高通,你猜高通的家業都有哪些?

手機的移動平臺、手機的音訊編解碼晶片、手機的基帶?當然是有的。

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從這個「音訊編解碼晶片」,你應該能猜到另一個 —— TWS 耳機等音訊終端的晶片。

有,高通 S3 高通 S5 系列音訊平臺。

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從手機發散一下,膝上型電腦、平板電腦。

這倆也有,驍龍 8cx、7cx、7c 系列計算平臺。

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另外還有掌上游戲機,驍龍 G3x 系列遊戲平臺。

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接著是可穿戴裝置,像手錶這些,有 Snapdragon Wear 平臺。

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智慧家居有 APQ 、HomeHub 系列平臺。

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面對汽車的平臺,有驍龍 Auto 5G/4G 調變解調器、snapdragon Ride 等汽車平臺、QCA 系列藍芽系統、C-V2X 晶片組等等。

現在的電腦處理器這麼厲害,為什麼不用電腦 CPU 做手機晶片呢?

還有智慧家居、XR、機器人等等等等的行業,你都能在同一家晶片廠商的產品裡找到解決方案。

其實每一家廠商都是如此,越是在業內領先的廠商越是能構建出屬於自己的強大生態和平臺。

無論是處理器平臺還是放眼整個生態,「晶片」,其實早已不是多年前可以用一個簡單的 CPU、GPU、處理器這些來衡量的咯。