[轉載]不僅是CPU性能提升，驍龍820性能全解析
2015年臨近尾聲，回顧一下今年的手機市場，用兩個字：瘋狂來形容一點不為過。舉幾個簡單的例子：小米年初喊出8000萬到1億台的年銷量、魅族一年推出近10款新機、華為榮耀提前達標賣“一億”送“一億”回饋用戶等等的事情讓我們大跌眼鏡，感歎這個市場變化之快。進入12月後，新機發佈數量明顯減少，這其中有一部分原因在於廠商更願意把新機放在一個全新的財年發佈，但同時還有一個更重要的原因，也就是我們常說的“憋大招”。各家廠商紛紛在年末開始憋大招，蓄力16年初，讓我們相信在16年初將會有多款重磅級產品亮相。而作為眾多手機廠商“憋大招”的重要一塊拼圖——驍龍820 SoC也於上週末正式在京亮相。好不誇張，一顆好的SoC能夠主導整個智能手機產業鏈發展，而究竟驍龍820好不好?性能如何?哪些新特性將在即將發佈的旗艦機型上亮相呢?數讀驍龍820發佈背景
今年是Qualcomm公司誕生30周年，也是驍龍以中文名稱進入中國市場的第三個半年頭，文章的開頭我們並不為Qualcomm慶生，只是Qualcomm在此次驍龍820亞洲首秀的媒體溝通會上分享了一些有趣的資料，這些資料既是驍龍820發佈的背景，也的確值得我們深思。在文章的一開始，我們先通過這些資料來瞭解下驍龍820究竟是在怎樣一個大背景下發佈的?作為一家行業巨頭Qualcomm又是怎麼理解手機行業未來的?
53%：Qualcomm預計全球手機市場2015年到2019年五年時間內裝機量將提升53%。如果換算下來相當於每年勻速增長10%左右。雖然這一預測相比於近兩年來全球智能手機出貨量增長率並沒有提升(甚至略有下降)，但仍然預測每年10%左右的增速也預示著Qualcomm認為至少在5年內，智能手機市場仍然整體向上、增速迅猛。
85億：同樣，Qualcomm預計2015年到2019年五年間，全球手機市場出貨量累計將超越85億部。換算下來平均每年售出20億部智能手機，也就是說全球平均每3個人在一年當中就要換一部手機，平均每人在5年中都要更換一部智能手機。這一資料僅針對智能手機。參考14年全球市場手機出貨量18.9億台，其中智能手機12億台。從Qualcomm給出的預測我們也可以看出未來五年的全球手機市場將是智能手機從普及到全面覆蓋的五年。
9.32億：在整個2015年，Qualcomm MSM系列晶片累計出貨9.32億片，相當於每天出貨250萬片。我們知道Qualcomm MSM系列晶片是Qualcomm SoC晶片，代表產品有Qualcomm MSM8994(驍龍810)、Qualcomm MSM8976(驍龍652)等，也就是說今年全年有超過9.32億台搭載Qualcomm晶片的手機發佈。初步估算今年全球市場超過50%的手機設備都採用了Qualcomm晶片。如果保持這一態勢，未來四年中將有超過40億台搭載Qualcomm晶片的智能手機問世。這一資料除了向我們“炫耀”了Qualcomm在整個智能手機領域的霸主地位，也從側面印證了我們前面說的：Qualcomm的一舉一動的確能夠牽動整個智能手機行業的發展方向。
95%：前面我們提到，根據Qualcomm的預測，未來四年將是智能手機從普及到全面覆蓋的五年。而全面覆蓋到什麼程度?Qualcomm給出的資料是到2019年市面上將有95%的智能手機。並且2019年智能手機出貨量將為PC(包括整機和筆記本)的7倍。從這個資料中，我們也可以看出在未來的一段時間內，手機將成為電子消費品的處理終端。
5億：截止2015年底，中國尚有5億2G用戶。雖然這項資料並不代表目前仍然有5億人群未能享受到3G/4G網路(一部分2G用戶也是雙卡用戶)，但仍然證明國內3G/4G網路普及還需要努力，同時也證明國內4G網路引發的換機潮仍在進行中。
70+：目前基於Qualcomm驍龍820的設計研發中的設備已經超過70款，這還僅僅是驍龍820尚未發佈之前的資料，隨著驍龍820的正式上市，未來可預見的還有更多的設備採用該產品。並且Qualcomm也表示目前70款以上設備不僅僅局限于智能手機。按照慣例一些平板設備、其他智能設備也將採用該旗艦晶片。
通過上述資料總結幾個觀點：
1. 到19年仍然是智能手機發展的黃金時期。
2. 中國智能手機市場遠遠沒有達到飽和的情況。
3. 4G網路的到來仍然是智能手機普及乃至全面覆蓋的重要因素。
4. Qualcomm將在今後幾年智能手機市場上起到舉足輕重的作用。
5. 市場十分看好驍龍820。
在以上大背景下，Qualcomm要把驍龍820打造成為一款什麼樣的產品? 之前我們所說的強大的絕不僅僅是CPU又是怎麼回事呢? 接下來我們就通過關鍵字的形式來給大家詳細解讀驍龍820的性能如何。
性能提升關鍵字一：三星14nm FinFET LPP工藝
相信很多關注手機性能的網友們都對神馬三星、台積電、FinFET等詞語諳熟於心，也能隨口說出一些關於三星最新工藝和台積電最新工藝之間的優略。而提到驍龍820的性能，我們首先就要提到此次驍龍820選用的三星14nm FinFET工藝。簡單來說更先進的工藝能夠提升單位面積下電晶體數量，提升電晶體性能，提升整體晶片性能。同時通過更先進的制程工藝也能夠達到降低漏電率降低功耗減少發熱的效果。總體而言更先進的制程能在相同的功耗下達到更高的性能，在相同的性能下有著更好的功耗表現。對於絕大部分消費者來講，認識到這一點就已經足夠了。但相信也有一部分網友對此次Qualcomm採用14nm FinFET LPP工藝有著諸如：為何不用台積電16nm FinFET+?三星14nm聽說效果沒有台積電好? LPP是個神馬東西? 等等的疑問，在這裏也給大家進行一個簡單的解讀。
首先，我們先來看看LPP究竟是什麼?迄今為止，三星已經在14nm FinFET工藝上演進了兩代工藝。分為14nm FinFET LPE(Low Power Early版本，代表作為三星Exynos 7420、Exynos 7422、蘋果A9等晶片)、14nm FinFET LPP(Low Power Plus版本，Qualcomm驍龍820為該工藝的首發晶片)。三星官方給出的資料是14nm FinFET LPE工藝相較於上一代28nm工藝性能提升40%，封裝面積降低50%，功耗降低60%。而LPP官方並沒有給出太多詳細的資料，僅表示相比LPE電晶體性能又有10%的提升，並且相應的功耗也有進一步下降。即將要推出的三星Exynos 8890不出所料也將採用LPP版本的14nm FinFET工藝，從三星將首發晶片讓給Qualcomm驍龍820來看，LPP版本的良品率和產能應該不存在太大問題了。還有一點值得我們注意，14nm可以算是半導體產業的一個“大年”，也就是說在未來兩年甚至更長一段時間內，14nm制程工藝將會主導高端半導體晶片產業，有消息稱三星也將在明年晚些時候推出14nm FinFET的更新版本LPH等以適應下一代旗艦SoC晶片的需求。同時台積電也將在16nm FinFET Plus工藝上進行深入演進。
雖然三星、台積電近兩年在半導體工藝制程方面基本處於“齊頭並進”的局面，甚至開始逐漸威脅到Intel的霸主地位，由於所推出的產品不同，很難將三星、台積電最新工藝做一個嚴謹的對比。但今年蘋果A9處理器給了我們這樣一個機會，A9處理器採用了兩家最新工藝同時供貨，有網友測試認為台積電版本的A9處理器要比三星版本的A9處理器更加省電。三星和台積電官方並沒有就這一情況給出相應的說明。但筆者猜測原因在於：
1. FinFET工藝相比傳統工藝複雜度大大提升，設計規則增多30%左右，並且還要克服離子污染帶來的矽純度不穩定和金屬互聯的不確定威脅。同時也需要廠商在28nm、20nm制程工藝上有很好的積澱。
2. 我們知道台積電在16nm FinFET+之前也擁有一個早期版本，也就是說現有台積電16nm FinFET+工藝和三星14nm FinFET LPP工藝屬於同一代產品，而台積電早期16nm FinFET版本鮮有產品推出並不被我們所熟知。從這一點上來看，如果蘋果A9處理器能夠更新採用三星14nm FinFET LPP工藝相信性能和功耗將有所改進。所以我們也並不需要過於擔心三星工藝、台積電工藝的差別。兩者之前的確存在很多差異化的指標，但最終呈獻給我們消費者的表現應該是大致相同的。
性能提升關鍵字二：Kryo CPU
前面我們提到，今年是Qualcomm成立30周年，但相信很多用戶熟知Qualcomm還是從Qualcomm進軍移動通訊SoC晶片領域開始，相比於之前，現在的Qualcomm也開始逐漸面向消費級推出重磅產品，這也對提升Qualcomm在普通消費者中知名度有很大幫助。扯遠了，我們再把思緒往回拉一拉，在筆者印象中，Qualcomm有幾款頗具影響力的SoC產品：QSD8250、QSD8260、APQ8064、驍龍800、驍龍801、驍龍820等。其中QSD8250/8260採用自主研發Scorpion架構，驍龍800/801採用自研Krait架構，而此次驍龍820則採用最新的Kryo自研架構。
自研架構相比於公版ARM授權架構(例如我們常說的Cortex-A53/A57等)有個不形象卻通俗易懂的比喻——“站在巨人的肩膀上”。大體來說就是Qualcomm獲得ARM公版授權後在已經較為成熟的公版設計上在做修改，例如公版設計上三行代碼解決一個問題，Qualcomm精簡為一行， 當然更重要的是加入一些全新的特性例如更新的記憶體控制機制等等，最終得到一個更高效率的自研架構。這也是Qualcomm一直以來有別于其他家廠商的差異化競爭力之一。Qualcomm之所以能夠霸佔旗艦手機市場大部分份額多年，其自研架構的戰略也起了很重要的作用。
眾所周知，今年Qualcomm全年的旗艦產品驍龍810是Qualcomm為數不多的採用ARM公版架構設計的旗艦SoC晶片。對於為何在這一代產品上放棄了自己核心競爭力之一的自研架構，大家眾說紛紜。最普遍的看法是為了能夠推出迎合用戶需要的產品。其實我們可以看到在驍龍810之前，Qualcomm的Krait架構、Scorpion架構並沒有大小核心之分，而從Cortex-A15架構推出以來，ARM官方就已經開始提倡big.LITTLE大小核理念，Qualcomm在A15架構上並沒有盲目追隨ARM所謂的指導意見，依然採用最新的Krait 400架構，但到了A57架構時，再在Krait架構演進性能方面已經沒有太大優勢。加之之前沒有大小核自研架構產品的推出，最終才在驍龍810上出現了自研的斷檔情況。這也是普遍看法下一種稍微深層次的解釋。而經過一代的公版設計後，Qualcomm對於大小核心的理解也漸入佳境，理所當然的推出了全新自研架構Kryo。
此次採用Kryo架構的驍龍820採用四核心設計，時鐘頻率達到2.2GHz，但有一點值得我們注意，相比於APQ8064、驍龍800、驍龍801不同，此次驍龍820採用了2*2.2GHz+2*1.5GHz的不同時鐘頻率的四顆核心設計。同時，之前驍龍800採用了4aSMP，也就是四個非同步對稱式核心，每科核心均能夠單獨控制，每顆核心的頻率也不存在差異。而此次驍龍820採用兩簇核心管控2aSMP，也就是2+2的非同步對稱式核心，換句話說2顆1.5GHz核心是同步同頻的，而兩顆2.2GHz也是同步同頻的，但在這兩簇核心組之間採用了非同步對稱式的設計。講到這裏大家可能認為驍龍820也採用了類似big.LITTLE的設計，但通過Qualcomm官方的講解其實並不是這樣，兩簇核心組僅是時鐘頻率上有所差異，但仍採用相同的Kryo架構。
關於自研架構我們上面已經簡單的解釋一下Kryo架構，順便提一句多渠道資訊表明，包括三星、LG在內的多家廠商也開始走自研晶片的道路。關於性能方面，上週末媒體溝通會後也對驍龍820的CPU進行了性能基準測試，雖然時間較為短暫，但我們仍然對Kryo CPU進行了例如Geekbench、Antutu等軟體測試，也通過高壓負荷狀態測試了Kryo CPU是否能夠運行在較高主頻上。
無論是單核性能、多核性能還是CPU整數、浮點運算方面，驍龍820都全面超越了之前的驍龍810、獵戶座7420等機型，並且已經和蘋果A9處理器性能持平。但更加值得一提的是，驍龍820能夠在10分鐘滿符合高壓測試中保持91%以上的工作效率，並且四核核心也在10分鐘測試過程中保持2*1.5GHz+2*1.8GHz以上的高速運轉。這也說明驍龍820的確解決了漏電功耗較高的問題，能耗比大幅上升。(之前效率最高的晶片為三星Exynos7420)。總體而言，驍龍820採用的Kryo CPU是目前最為強大的移動處理器之一。關於CPU部分的更詳細的測試，我們後續會有商用機型更詳細的多軟體性能基準測試。
性能提升關鍵字三：Adreno 530
前面我們提到，自研架構是Qualcomm旗艦SoC產品的重要差異化核心競爭力。而文章的這一階段我們要說的Adreno系列GPU同樣是QualcommSoC產品中的重中之重。說到這裏筆者還想說個題外話：很多人認為iPhone硬體性能並不強大，之所以體驗不錯更多的功勞是靠軟體後期優化而來，其實這個看法是很片面的。在目前智能手機領域，多線程應用場景並不普及，所以CPU單核性能和GPU性能則顯得尤為重要，而蘋果每一代晶片均在這兩方面能夠做到業界領先。換句話說多核心對於目前的智能手機來講用處並不明顯，做好每一顆核心性能、做好GPU性能才是關鍵。而業界能在CPU單核性能、GPU性能方面與蘋果匹敵甚至超越蘋果的廠商鳳毛菱角，其中QualcommAdreno系GPU就是其中一個代表。
Qualcomm官方給出資料顯示，Adreno 530相比上一代Adreno 430性能提升40%，並且在功耗方面下降40%，這都得益於Adreno 530的全新架構設計。其中Qualcomm工程師也特別提到，在Adreno 530內部內嵌了一顆超低功耗處理器，用於檢測GPU功耗並且動態調節GPU使之處於最佳狀態，Adreno 530的最高主頻為650MHz。並且在Adreno 530上Qualcomm率先支持了最新的OpenCL 2.0和Renderscript，這也是目前首款支持OpenCL 2.0的智能手機SoC。之前只有例如Nvidia Titan等高端桌面顯卡支援該規格，這也有利於遊戲設計廠商將自己的PC大作更容易的移植到智能手機/平板。
至於性能方面，我們也通過GFXbench進行了GPU顯示性能測試。通過對比我們可以看到，相比例如Adreno 430、Mali-T760等15年旗艦GPU還是有很大提升，基本和iPhone6s/6s Plus上的PowerVR 7XT系列GPU水平持平。通常意義上我們理解的GPU僅僅是處理UI滑動、渲染遊戲場景、協助CPU進行運算。但在未來的一段時間內，包括4K視頻、虛擬現實顯示、增強現實顯示等方面也將發揮決定性的作用。
性能提升關鍵字四：X12 LTE Modem
性能方面我們提到的第四個關鍵字是Qualcomm的“傳統優勢項目”——數據機，此次高通驍龍820搭載了X12 LTE Modem模組，支援下行CAT12(600Mbps下載帶寬)，上行CAT13(150Mbps上傳帶寬)。並且支持下行3*20MHz載波聚合，上行方面也支持2*20MHz載波聚合。目前國內三大運營商也開始了4G+的商用，未來將會有更多支援載波聚合的設備問世，其實我們總是關注實驗室的理論傳輸速度，並且認為下載600Mbps並不實用，但卻忽視了3頻段載波聚合的存在。當一個頻段上用戶太多，即使信號強度滿格也達不到理想網速，在這種場景下多頻段載波聚合能夠提升有效帶寬，提升網速，這也是為何今後一段時間內4G+將成為三大運營商重要的發展戰略。
單談Modem我們通常僅關心支持幾模幾頻、帶寬多少、信號好壞等等。但此次Qualcomm在網路方面還帶來了更多的新特性。例如WiFi方面不僅支持802.11ac MU-MIMO，還率先支援了802.11ad規格。並且還特別針對很多運營商資費較高的地區推出了WiFi通話功能。值得一提的是，此次驍龍820還將支持LTE/WiFi雙通道下載等。文章的這一階段我們就對這些我們通常並不會關注的點進行一下解讀：
MU-MIMO：MU-MIMO指代“Multi-User Multiple-Input Multiple- Output”的縮寫，也就是多用戶多入多處的縮寫。普通802.11ac路由器在同一個時段只能與一個設備進行資料交換，802.11ac擁有80MHz的頻譜帶寬，對於普通家庭四五個聯網設備來說並無太大問題。但隨著物聯網時代的到來，普通家庭中可能會有十幾款甚至幾十款聯網設備時就會出現大部分設備雖然連接路由器但無法實現資料交換，並且也會出現各產品之間的資源互躲的現象，網路得不到合理的利用。而MU-MIMO則可以實現同時和多款設備同時通訊，互不影響。不過MU-MIMO也有一個弊端在於路由器端和設備端均需要硬體支援，不能夠通過軟體的形式升級，舉個例子，目前MU-MIMO路由器商用的並不多，並且普遍在千元以上。想要體驗MU-MIMO帶來的快感，也得花不少錢啊。
802.11ad: 在很多消費者剛剛弄清楚5GHz WiFi和4G LTE網路之前的區別時，Qualcomm則率先在驍龍820上支援了802.11ad標準WLAN網路。有別於之前的2.4GHz/5GHz頻譜，802.11ad採用60GHz的高頻譜資源。配合MIMO技術可將帶寬拓展至驚人的7Gbps，換言之每秒能夠傳輸近1GB大小的檔。要知道我們目前仍在普遍使用的SATA3機械硬碟的傳輸速度也僅僅為6Gbps，也就是說未來WLAN傳輸速度將超過一般存儲介質的存儲速度。如此之快的連接速度可以被應用於設備和設備之間的資料交換，超高清4K視頻的WLAN傳輸播放等。當然802.11ad採用的60GHz頻譜也存在穿透性能有限的問題，所以更適合距離較近的設備之間使用，未來很有可能將替代藍牙存在。
性能提升關鍵字五：3D超聲波指紋+QuickCharge 3.0
前面我們說Qualcomm驍龍820很大程度上能夠決定未來一年整個智能手機產業的發展方向，不僅僅硬體的提升能夠給很多軟體廠商提供更好的硬體平臺來製作體驗更好的軟體。並且驍龍820還支持很多全新特性，例如QuickCharge 3.0、3D超聲波指紋識別、improveTouch體驗等，諸如這些特性將會在明年即將推出的智能手機上大放異彩。文章的這一階段我們就那些驍龍820上即將在行業掛起旋風的特性。
3D超聲波指紋識別：不知道大家有沒有看到過科幻電影中，主人公將手指放在手機螢幕上固定區域就可以實現指紋解鎖?這樣曾經可換的場景時下正在一步步實現。目前智能手機上主要採用按壓式指紋識別實體按鍵的設計，這一設計主要有兩點考慮：1.按壓式指紋識別模組對於識別區域的材質有較高要求。2.老一代指紋識別模組需要配備金屬環用於防干擾。而3D超聲波指紋識別的加入可以將指紋識別模組嵌入例如玻璃材質、塑膠材質底部，無需在表面放置實體按鍵區域。雖然仍然不能做到螢幕下方指紋識別，但也將指紋識別應用推進到了一個更新的領域。16年不出意外的話，將會有很多手機取消實體指紋識別按鍵，轉而將其隱藏在玻璃下方。這背後就是高通驍龍820和產業鏈相關廠商一同努力的結果。
如果說未來一年智能手機發展主流趨勢都有哪些可能我們還不能一一列舉詳細，但快速充電一定是其中之一。明年是鋰離子聚合物電池受到其化學性質所限短時間內容量不能有質的飛躍的一年，快速充電算是一種曲線救國的方式。時下一些快速充電標準已經能夠解決充電初期的大功率充電安全性，但對於充電後期的涓流充電安全性還鮮有突破。以QuickCharge 2.0規格為例，僅支援3檔功率充電，無法針對電池容量進行即時的微調。而全新的QuickCharge 3.0可以實現類似“無級變速”的多檔位功率充電。可以針對不同的充電階段即時調節充電功率，保證充電安全的同時也能夠提升充電效率。16年也將會有更多的廠商打出充電X分鐘，使用X小時的口號，這背後依然是驍龍820和產業鏈相關廠商一同努力的結果。
曾經有某業內人士說：雖然和Qualcomm屬於競爭關係，但整個行業中最不願意看到Qualcomm出現任何動盪。這種觀點背後也折射出Qualcomm對於整個行業發展起到了舉足輕重的作用。前面我們的標題為強大的並不僅僅是CPU，也提到了驍龍820的很多新特性將在今後的一年中引領整個智能手機產業的發展。當互聯網手機市場已經認識到單純性價比不能拉開品牌差異、需要尋找新的“爆”點的時候，誰能夠通過硬體的形式為手機廠商帶來新的具有競爭力的特性才是一家SoC廠商核心競爭力的體現。同時，驍龍820上我們又看到了之前那個理性的Qualcomm，隨著消費者對於智能手機認知的深入，“核”戰爭遲早會成為一個偽命題，作為一個媒體人，筆者想說，單純性能比拼方面，與其比拼各款晶片的最高性能，不如比較單位性能下功耗控制、超低功耗下性能是否強悍。相信在未來的16年中也會有更多的上游廠商、手機廠商回歸產品為本這個思路上來。
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