你不知道的手機芯事：神U不應(yīng)該只看核心數(shù)

　　上一期的“手機芯事”給大家解讀了去年手機芯片的基本格局變化，其中，在闡述高通和聯(lián)發(fā)科時，我們簡單談到為什么減少了核心的驍龍820更務(wù)實，而看似更多核的聯(lián)發(fā)科X10算不上高端。今天我們將進一步闡釋，一顆好的手機芯片到底該是什么樣的。我們在面對各種核心數(shù)的營銷轟炸時，如何理性的選擇最合適自己的產(chǎn)品是一個重要的課題。

　　CPU重要但不是全部

　　CPU(中央處理器)是大家最耳熟能詳?shù)膮?shù)，從名字中就能看出它對芯片的重要性，甚至于不少人直接把它等同于整顆芯片。實際上，手機芯片更確切的叫法是片上系統(tǒng)(SoC)，CPU只是其中的一部分，負責控制運算，直接決定著手機的運行流暢與否。

　　判斷一顆CPU性能如何，普通消費者大多被各種無節(jié)操的營銷和線下一知半解的銷售員帶偏了，只關(guān)心有多少顆核和多高的主頻，然而這些只是構(gòu)成最終性能表現(xiàn)的一部分，最核心的決定性因素是架構(gòu)!

　　目前主流SoC無論出自何手，采用的幾乎全是ARM公司的精簡指令集架構(gòu)，區(qū)別在于有實力的廠商只采用該公司的ARMv7/v8指令集，自己會再進行架構(gòu)上的設(shè)計，比如蘋果和高通就是典型代表。自從A6開始，蘋果就開始自行設(shè)計CPU架構(gòu)，一年后的A7更是憑借Cyclone架構(gòu)成為首款64位的移動處理器，領(lǐng)先業(yè)界一年;而高通在32位時代則靠基于ARMv7指令集打造的Krait架構(gòu)樹立了自己江湖一哥的地位，最新的驍龍820則基于ARMv8打造了新架構(gòu)Kryo。

　　另一種方案就是直接購買使用ARM設(shè)計好的公版架構(gòu)，我們常見的Cortex-A7/A8/A9/A53/A57/A72就是ARM設(shè)計好的架構(gòu)名稱。其中字母A后是一位數(shù)的為32位的ARMv7指令集，兩位數(shù)的就是64位的ARMv8指令集，聯(lián)發(fā)科、海思就是采用公版方案。

　　舉個形象的列子，第一種方案就好比ARM打好了地基，廠商可自由選擇怎么建房子，好處是靈活性強，性能、功耗往往控制得比公版架構(gòu)好，但對金錢、時間、技術(shù)都有較高要求。第二種方案相當于ARM不光打好了地基，還把圖紙也畫好了，廠商買了之后只需要按照圖紙施工就可以，能大大降低整顆SoC芯片開發(fā)的時間和成本。

　　不同的架構(gòu)直接決定了性能的基礎(chǔ)，比如市面上千元機里常見的處理器雖然有八個核心、主頻超過2GHz，但由于多采用A53低功耗架構(gòu)，性能方面還不如雙核的高性能架構(gòu)A72，特別在單線程運算能力上更是相形見絀。這也就是為什么，蘋果至今堅持雙核選擇，但性能卻一直遙遙領(lǐng)先的根本原因。

　　其實，這和電腦處理器是一樣的，英特爾著名的Tick-Tock戰(zhàn)略就是不同年份專注于架構(gòu)和制程工藝兩方面交替提升，最終實現(xiàn)性能的逐年上漲。所以除了架構(gòu)外，再重要的就是制程工藝了。

　　制程工藝是指芯片內(nèi)電路與電路之間的距離，目前主流的工藝是28nm和20nm，最先進的是16/14nm，先進的工藝能減低處理器的耗能和熱量，縮小芯片面積，提升性能。理解了這一點，就知道為什么同樣是4顆A57+4顆A53的big.LITTLE大小核架構(gòu)，20nm工藝的驍龍810發(fā)熱、功耗備受詬病，而14nm的三星Exynos 7420卻表現(xiàn)優(yōu)異的原因。

　　如果再講細一點，半導(dǎo)體的制程工藝還可分2D結(jié)構(gòu)的MOSFET(金氧半場效晶體管)和3D結(jié)構(gòu)的FinFET(鰭式場效晶體管)，F(xiàn)inFET架構(gòu)主要是改動了控制電流的閘門，能大幅改善電路控制并減少漏電流。

　　即便是同樣的制程工藝，也可能因為技術(shù)改進產(chǎn)生迭代。比如去年蘋果A9的代工門風波，理論上更先進的14nm表現(xiàn)卻不如臺積電的16nm，原因在于三星是從28nm直接跳到14nm LPE工藝，而臺積電則按部就班的從28-20-16nm順序過度，技術(shù)相對成熟，良率與漏電控制更好。但三星顯然已經(jīng)吸取了教訓(xùn)，近期推出了第二代14nm LPP工藝，比一代LPE工藝性能提升15%、功耗降低15%，臺積電今年也推出了改良版的16nm FinFET+，所以看似相同的工藝也回因為具體版本不同而產(chǎn)生差異。

　　經(jīng)過上面的敘述，相信大家已經(jīng)大體知道如何去判斷CPU的好壞，總結(jié)起來就是架構(gòu)和工藝比核心和主頻更重要，而高性能架構(gòu)大幅優(yōu)于低功耗架構(gòu)，工藝越先進處理器越強。

　　游戲核心——GPU

　　好的CPU只是做好一顆高端芯片的第一步，它雖然讓整機運行流暢穩(wěn)定，但在手機娛樂屬性越來越強的今天，特別是年輕人喜歡用手機來代替掌機玩游戲的當下，GPU無疑是更不可忽視的部分。

　　GPU中文譯為圖形處理器，關(guān)系到圖形渲染能力的強弱，直接決定了游戲是否能流暢運行。目前主流的移動GPU廠商有ARM、高通、Imagination Technologies(以下簡稱Imagination)、NVIDIA四家，其中高通的Adreno和NVIDIA的Maxwell GPU只用在自己的驍龍、Tegra芯片上，所以對外出售的只有ARM Mali、Imagination PowerVR兩個系列。

　　雖然經(jīng)常有三星、蘋果在自研GPU的傳聞，但至今為止各芯片廠商都只能購買ARM或Imagination提供的方案集成在芯片中，比如華為海思、三星Exynos采用ARM Mali系列，Imagination PowerVR則多用在蘋果A系和聯(lián)發(fā)科芯片中。