图文并茂解读全新高通骁龙600系列处理器

微型计算机 06-29 0评

在移动终端上,高通骁龙处理器的表现颇为强势。自从骁龙820以及稍晚发布的骁龙821事实上垄断了各大厂商的旗舰手机外,新发布的骁龙835又被称为顶级手机的不二之选。不过市场上顶级手机毕竟只占小部分,主流产品的受众群更广,而高通在这一市场中布局的是骁龙600系列。和人们想象之中不同的是,这些终端产品并非是缩减规格、降低标准,其在规格和性能方面甚至让人感到惊讶。今天,我们就一起来看看高通最新发布的骁龙660和骁龙630,走近这两款全新的中端产品。

高通在目前移动芯片的高端领域占据了不小的优势,不过诸如联发科、三星等厂商其实都一直在默默积蓄力量,虽然后者想要抢占高端市场不太可能,但是在中低端市场给高通制造一些麻烦还是有希望的。比如之前联发科的Helio X20,虽然在工艺和产品表现上难以和高通产品抗衡,但是凭借较低的价格和“交钥匙”方案的优势,还是得到了部分厂商的青睐。而诸如华为等厂商,已经完全具备了设计具有竞争力的移动通信SoC的实力,一旦打算杀入芯片市场,高通可能要头疼一阵子。有鉴于此,高通最近又对其600系列SoC做出了一定的加强,新品的部分规格和性能甚至可直面上代高端处理器而不落下风。

高通在5月8日正式发布的全新骁龙600系列包括两个型号,分别是骁龙660和骁龙630。从其定位来看,骁龙660接替了之前骁龙650和骁龙652的地位,主打中高端市场;骁龙630接替之前骁龙625的地位,主打中端市场,产品代次分隔开始变得明显。规格方面,全新的两款处理器不但在CPU、GPU等部分做出了加强,还在基带、成像能力和电源管理方面做出了大幅度的提升,并加入了目前最火热的深度学习等功能,堪称新时代的“弄潮儿”。

工艺:全面进入14nm时代

高通在工艺应用上一直都比较谨慎。在骁龙810上,虽然台积电当时已经有比较先进的16nm FinFET工艺,但是高通依旧采用了成熟的TSMC 20nm来生产它。不过由于TSMC的20nm工艺和较老的28nm工艺采用基本相同的掩膜,导致芯片电压下降不多,整体功耗较高,使得高通骁龙810功亏一篑—当然,这里面还有架构设计、产品定位等复杂原因,不过高通在工艺上比较保守、省钱的做法也算有一定历史了。经此一役后,高通意识到台积电很难提供自己所需的较高性价比的工艺,因此逐渐将目光转向其他厂商。此时三星开始主动与高通接触。

从产品来看,三星之前在自家的Exynos上采用了旗下全新研发的14nm LPE(Low Power Early)工艺,整体功耗相比20nm工艺降低了30%到40%之多,同时三星的报价也不是非常高,因此高通最终在骁龙820上选择了三星第二代14nm工艺也就是14nm LPP(Low Power Early)。相比之前的14nm LPE,新的14nm LPP在漏电控制、Fin高度和效能方面做出了改进,功耗再度降低15%,能够使得处理器运行在更高频率下而不过热。

高通全新骁龙600系列处理器解读

▲三星的14nm工艺在第二代已经变得相当成熟

14nm LPP为高通骁龙820带来了市场美誉,其功耗、性能表现完全达到预期,因此高通继续和三星合作,在之后的顶级处理器骁龙835上采用了三星最新的10nm LPE工艺,而骁龙600系列则采用了之前在骁龙820上使用的14nm LPP工艺。要知道在上一代骁龙600系列产品中,包括骁龙615、骁龙650、骁龙652这样定位中端的产品,使用的都是老旧的28nm工艺,这也是考虑主流市场更注重性价比以及用户对这类产品并没有太高的性能要求而选择的。但是随后推出的骁龙625在14nm LPP工艺加持下,本来应该接班骁龙615,但凭借强悍的工艺,其受欢迎程度竟然超越了骁龙650。这也让高通看到主流市场的潜力。因此在本代两款600系列新品上,高通干脆全部采用了14nm LPP工艺,较新的工艺加上改良的设计,新处理器在功耗控制比较出色的前提下,频率进一步提升到最大2.2GHz,性能也有了显著增强。

CPU和GPU:半自研架构首度入驻中端

在之前所有的中端产品上,高通都采用的是公版架构稍加修改。比如之前被广泛使用的Cortex-A72、Cortex-A53等。不过,在本次的骁龙660上,高通采用了全新的半定制化架构,这一点和高端的骁龙835基本相同。

我们在之前对骁龙835的介绍文章中,曾提及这种全新的半定制化方式。之前ARM对处理器厂商的产品授权主要有购买处理器或者购买指令集两种方式,而新的方式是购买一款处理器的授权,但是保留对处理器架构进行定制化修改的能力。比如在骁龙835上,高通就购买了Cortex-A73,通过定制化修改,将其重新定义为自家的Kyro 280架构,并取得不错的效果。

在骁龙660上,高通再度开启了定制化策略,推出了全新的Kyro 260架构。Kyro 260的性能核心由Cortex-A73定制而来,效能核心则由Cortex-A53定制。相比骁龙835上的Kyro 280,Kyro 260的二级共享缓存只有1MB,而不是Kyro 280的2MB,同时Kyro 260的频率也比Kyro 280低了一些。在更细节的架构内容方面,高通一直保持缄默,因此我们不得而知。不过,从骁龙835的性能以及功耗情况来看,高通本代定制化核心的性能和功耗表现还是足够令人满意的。

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▲高通Kyro 280和Kyro 260都是根据Cortex-A73定制而来。

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▲Kyro 260核心和Cortex-A53搭配,实现了big.LITTLE技术。

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▲骁龙660的主要特性

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▲高通自家处理器对比,可见骁龙660的确领先上代产品颇多。

除了定位较高的骁龙660采用了定制化核心外,骁龙630则回归了公版方案,采用了八核Cortex-A53的设计,其中4个Cortex-A53核心最高频率可达2.2GHz,剩余4个核心最高频率可达1.8GHz。相比之下,上一代骁龙617的Cortex-A53最高频率仅为1.7GHz,因此骁龙630的低功耗核心性能都超越了上一代骁龙617。不过,相比目前的大热门14nm骁龙625的八核Cortex-A53最高可以运行在2.2GHz,由于存在大小核心,因此骁龙630的绝对性能可能不如骁龙625,但是在处理器的能耗比方面表现应该更为出色一些。

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▲骁龙630主要特性

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▲骁龙630和骁龙660架构简图

说完了CPU部分,再来看看GPU方面。骁龙660的GPU型号是Adreno 512。相比上代产品,光从型号来看它的变化不大。具体规格方面,高通没有给出更详细的信息,但宣称Adreno 512的性能相比之前骁龙653的Adreno 510至少高出了30%。考虑到骁龙653采用的是28nm工艺,因此采用14nm工艺的骁龙660的GPU部分频率可能显著提高,从而带来了性能提升。同时Adreno 512支持几乎所有最新的API,比如Vulkan这样的新一代产品,最高支持分辨率输出为2560×1600。

与此类似的是骁龙630的Adreno 508,高通宣称其相比之前骁龙625或者骁龙626的Adreno 506有了30%的性能提升—考虑到两者基本相当的工艺,因此Adreno 508可能在频率上做出了调整,也可能在规模上有一定的扩大,亦或两者都存在。另外在支持API方面,Adreno 508和之前的Adreno 512基本完全一样,但是输出分辨率下调至1920×1200,不再支持2K屏幕了。

这部分的最后,再来看看内存支持。值得一提的是,新一代骁龙600系列处理器全面提供了对LPDDR4规格的支持,其中骁龙660支持双通道32bit规格,最高支持LPDDR4 1866,带宽最高可达29.9GB/s;而骁龙630最高支持双通道16bit规格,最高支持LPDDR4 1333,最大带宽可达10.66GB/s。相比之前产品所支持的LPDDR3而言,新一代的600系列产品算是彻底跨入了新时代。

通讯模块:“下放”的高端基带

高通在通讯市场的实力有目共睹,之前业内有玩家戏称高通的处理器产品是“买基带送处理器”,虽然这是玩笑话,但是也可以看到高通在通讯方面的强悍实力。在骁龙660和骁龙630上,高通再次展示了自己强大的技术能力,为这两款处理器配备了几乎是顶尖水平的骁龙X12 LTE基带。要知道,这可是之前骁龙821、骁龙820上才拥有的通讯模块,高通这次将其“下放”到全新的骁龙600系列产品上来,足见其对这两个产品的信心。

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▲之前X12 LTE基带是用在骁龙820这样的顶级产品上的。

从规格来看,骁龙660和骁龙630的X12 LTE调制解调器,能够使用3×20MHz的载波聚合和256-QAM,实现下行链路高达600Mbps的速度。上行方面,2×20MHz以及64-QAM的设计能够最高达到150Mbps,也就是X13标准。这个规格在目前的主流SoC中已经属于顶级水准,诸如麒麟960这样的国产顶级SoC,其通讯规格也才和骁龙660、骁龙630基本相当。至于上一代骁龙652等产品,采用的是X9 LET调制解调器,最高下行速度为300Mbps,最高上行速度也为150Mbps,虽然依旧够用,不过在新一代的产品面前还是略显乏力。

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▲高通不同档次基带的划分

目前尚未有其他厂商的中端产品能做到如此的通讯规格。骁龙660、骁龙630在这方面的表现令人满意,甚至超出预期,值得称赞。

DSP:大幅度提升的图像处理能力

高通对骁龙660的重视,不但在基带和CPU方面有所体现,在其他功能性配置上也是全面武装。之前我们在骁龙820的文章中,曾介绍过高通Hexagon 680 DSP,这款处理核心主要是用于高级照片处理、视频处理、虚拟现实等。现在,这款DSP也同样被搭载到了骁龙660中,同样属于“下放”,令人惊讶。

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▲Hexagon 680 DSP的HVX性能强大,尤其是图中介绍的1024bit SMID。

Hexagon 680 DSP内置了一个名为Hexagon Vector Extensions (简称HVX)的1024 bit SMID矢量数据寄存器。HVX每次可以处理四条VLIW向量指令,每个循环可以处理多达4096bit的数据。这么强大的处理能力可以用于视频处理、图片处理等场合。比较典型的应用包括视频的反交错、降噪、色彩校正以及照片的动态增强、色彩调整、HDR等。这也是如此强悍的DSP首次出现在中端处理器上。除了Hexagon 680外,骁龙660还首次支持了高通的神经处理引擎SDK,利用Hexagon 680上的Tensor Flow和Halid框架,能够执行机器学习和计算机视觉计算功能。同样,这也是这两个功能首次进入中端市场。高通在骁龙630上提供Hexagon 642 DSP的支持,能够实现对视频和照片的处理加速。不过Hexagon 642 DSP中没有HVX模块,因此在处理速度和功能方面尚存在一定限制,好在依旧支持Tensor Flow,能够使用神经处理引擎SDK。

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▲HVX下放到中端后,大量用户将受益于其强悍的加速能力。

在说完了DSP后,再来看看ISP。ISP是摄像头使用的处理模块。在这一点上,骁龙660和骁龙630倒没有彻底分开,两者都使用了双Spectra 160 ISP,这款ISP和顶级的骁龙835的Spectra 180 ISP功能基本相同,支持包括混合自动对焦系统、双光电二极管相位检测自动对焦系统、视频电子图像稳定功能、增强型低静态图像光照处理、双摄像头、景深效果等。总的来看,这款ISP虽然在性能上可能不如Spectra 180,但是其基本功能还是非常强悍的,完全可以满足大多数用户的使用需求。

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主流市场,必争之地

到这里,我们基本上对新一代骁龙600系列产品的重大改进都给予了详细的介绍和解读,其他一些方面比如解码能力和存储能力上只需简单介绍即可。比如两者都支持H.265和H.264规格,最大输出能力分别是2160p@30Hz或者1080p@120Hz,存储方面都支持eMMC以及UFS规格。

目前已有性能测试结果显示骁龙660和上代高端骁龙820的综合测试成绩非常接近,远超其他竞争对手。从这一点来说,高通通过在中端处理器上的新布局来抢占市场,获取更大规模市场份额的野心很明显。目前能够提供商业化高端SoC的厂商只有高通和三星两家,三星很少出售自己的芯片,高通呈现基本垄断态势。其他的厂商诸如苹果、华为,都是自己用自己的产品,不太可能出来和高通打擂台。因此在巩固高端市场后,高通就开始准备继续用技术优势占领主流市场,并形成碾压态势,维持自己的高增长。

在目前的主流市场中,联发科算是高通最大的竞争对手,联芯、松果等厂商虽正在发力,但不足以对高通形成威胁。联发科最近流年不利,旗下X30处理器不但延迟出货,而且厂商兴趣寥寥,同时新一代产品还没有太多消息,又面临其他厂商更高性价比产品的压迫。高通此时推出如此强悍的中端产品,相当于重新树立了一个标杆,同时大幅度提升了产品档次,将其他厂商的产品推向了更低的竞争态势中—是大打价格战,还是被迫紧跟高通?显然两者都不现实。据悉骁龙660已经有多达20多款产品正在紧密研发,很快会以雷霆之势扑面而来,届时大片主流市场估计会被骁龙660和骁龙630占据,留给其他厂商的空间会被严重压缩。

高通这次布局了一招秒棋,用强悍的技术和性能,实现了对竞争对手的全面超越。不但三星、华为等厂商深感威胁,联发科、松果、联芯等厂商更是如坐针毡。接下来他们要怎么出招,是继续下探市场还是奋力直追,还得等时间给我们答案了。

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