Android最強“心臟”

三強爭霸戰揭幕

在智能手機領域，性能的強弱完全取決于SoC（手機處理器平臺，包含CPU、GPU、ISP和Modem等單元），所以關心體驗的玩家都會格外看重“芯臟”的參數。隨著海思麒麟980、三星Exynos 9820和高通驍龍855這些旗艦級SoC的陸續發布（表1），2019年的高端Android手機已經蓄勢待發。現在的問題是，這三顆SoC誰更強悍？

后來居上的驍龍855

高通每一代旗艦級SoC（驍龍800系列）的更新節奏都是頭年12月發布，第二年初量產，在時間節點上基本和三星Exynos持平，落后于海思麒麟。但是，歷代驍龍800系列的綜合性能卻又都是同期旗艦級SoC中最強的，也是最有機會威脅蘋果A系列SoC性能霸主地位的存在。

高通產品管理高級副總裁KeithKressin在演講中曾提到：“全球無線生態是每10年一個G”。1999年3G時代來臨，2009年4G時代揭幕，而驍龍855誕生的節點恰好處于5G即將爆發的敏感時刻，因此它在驍龍800家族中將起到承前啟后的作用，以更強的性能、更大的帶寬和承載能力以及低延遲的網絡呈現在世人面前。

話不多說，下面我們就從大家最為關心的幾個角度，淺析—下驍龍855的與眾不同吧。

新工藝帶來感人功耗

高通旗艦級SoC從驍龍820開始就一直都是由三星代工。由于三星7nm工藝遏阻，導致驍龍855的代工權被臺積電搶走，使其成為繼麒麟980、蘋果A12仿生之后，第三款采用臺積電7nm制程工藝打造的手機SoC芯片（圖1）。高通官方并沒有透露驍龍855具體的核心面積和晶體管數量參數，只是含糊地表示7nm旗艦級SoC的晶體管都不少于60億個，但從高通官方的宣傳圖來看，驍龍855芯片的表面積比1美分的硬幣還要小（圖2），結合PoP層疊封裝工藝（將CPU和內存芯片封裝在一起），可以更大限度節省手機主板空間。

從高通的現場演示來看，同時搭載驍龍845和驍龍855且內置3000mAh電池的兩款原型機，在運行“吃雞”游戲中的平均功耗分別為3280mW和2580mW，驍龍855的功耗降低了大約21%;在模擬日常應用的環節中，二者的平均功耗分別為2240mW和1785mW（圖3），驍龍855的功耗同樣有著20%的降低。這意味著，在其他配置相同的情況下，搭載驍龍855的新手機，要比驍龍845的老將多玩1個小時的游戲時間！

這就是7nm工藝的好處，讓驍龍855在提供更強性能潛質的基礎上，續航不輸于驍龍710等上一代主打能耗比的中端移動平臺。

CPU/GPU雙雙進化

高通近幾代驍龍800系列最大的特色就是“不跟隨”，其CPU核心總是基于ARM公版CortexA架構的基礎上進行“魔改”（半自研）而來的“Kryo”（環蛇），因此在性能上都較公版架構有所提升。這一次，驍龍855的CPU核心進化到了“Kry0 485”，和A76/A55公版架構相比擁有更大的亂序執行窗口、優化的數據預取等，同時還引入了“三叢集”和“超級核心”（ PrimeCore）技術。

所謂“三叢集”，就是驍龍855采用了類似聯發科Helio X20/×30和麒麟980相似的三組不同主頻核心組合的架構;而“超級核心”，則是驍龍855有別于競品那種大核+中核+小核的組合，而是超級核心（1×Kryo485，2.84GHz）+大核（3xKryo 485，2.42GHz）+小核（4xKryo 485，1.8GHz）的結構（圖4），更加注重性能的爆發，而且高通還表示驍龍855的CPU性能可長期穩定在最高水準，不會像對手那樣經常降頻。

具體來說，驍龍855的“三叢集”結構支持aSMP異步多核和big.LITTLE大小核心模式，支持多種核心和頻率的組合運行，搭配更加靈活（圖5）。此外，驍龍855的八個核心都有各自的二級緩存，比如超級核心每個核心內置512KB緩存、性能核心每個256KB，能效核心每個128KB，同時所有核心共享三級緩存。

可能有用戶會問了，驍龍845的最高主頻就達到了2.8GHz，在7nm工藝加持下的驍龍855為何最高主頻沒有變化？答案很簡單，高通認為沒必要，如今很多計算任務都已經從CPU中剝離開來，比如視頻、音頻、張量處理等，不再需要太高的CPU頻率。即便驍龍855的主頻沒有明顯變化，但它的CPU性能也要較驍龍845有著45%的提升（圖6）！

我們不妨做個簡單的推演，以GeekBench 4跑分為例，驍龍845的單核性能約為2400分，驍龍855在提升45%后，其單核理論成績會在3400，基本和麒麟980持平。現在的問題是，驍龍855的多核性能是否也能有45%的提升？如果有，那它的GeekBench 4多核性能就能在9000分的基礎上提升到13000分，不僅高于麒麟980的10000分，還超過了蘋果A12的11500！當然，芯片廠在宣傳中總喜歡拿“最高提升”為前綴，所以大家對驍龍855的多核性能還是保持觀望態度比較好。

高通驍龍855的GPU從驍龍845的Adreno 630升級到了Adreno 640，由高通自主設計，集成微控制器，支持Vulkan l.1圖形規范（全球首家）和OpenGL ES 3.2、OpenCL 2.0 FP等圖形接口。據悉，Adreno640的性能較上代提升了20%，而且和CPU一樣可以提供始終如一的性能表現，不會因為過熱降頻而導致性能波動（圖7）。

CFan在2018年24期《宿命的對決麒麟980和驍龍845誰更強》一文中曾對比過麒麟980和驍龍845的GPU1生能，結論是二者基本處于同一個檔次（圖8）。因此，驍龍855的GPU在有了20%的性能提升后，自然可更輕松地超過麒麟980，但依舊無法和蘋果A12的GPU匹敵。換句話說，2019年理論游戲性能最強的智能手機仍是新一代iPhone。

不依靠NPU的AI加速

早前網上曾一度流傳驍龍855會引入和麒麟970/980一樣的獨立NPU來進行本地Al運算，但高通顯然不喜歡“模仿”，為其賦予了“第四代Al引擎”。

簡單來說，驍龍855繼承了家族前輩依靠CPU、GPU、DSP等傳統單元進行Al運算的思路（圖9）。但是，驍龍855此次卻在Hexagon 690 DSP中集成了全新設計的“HTA”張量加速器（Hexagon TensorAccelerator），DSP中同時還集成有4個“HVX”向量擴展內核（ Hexagon Vector eXtensions），綜合實現了專有的、可編程的Al加速。除了DSP有所升級以外，驍龍855的Kry0 485 CPU加入了可以更進一步加速Al性能的全新指令，Adren0 640 GPU也帶來了50%的算術邏輯單元（ALU）提升。

CPU、GPU、DSP、張量加速器的攜手，組成了高通第四代多核人工智能引擎AIEngine，其可以實現每秒超過7萬億次運算（7TOPs），Al性能較前代旗艦移動平臺相比提升3倍（圖10）。同時，高通還發布了全新的Al Engine軟件套件，支持回聲消除和噪音抑制Al加速，并攜手無數廠商構建7Al生態鏈帝國（圖11）。考慮到高通SoC在智能手機領域的占有率，第四代Al引擎大有可為。

多媒體娛樂再度增強

如今智能手機越來越看重拍照效果，為此高通為驍龍855準備了新一代的Spectra 380 ISP（圖像信號處理器），它也是全球第一個計算機視覺（CU-ISP），集成了大量硬件加速功能，支持最尖端的計算攝影和視頻拍攝功能，同時功耗降低高達4倍。

具體來說，Spectra 380 ISP支持在4KHDR@60fps的狀態下實時進行視頻拍攝（支持HDRlO+視頻拍攝），還能進行對象分類和對象分割，這意味著我們在拍攝視頻時可精準地對選定的對象或背景進行實時替換，既提高了效率，也減輕了CPU和GPU的負擔。高通表示，CV-ISP方案相比傳統的CPU+GPU+DSP方案可以在人體追蹤時降低50%功耗，物體追蹤和物體檢測時的功耗則降低80%，拍攝4K視頻時功耗也能降低到25%（圖12）。

考慮到手機存儲空間有限，所以驍龍855還支持HELF編碼格式的硬件加速，可在不影響畫質的前提下將錄制的視頻文件體積減小50%，哪怕手機不支持存儲卡擴充也不怕。除了拍照攝影優化外，驍龍855還首次在移動終端上實現了對HDRlO+播放的商用支持，并新增H.265、VP9硬件加速解碼，可顯著延長播放視頻時的續航時間，借助全新高通aptX Adaptive音頻編解碼器還能帶來更為震撼的視覺體驗。

作為旗艦級SoC，驍龍855自然還大幅強化了游戲性能。這款芯片是全球首款符合Elite Gaming體驗標準的平臺，支持True HDR（超過10億色）、電影級色調映射、基于物理渲染（PBR）等。Adren0 640GPU所支持的Vulkanl.1 API，相較OpenGL ES可以將功耗降低20%，基于物理渲染則能將性能提升20%（圖13），通過定制算法，驍龍855還可以減少90%以上的掉幀。此外，驍龍855所支持的VR虛擬現實、AR增強現實、MR混合現實等XR應用也是一大特色，而其主打的8K分辨率的VolumetricVR沉浸式視頻體驗更是足以打破現實與虛擬世界之間的視覺界限。

進一步優化的網絡

都說2019年是5G普及的元年，但驍龍855默認捆綁的調制解調器卻是驍龍X24 LTE，而支持5G的驍龍X50 LTE依舊是可選項（外掛的形式）。據一加手機CEO劉作虎透露，第一波5G手機的價格要比4G手機貴200美元到300美元（約合人民幣1380元-2070元），這主要源于外掛的X50基帶和各路毫米波收發模塊的成本（圖14）。考慮到國內運營商5G基站的建設進度，筆者反而不推薦大家第一時間入手5G手機（如5G高配版），2020年才是5G網絡能有所作為的時間節點。

請放心，驍龍855默認集成的驍龍X24 LTE已經具備不俗的實力了，它是全球首個提供LTE Cat.20級別，即最高2Gbps的下載速度的Modem，而且還首次支持256QAM，上傳峰值速度可翻倍到300Mbps。此外，驍龍855還是第一個對第六代Wi-Fi（ 802.1lax）提供支持的移動平臺，支持8x8探測機制（是現有4x4的2倍），目標喚醒時間的能效比提升67%，支持WPA3安全標準（圖15）。

同時，驍龍855還支持60GHz Wi-Fi（802.1lay標準），最高速度可達10Gbps，有著媲美有線網絡的低時延。配合最新的路由器，玩電競游戲時可最大限度避免460問題，堪稱游戲手機的絕配。

還有更多看點

2018年，屏下指紋識別手機已經逐漸普及，但大家不難發現一個問題：當手指沾水，或屏幕有油污時，屏幕解鎖經常會失敗，而這也是光學屏幕指紋方案的通病。驍龍855將是首款支持3D聲波傳感器的移動平臺，也是全球首個支持屏下超聲波指紋識別的商用解決方案，其能夠穿透不同類型的污漬準確識別指紋，具備更高的安全性和準確性。

作為驍龍845的迭代更新之作，驍龍855無論是性能、功能還是功耗都較前輩有了長足的進步，從高通已透露的信息來看，它將成為2019年度Android領域的最強芯，有著比麒麟980更喜人的性能表現，非常值得我們期待。與此同時，高通還同時發布了針對PC平臺定制的驍龍8cx（圖16），它同樣采用7nm工藝設計，只是將TDP提升到了7W，支持4G始終在線、始終連接，可提供長達數天的續航時間，可以提供接近英特爾15W TDP處理器的性能體驗。至于驍龍855和驍龍8cx的真實表現如何，敬請期待CFan的后續報道吧。