八仙过海85老版 2018年底的芯片战争:高通联发科八仙过海 各显神通

2019-01-14 - 八仙过海

2018年的最后一个月,手机行业显得十分安静,反而是芯片厂商们在暗暗较劲。

12月6日高通正式发布了骁龙855处理器,而在这之前联发科举办了一场AI算力技术沟通会,为接下来Helio P90处理器做准备。

上游产业链的新产品、新技术直接决定了未来我们拿到手的终端产品的功能与形态,尤其是在年末推出的这两款处理器几乎奠定了未来一年大多数旗舰和中高端手机的性能。

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那么,接下来我们就回顾一下最近移动芯片产业的那些事。

一、高通骁龙855占领高地

高通8系列处理器是绝大多数手机品牌旗舰的首选,所以骁龙855处理器就成为12月份最大看点之一。高通这颗旗舰芯片采用7纳米工艺制成,具备一个特殊的CPU架构:1个最大频率2.84GHz的超大核(Kryo Gold Prime),3个最大频率为2.42GHz的大核(Kryo Gold)和4个最大频率1.806GHz的小核(Kryo Silver)。

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骁龙855的核心架构 之所以说特别,是因为这套架构和此前苹果A12仿生处理器,海思麒麟980处理器都不太一样。A12仿生处理器自不必说,是一个6核CPU设计,2个核心负责高强度计算,4颗核心负责日常任务处理。麒麟980则采用的是2 2 4式的核心设计,其中包括两个2.6 GHz A76大核心、两个1.92 GHz A76中核心和四个1.8GHz A55小核心。

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麒麟980的三档CPU设计 这种"三段式"新架构加上核心升级给骁龙855带来了45%性能提升(相较上一代骁龙845处理器)。此外高通处理器GPU上的优势在骁龙855上得到了延伸,最新的Adreno 640图像处理单元让这颗芯片的图形渲染速度相比上代提升20%。

当然,除了这些基础性能提升,AI成为人们关注的重点之一。在麒麟980的双核NPU和苹果A12的八核神经网络引擎诞生后,高通的AI方案就让人更加令人期待。这部分我们放到后面再说。

二、联发科技紧随其后

在高通峰会前,联发科技召开了一次小型沟通会,颇有些跟高通较劲的意味。时隔一周后,联发科技也带来了旗下最新处理器Helio P90。不过让人意外的是Helio P90的CPU核心依然是中端芯片的设计:2个主频为2.2GHz的A75核心,6个主频为2.0GHz的A55核心。

官方宣称Helio P90 CPU性能相较上一代提升20%,GPU性能相较上一代提升50%,进步不小。但需要注意的是,这里的上一代指的是Helio P70,该芯片的性能提现在跑分上和骁龙710相比还有些差距。

联发科技芯片升级 从CPU架构核心就能看出来,Helio P90实际上是一颗中高端处理器,算不上旗舰处理器,基本上和高通的骁龙710划等号。而且,这颗新品采用的是12纳米工艺制程,和当前都采用7纳米工艺的旗舰芯片相比仍有差距。

事实上,Helio P系列芯片一直定位中端,Helio X系列才是联发科技的旗舰芯片。只不过受到市场、技术等诸多因素的影响,X系列一直没了声音,P系列反而成为联发科技的中流砥柱。

那么,联发科技拿什么和别家的旗舰芯片叫板呢?答案当然是AI。发布会上,联发科技公布Helio P90在AI-Benchmark跑分软件上的得分,已经超过了骁龙855和麒麟980,排在了榜单第一名的位置。这部分我们下面详细说。

三、谁都绕不开的AI

今年可以说是AI崛起的一年,不管哪家手机厂商,发布会上不提AI就总觉得少了点什么。对于芯片厂商来说亦然。

去年,华为在麒麟970处理器中集成了NPU(神经网络处理器)模块,大幅提升了处理器处理图像的速度。到了今年,新一代处理器麒麟980将这个模升级到第二代,双核NPU除了能快速识别静态图片,还可以对视频中的人物进行实时识别。在此基础上,华为在Mate 20手机上推出了AI人像留色,将视频中除了人物以外的景色都变成黑白。

华为Mate 20 Pro的AI人像留色 苹果公司在今年的A12仿生处理器中也加强了AI的部分,在新芯片中加入了八核架构的神经网络引擎,它每秒可执行5万亿次运算。有了这颗A12仿生芯片,即便是使用单镜头的iPhone XR也能够模拟出双摄的人像模式。而配合原深感摄像头,面容ID会不断学习用户面部,实现更好的解锁体验。

下面我们来看看高通和联发科技最新产品在AI上的情况:

1、高通的AI方案依然没有"独立NPU"

在华为、苹果相继拿出自己的AI芯片后,高通终于出手了,只不过我们依然没有见到类似麒麟980的独立NPU模块。高通始终坚持CPU、GPU、DSP三者协同工作的模式,完成AI运算。只不过这次在骁龙855的DSP(数字信号处理器)上加了点"料"。

DSP是高通处理器中不可或缺的模块,早期用于音频和语音处理,尤其擅长在低功耗下完成这些任务。随着技术的升级,DSP逐渐接手了图像、摄像头、传感器信号等工作,已然成为骁龙处理器中不可或缺的部分。而在这次骁龙855芯片的DSP中,高通特别加入了张量处理单元,主要负责AI学习,并且可以加速处理复杂的图像。

人工学习和机器学习对比 张量处理器是个新词,但并非骁龙855独有。苹果的A12仿生芯片也是利用这个单元进行深度学习的,只不过和高通宣称的"每秒钟7万亿次的处理"相比,略输一筹(上面说过,A12仿生芯片每秒可执行5万亿次运算)。

总的来说,骁龙855并不具备单独的神经网络单元,但是这颗芯片会协调CPU、GPU和DSP完成AI运算,而最终的计算结果看上去也并不比拥有神经网络单元的处理器差,甚至从高通的数据来看,效果还更好。

2、联发科的"NPU"叫做APU

在Helio P90处理器发布前,联发科技率先公布了NeuroPilot技术平台2.0。NeuroPilot最早出现于Helio P60处理器发布会上,它是联发科技推出的人工智能平台,最大的作用是整合硬件处理器和软件服务。

NeuroPilot 2.0技术平台 联发科技曾表示,该平台不拘泥于AI计算,它也是整个SoC,只不过配合P90上的APU 2.0架构,能够让AI应用更加丰富。在AI层面,NeuroPilot 2.0通过对神经网络剪枝和量化,减轻了神经网络训练数据的标准化工作。

简单来说NeuroPilot 2.0是联发科技给开发者的工具,配合硬件来提升AI运算能力。而这里说的硬件就是Helio P90中的APU 2.0。

APU 2.0的优势 APU是AI Processing Unit的缩写,也就是AI处理单元,你也可以理解为是联发科技的NPU。按照官方的说法,采用新一代架构后,APU 2.0的运算力相比上一代提升了4倍。从跑分结果看,它的算力犹在骁龙855之上。

所以"不看重跑分"的联发科技在AI上也提了一次跑分,并且展示了Helio P90在AI上的诸多应用。在这里说几个令我印象深刻的,一个是AI人像留色,联发科技宣称配备Helio P90后只需要单摄就能实现;另一个是手机相机的人脸识别,不仅能追踪人脸,还能分辨性别和人脸的朝向,这就给厂商留下了更多想象空间;当然,最炫酷的还是手机追踪人的动作再传输给机器人,实现机器人与人动作同步。

配合联发科技P90不仅能识别人脸,还能侦测性别和面部朝向

联发科的AI人像留色 小结一下,从联发科技的宣传来看,Helio P90的AI包含了两个部分:软件和硬件。软件能帮助开发者更好的在P90的平台上实现算法应用,而硬件上,联发科技把对AI的理解、投资、研发都放在P90上,让一颗中端芯片拥有媲美对手的AI能力。

四、2019年移动芯片的格局

至此,我们已经能从芯片厂商年底的动作中初探到未来一年,智能手机芯片的情况。高通、苹果、华为依然占据着旗舰芯片的市场,华为和高通旗舰处理器的差距在逐步缩小,三星对于中国用户来说比较遥远暂且不提,而联发科技试图要搅乱中端市场。

联发科技试图用AI搅乱中端芯片市场 华为赶在各个手机厂商之前拿出新一代旗舰芯片,首发了7纳米工艺,首发Mali-G76 GPU图形处理单元,首发Cortex-A76架构,甚至是首款采用双核NPU的芯片。不管怎么讲在名头上抢了先。

高通和苹果一方盘踞安卓,一方独占iOS。虽然高通始终没有跨出独立NPU那一步,但是在其擅长的CPU、GPU领域依然保持优势,并且通过CPU GPU DSP异构计算的方式提升AI的能力。

联发科技颇有些"放弃旗舰,心有不甘"的情节,给中端芯片赋予全部的AI算力,让P90这颗芯片在中端芯片中极具竞争力,但是实际性能又够不上旗舰的水准。在如今"手机发布会必谈AI"的时代,或许也能走出一条不一样的路。

五、人人都在谈的5G

2019年被誉为5G崛起的一年,有消息称第一批支持5G网络的手机将于2019年下半年上市。5G手机商用的一个重要条件是上游产业链为手机厂商们打好基础。

事实也是如此,各家芯片厂商都拿出了自己的5G方案,试图在5G来临时抢占先机。

高通骁龙855处理器就是一颗支持5G的芯片,不过其内部并没有集成X50调制解调器,而是集成了骁龙X24 LTE调制解调器。这意味着,不是所有搭载骁龙855处理器的手机都支持5G网络,还需要外挂X50调制调解器。

高通骁龙855需要外挂5G基带

高通这种内置4G调制调解器,外挂5G调制解调器的解决方案,更像是5G来临前的过渡方案。手机厂商可以选择是否使用X50调制解调器来支持5G网络。在5G来临前,只选择支持4G的骁龙855处理器,有利于降低成本,减少不必要的浪费。

华为的想法和高通类似,麒麟980处理器本身没有集成5G基带。不过在麒麟980的发布会上,华为消费者业务总裁余承东曾宣布,配合巴龙5000基带,麒麟980也能支持5G网络。

可见在这方面华为和高通走了同一条路。苹果更不必说,从和高通开战后,一直使用外挂英特尔的基带,如果不出意外,5G来临时苹果依然会采用芯片 外挂基带的形式。不过近期有些消息称英特尔的5G芯片还没准备好。当然,对于苹果公司来说,好饭不怕晚。

联发科技则选择了另一条路,让Helio M70基带芯片支持2/3/4/5G网络。这样一来即使不使用他们家的处理器,联发科技也能为基带芯片寻找出路。此前就有传闻称,苹果公司在和联发科技接触,如果等不及英特尔或许会选联发科技也未可知。

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