透过骁龙750G 浅析主流移动平台的缩水现象

2021-02-06 10:19:45 电脑爱好者 2021年3期

同一個时代的家族兄弟

高通在最近一年来发布了多款5G/4G移动平台,其中5G平台包括2019年底发布的骁龙765(2019年12月量产上市)和骁龙865(2020年初量产上市)、2020年6月发布的骁龙690(截至2021年1月仍未量产)、2020年9月发布的骁龙750G(2020年11月量产上市)以及2020年12月亮相的骁龙888。我们可以将骁龙865、骁龙765、骁龙750和骁龙690视为同一个时代的家族兄弟,通过对它们之间的规格和功能比较,不难发现高通对高中低端芯片定位的划分逻辑。

工艺和封装设计的关系

在上述四兄弟中,就工艺水平来看最先进的并非旗舰级的骁龙865(7nmDUV),而是骁龙765系列(7nm EUV)。此外,骁龙865还采用了外挂骁龙X55基带芯片(调制解调器)的设计,需要占用手机PCB主板上的额外空间(图1),存在相对更高的耗电量。究其原因,就涉及到芯片制造过程中对时机、定位、成熟度、成本以及产能等因素的综合考量了。

骁龙X50、骁龙X55和骁龙X60基带芯片分别于2016年10月、2019年2月和2020年2月亮相,它们都早于与其搭配的骁龙855、骁龙865和骁龙888等芯片的发布时间。其中,骁龙X50和骁龙X55恰好诞生在4G和5G技术的迭代转换初期,高通认为这个时间节点将基带作为分立式组件效果更好,这样不仅可以用于手机,还能卖给5G路由器等外设(图2)。

在2020骁龙技术峰会上,高通技术公司产品管理副总裁ZiadAsghar曾表示,骁龙X60基带只会用于骁龙888等移动平台的集成,不会再单独“零售”。至于那些需要独立5G基带芯片的外设,高通现有的解决方案(如X55)就已经可以满足。可见,SoC内是否整合基带并非技术问题,而是这种设计在当前来看是否更加经济。

总体而言,定位越高端的移动平台,就越需要先进工艺来平衡其性能、功能、功耗和发热(图4)。至于骁龙750G这类中低端移动平台,除非晶圆厂可以释放天量先进产能且互相打起价格战,否则就只能“凑合着(旧工艺)就得了,又不是不能用!”

小提示

骁龙855默认就已整合了骁龙X24 4G基带模块,但要想支持5G网络就必须外挂X50基带芯片了(图3)。

理性看待商家宣传

Redmi Note 9 Pro是首发骁龙750G移动平台的智能手机,在官网的宣传页面上,刻意强调了其“CPU、GPU架构均与骁龙865同代”(图5)。问题来了,与骁龙865同代的CPU和GPU,其性能到底又能有多强?相同CPU架构的缩水之处

我们都知道,最近几年来高通骁龙移动平台的CPU核心都是基于Cortex-A架构“魔改”而来。其中,骁龙765G虽然与骁龙865一同发布,但它采用的Kryo 475核心却是基于Cortex-A76魔改,落后骁龙865整整一代。别看骁龙750G和骁龙690它们的定位更低,但却用上了基于Cortex-A77架构魔改而来的Kryo 570和Kryo560核心,的确做到了与骁龙865采用的Kryo 585核心同源(表1)。

*上述芯片中还衍生出了超频版的骁龙865 Plus和骁龙768G,以及降频版的骁龙765;ALUs单元数量仅供参考

但是,从Kryo 585、Kryo 570和Kryo 560后綴数字的大小排序,我们也能知晓它们肯定不是一个等级的存在,这就好比PC领域的第11代酷睿i3、i5和i7处理器,因为它们的核心架构相同,所以它们的性能表现就都能一样吗?

答案显然是否定的。首先,骁龙865等高端平台凭借更先进的制程工艺,可以设定在更高的主频上,“1+3+4”三丛集方案也比骁龙750G和骁龙690的“2+6”双丛集方案更具能效比。此外,Cortex-A77架构的L3缓存容量是可以根据芯片的实际定位增加或削减的,骁龙865集成的L3缓存已经达到了4MB容量的上限(图6),高通虽然没有透露骁龙750G和骁龙690的L3缓存容量,但大概率不会超过2MB。对CPU来说,在架构相同时,主频和缓存对性能的影响堪称致命。

相同GPU架构的缩水之处

实际上,不仅是骁龙750G,所有Adreno 600系列GPU从底层架构来看也都是同代同源。换句话说,除了骁龙660(Adreno 512),最近2年上市的骁龙移动平台都集成了与骁龙865同代的GPU。

在核心架构相同时,影响高通Adreno GPU性能强弱的指标主要看ALUs(计算单元,又称算数逻辑单元,内合数量不等的TMU单元)的数量。可惜,高通官方从来没有公开过Adreno GPU的ALUs数量,从笔者网上查询的资料来看,骁龙865集成的Adreno 650最多拥有1024组ALUs,而Adreno620和Adreno 619则骤降至192和128组。我们可以将ALUs理解为PC领域独立显卡上的流处理器,数量越多自然性能更强。

此外,Adreno GPU模块内还包含视频和显示单元(图7),高端移动平台的GPU不仅性能更强,往往还能支持更高分辨率的屏幕、外接更高分辨率的显示器以及更强大的视频编解码能力。需要注意的是,高通官网在芯片显示和输出参数上可能并不全面,比如官网并没有提到骁龙765G支持90Hz以上的高刷新率屏幕(图8),但以realme X50和Redmi K30 5G为代表的骁龙765G手机却都用上了120Hz刷新率的屏幕。

小提示

Adreno GPU的性能还会受到核心频率的影响,但这一指标远没有ALUs数量重要,而且它还会被超频固件、散热设计和降频机制等因素制约,所以大家只需了解这一情况即可。

内存和存储的缩水之处

骁龙8系之所以强悍,是因为它们可以搭配当前最强的内存和闪存规格,而且还是4通道内存。骁龙7系和骁龙6系现在还停留在2通道LPDDR4X内存阶段,但前者所支持的内存频率更高一些。作为后来上市的骁龙750G和骁龙690还有一个隐藏的优势,那就是支持最新的UFS2.2闪存规格,较之骁龙765系列支持的UFS2.1,在写入速度方面略有提升。

以上种种,都是会切实影响芯片性能输出的环节。我们不妨对比一下骁龙865、骁龙765G和骁龙750G之间的理论性能(表2)。从结果来看,定位偏低的骁龙750G应该是享受了作为新品的福利——新驱动+新系统,在安兔兔和鲁大师这类综合性跑分软件中已然超越了定位更高的骁龙765G。得益于由Cortex-A77架构魔改而来的Kryo 570核心,在CPU频率落后的情况下依旧可以反超骁龙765G,足以见证核心架构的重要性。

但是,在3DMark这项测试3D游戏性能的环节上,骁龙750G集成Adreno 619 GPU缩水的缺陷就暴露出来了,在3个测试项目中都明显低于Adreno 620。这再一次证明,对Adreno GPU来说,1个数字的后缀之差,也能预示游?性能的大幅波动。

表2:骁龙750G和前辈之间理论性能对比

其他参数和功能的缩水之处

除了GPU,不同档次的骁龙移动平台还会集成不同的Hexagon DSP和Spectra ISP。其中,DSP影响芯片的多媒体性能,而且它还能与CPU和GPU携手构成高通特色的骁龙AI Engine人工智能引擎。ISP则影响芯片的影像性能,可以搭配多少摄像头、最高多少像素、可以拍摄视频的最高分辨率/帧数等(图9)。假设三款搭载骁龙865、骁龙765G和骁龙750G芯片的手机都采用了同一颗摄像头,但最终的成像质量可能还是骁龙865最好、骁龙765G次之,骁龙750G最次,这就是受到ISP和AI算力的先天限制了。

最后就是网络性能。骁龙750G集成的基带芯片与骁龙765G相同,都是骁龙X52,所以它们的5G网速完全一致。由于骁龙690的基带缩水,所以它的理论网速下降的比较明显。需要注意的是,虽然骁龙765G、骁龙750G和骁龙690都整合了FastConnect 6200子系统,但后两款芯片却能支持蓝牙5.1,这也算是作为新品的福利之一吧。

小结

通过骁龙750G与前辈的对比分析我们不难得出结果,哪怕是定位更低的芯片,借助后发优势也能在部分测试中领先再高一个档次的家族前辈。但是,更低的定位也一定会影响到ALUs(GPU)、内存、闪存、DSP、ISP、基带等模块的缩水,这些因素则会影响到芯片综合性能和体验的天花板,需要我们在选购前加以留意和规避。