手机参数党——芯片篇

来根烤肠 资讯 13

说起手机芯片,大家一般会这么讨论,

“你的手机CPU是啥?”

“骁龙8Gen 2啊!”

其实,这么说不是很严谨的,骁龙8Gen 2 是SoC 芯片的名称,它是一颗主芯片不假,但它里面的电路模块可不单单只有CPU,还有GPU, ISP, DSP, NPU, Memory,基带单元 等等。

同时手机里面也不是只有一颗SoC芯片,还有很多其它芯片,如电源管理芯片,WIFI芯片,HiFi 芯片,AI芯片。这些芯片有些是按功能单元叫的,有的是按物理实物叫的,很多时候就会发生错乱。今天我们就来缕一缕!

一. 按功能单元介绍

在这一节里,我们按功能单元介绍手机里的13种芯片,这些芯片有可能是独立的一颗芯片,也有可能是和很多其它芯片一起集成到SoC 里;具体做法每个厂商不一定相同。

1, CPU, Central Processing Unit, 中央处理器

中央处理器在功能上其实并不是一个很死的定义,比如手机,笔记本电脑,台式电脑,各自的功能不是完全一样。总的来说,主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。它就象**的大脑,全身的活动都是它在统筹规划和协调指挥!

我们再看下 某骁龙芯片的架构图,上面明确标出了 是 Kryo CPU;Kryo 是高通使用ARM指令集自己写出来的CPU架构。也就是说,如果我们再把这颗CPU的内部架构展开来,里面的那些 核 的名称肯定就不是 Cortex-AXX 里,而是Kryo-XX.

这里顺带介绍下 ARM 公司是谁。很多人会把它合ADM 混合。

关于GPU的功能,一般教科书上讲得不太好懂,比如上面这个。我尝试用简单的语言来表达:比如我们点击一个照片文件,手机屏幕上就可以看到这个照片的图形;但是我们会发现同一张照片发到不同的手机上打开来后,画面视觉效果不一样,有的会鲜艳些,有的会灰暗些.这就是不同手机GPU功能不一样的结果。

所以,GPU功能是不是和我们日常接触到的美图APP有点类似?没错,功能确实是一样的。只是美图APP通常都是乱美化,而GPU是在遵守一定原则下的美图。当然,时至今日,GPU也不是只会做图像渲染的数据处理了,只要是简单量大的,都可以交给他来做。

GPU性能上,高通Adreno 的要强于 ARM Mali 平台。这是高通最新款的 骁龙8 Gen2 能毫无悬念的超越联发科天玑9200的主要原因。 没错,骁龙8Gen2 综合排名比天玑9200更前,不是它的CPU性能更强,而是它的GPU 更强!

不幸的是,有传闻说ARM 公司将于2025年开始禁止公版 CPU 使用外部 GPU、NPU 、 ISP,假如真是这样,那高通反而就麻烦了,它的SoC 芯片里就不能再在GPU模块里搭载他自己的Adreno啦。要说坏孩子,是不是没有哪个坏孩子能坏过ARM?

以上,如果还是不太明白GPU 到底是啥东东,那就这么简单理解:手机的GPU芯片,对等于电脑的显卡。

4,ISP, Image Signal Processing, 图像信号处理器

对拍摄到的画面进行后期处理,这是手机画质的关键。因为,坦白说,手机的画质主要是靠ISP 给处理出来的,处理技巧高的,即能给我们带来优质画面,还不会让我们有虚假的感觉。下面这张图,据说是华为新款P60 随手一拍的,画质很高端,但是给人一种虚假太过的感觉:

虚假在哪里呢? 有两大点:

就月亮和塔的这个尺寸大小比例, 至少得在离塔10公里远才能照出这个比例的画面。可是,10公里远,靠手机就能拍出这么清晰的塔出来吗?而且,这明明是一个仰望的角度拍的,说明拍摄者就在塔的旁边,这又是一个矛盾。把图片拉大几倍后就能看到一个画面的细节:塔靠近月亮的那部分,居然被月亮照得比其它位置更亮了。真实的世界里,月亮这么微弱的光,能把自带亮眼灯光的塔尖靠近它得部分照得更亮?

上面第一点,说明这个月亮是靠ISP软件纯P上去的,第二点则说明这个ISP的算法非常拉跨,程序猿连基本的拍照常识都没有。

以上,不是要黑谁,只是想通过一个具体案例,说明ISP 对手机照片图像后期处理的重要性!

ISP 和GPU 都是图形处理功能单元,有什么区别呢?

可以简单这么理解: ISP 考虑的是如何生成一张美图文件;而GPU考虑的是如何把图片文件(不管它是不是美图文件)尽可能美丽地显示出来。

好比有人想吃美味的土猪红烧肉,首先要有养猪人去养土猪(ISP), 然后要有大厨拿着土猪肉去做成红烧肉(GPU).

5. NPU, Netruel Processing Unit, 神经处理单元

专门进行神经网络的处理的计算模型,可以模拟人类对视觉、自然语言等复杂信息的处理过程,特点是快速出结果!因此在智能驾驶、智能对话、现场翻译等领域拥有广泛的应用。对于手机SoC, 智能驾驶肯定用不上,估计还没人敢用手机去进行智能驾驶。但是如果手机NPU 功能强大,在智能对话、现场翻译方面却大有用武之地。

7. BP,Baseband Processor,基带芯片

传统上,BP芯片上集成着射频芯片和基带芯片,负责处理手机与外界信号通讯。其中,射频芯片负责射频信号的接收和发射、频率合成、功率放大;基带芯片则负责中频信号的处理和通信的协议处理。传统做法上,射频芯片和基带芯片会被集成到一块芯片上,统称为基带芯片。

射频芯片

基带芯片的厂商有苹果、高通、英特尔、三星、华为、联发科、中兴、展锐。

从高通骁龙888开始,因为是5nm工艺,基带能塞进去了,就不外挂了,后面的骁龙8 Gen 1、8 Gen1、8 Gen2 SoC 都内部集成进了基带芯片,这一来,对传统只做基带芯片的公司,虽然不是灭顶之灾,但也很惨。因为他们就只能做射频芯片那块了。

8. 存储芯片

就是负责存储文件的芯片,对手机而言,文件可以是拍照的图片,通话的录音,微信聊天的记录,安装的APP的自带文件等等。 通常,如果不是太喜欢拍照或拍完后会定期同步到云端的,存储芯片可不用选容量太大的。128G 够用,256G 用得很舒心。

9. AI 芯片,人工智能芯片

AI 的功能单元和NPU有些类似,我的理解它就是一东东,只是不同的名称。或者说,比较高端玩法的AI 芯片单元就叫 NPU

10. 音频处理芯片:

对音频进行渲染处理,比如人工添加低音炮的效果,比如 HIFI 音质效果。

11.电源管理芯片。

所谓电源管理说的有些玄,其实就是对电源电压进行升压,降压或稳压处理。 中高端手机的电源芯片基本都是外挂,不会集成到处理器芯片里。原因不是有什么技术难度,主要是电源芯片数量太多,都集成到SoC里面的话,不但SoC会负荷过重,PCB板的线路也会太繁杂。

主要厂商有德州仪器(TI)

12. WI-FI,蓝牙,红外,GPS,收音机芯片

这些个芯片单元,从名字上就看得出功能是什么,就不多说了。

13. 通信射频芯片

具体功能解释见第7点BP,基带芯片。 为什么射频芯片不能象基带芯片那样也一股脑的集成到SoC里呢?主要是因为它处理的是射频信号,需要靠近天线。

二. 按实际手机芯片介绍

1. SoC: System on Chip, 芯片上面的系统,

这个名词取得好吧。妥妥的透露出这个芯片功能强大的含义,强大到什么地步呢,强大到它是一个系统!

目前主流的手机SoC 芯片,按功能单元来讲的话,有CPU,GPU,ISP, DSP, BB, RAM, AI。

手机SoC芯片市场的一些有趣现象梳理:

这些小芯片中,除了存储芯片,电源管理芯片几乎全是独立芯片;其它的,不同手机厂商有不同的处理方案,有的保持其为独立小芯片,有的把它集成到SoC里,这个在第一大部分将各自功能芯片单元时也有讲到。

3. 手机厂商自研芯片

这块是手机厂商的热点,因为能自研芯片代表该厂商在手机领域的技术高度。目前已有的自研芯片大概如下:

OPPO, 马里亚纳X 自研芯片Vivo, V2 自研芯片小米, 澎湃P1,G1,C2 自研芯片红米,红芯R2自研芯片荣耀,射频自研芯片

需要说明下的是,目前这些自研芯片,没有谁的可以像三星苹果那样自给自足;都还是照旧要向高通或联发科购买他们的SoC 芯片。

那么我们的这些国产手机商辛辛苦苦高出来的自研芯片有什么意义呢。我觉得有两点:

意义一:可以从外购的SoC 芯片里分担一些任务到自研芯片去处理,降低SoC 的负荷,同时也将分担出来的这些任务做得更专业深入。目前各家自研芯片承担的处理任务也各不相同,OPPO家主要是影像方面, 红米家侧重于游戏方面。Vivo没公布过,只是小道消息说他家的是影像和游戏都一起搞。小米和荣耀目前在这一块比较落后,自研芯片只是处理些射频和电源管理方面的工作。意义二:夯实基础,累积实战经验,为将来做完整的手机SoC 自研芯片做好准备。像华为那样,一炮打响,自研芯片麒麟系列直接就可以取代外购的SoC 芯片,毕竟是少数人才能做到。华为能做到,除了自身狼文化确实厉害,同时还因为他有几十年的通信科研技术做铺垫;况且,华为最后不也就搞不下去了?

附:手机笔记本电脑CPU天梯图---需要装格时,到这个表查一查,立即就能说出哪个CPU 性能更强

发布于 2023-03-28 13:24・IP 属地广东

标签: 芯片 自研 基带

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