現在那麼多手機晶片混亂嗎?這文章給你全部說明白

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PConline 雜談】技術分析第59期,表妹和大夥們聊聊手機處理器的事兒~

最近一哥們火了

不明真相的吃瓜群眾可能會想,這不就是一個歪果仁在水池裡游泳嘛,火在哪兒?

嗯,看來你不是Nirvana的鐵桿粉絲

25年前,這張照片的主角(也就是這位帥哥)Spencer Elden還是一個嬰兒,他狠心的父母把他扔進了加州的一座泳池中,而攝影師Kirk Weddle用鏡頭和膠捲記錄下這一刻,他的父母也因此獲得了攝影師200美元的報酬。

(而且也沒人狀告他們虐兒或者雇用童工)

之後,這張照片被用在了Nirvana的《Nevermind》的封面上,而這當中單曲《Smells like teen spirit》的成功也讓《Nevermind》獲得RIAA(美國唱片協會)的認證,成為累計銷量達到千萬張級別的鑽石唱片。

把另類搖滾帶入了主流搖滾殿堂。

可以說,你不知道《Nevermind》這張史詩級的唱片,等於沒接觸過另類搖滾。

但在這麼一張經典的照片面前,總有眼利的網友想挖點什麼玩意兒說說

↓↓↓↓↓

啥玩意???

這明明是腳趾頭啊!透視學過沒有!(話說這真是腳趾頭麼...)但表妹也是學過生物的,人都長這麼大了,那兒(腳趾頭)也肯定跟著長的啊。

廣大網友們能不能用藝術的眼光去欣賞這些經典照片...

好像話題扯遠了,我們回到正題(手機處理器才是正題)。

究竟有啥東東,會隨著我們的長大,而逐漸變小呢?

機智的小朋友已經能猜到了,這就是——製程

製程就是我們經常看到的「數字+長度單位」,像16nm,14nm

隨著我們年齡的增長,製程的數字在不斷縮小,而數字越小,製程就越先進,元器件的尺寸就越少,從而處理器的集成度越高,性能越強,功耗越低。

*製程的先進程度不能只看數字,但考慮到文章的易讀性,大家認著這個規律就好

下面表妹就整理了一下現時熱門手機處理器的製程工藝↓↓

熱門處理器製程工藝一覽表(更新截止至2016年9月)

製程 工藝
高通
驍龍830* 10nm FinFET(LPE/LPP)
驍龍821/820 14nm FinFET(LPP)
驍龍650/652 28nm HKMG(HPM)
驍龍625 14nm FinFET(LPP)
驍龍430 28nm Poly/SION(LP)
聯發科
Helio X30* 10nm FinFET Plus(FF+)
Helio X20/25 20nm HKMG(單一工藝)
Helio P10 28nm HKMG(HPC+)
Helio P20 16nm FinFET Compact(FFC)
三星
Exynos 9* 10nm FinFET(LPE/LPP)
Exynos 8890/8895 14nm FinFET(LPP)
蘋果
A11* 10nm FinFET Plus(FF+)/FinFET(LPE/LPP)
A10 16nm FinFET Plus(FF+)
海思
麒麟960* 16nm FinFET Plus(FF+)
麒麟955/950 16nm FinFET Plus(FF+)
麒麟650 16nm FinFET Plus(FF+)

這當中帶「*」號的表示尚未推出市面的型號,表格中28nm HKMG均為gate last版本。

比較瘋狂的是,台積電和三星在10nm、7nm製程上一路高歌猛進,其中台積電錶示10nm今年年底就量產,而7nm更會在明年4月量產,三星也不甘示弱,明年年初量產10nm,後年(18年)年初量產7nm......

說完製程的問題,表妹來聊一下處理器的定位和架構,好讓大家知道哪個打哪個...

首先是處理器的定位,我們先看看高通陣營↓↓

表妹把ISP、DSP、協處理器那些玩意都省略了,感興趣的可以上高通官網看看。

這當中驍龍821/820都用在了旗艦手機上,而驍龍652/650憑藉A72核心+Adreno 510 GPU,實際遊戲體驗還算不錯,而採用14nm LPP製程工藝的驍龍625發熱/功耗都較低,續航神器啊!

表妹可是非常喜歡驍龍625的(如果主頻還能拉高到2.2那就...)~

而驍龍830方面,聽說會使用10nm製程(應該也是三星),8個Kryo核心,最高頻率達到2.6GHz,Adreno 540 GPU,Cat 16基帶。

另外還有驍龍825/828兩個型號。

我們再看看聯發科的唄↓↓

2016年,聯發科就靠著Helio P10、X20/X25扛起了大旗,像魅藍系列、MX6 、Pro 6、360N4等等,在千元機裡頭表現相當不錯。

像不到千元的360N4憑藉X20+4+32+快充的組合,首銷超過15萬台,成績可喜啊~

表妹沒有做廣告,舉個栗子也不行?

另外,有消息指出Helio X30會使用到台積電的10nm製程,CPU依然為三叢集架構,分別是2*A73+2*A53+2*A35,GPU為定製的四核心PowerVR 7XT,集成全網通的Cat10/12基帶。

另外在內存方面,X30還支持到四通道LPDDR4(最大8GB),並且支持UFS存儲接口。

另外,還有一顆主打低功耗的Helio P20也即將量產,依然是8*A53,16nm跑不掉了!

「三星呢!麒麟呢!水果呢!」,客官你別催,表妹正在弄,下面是麒麟的↓↓

麒麟處理器一直被用在華為、榮耀的機器上,而下一代麒麟960也在最近浮出水面,有報導顯示,麒麟960依然使用16nm FF+製程工藝,4*A73+4*A53,GPU提升到8個核心,集成支持CDMA基帶。

從現在的消息看來,麒麟960可以說是穩步提升,但17年開始,相信10nm會成為旗艦Soc的標配製程,不知道麒麟又有什麼對策呢~

三星此次的Exynos 8890可以說相當亮眼,其首次採用了自主架構(M1)+arm公版架構的混合設計,配合Mali T880mp12 GPU,整體性能十分強而且相當平衡。

不過遺憾的是依然沒有集成基帶...

在今年年底,Exynos 8895將會發布,據說這款Soc會使用10nm製程,架構方面依然是自主+arm公版混合架構,只是自主架構Mongoose會迎來小升級,而最高主頻更是達到了4.0GHz...表妹表示怕怕~

蘋果A10首次搭載在iPhone 7系列上面,也是首次採用了4核CPU架構的蘋果處理器,在性能上比A9提升不少,具體提升了這麼多↓↓

CPU單核提升了約40%,而多核成績則提升了37%,可以說單核成績是相當瘋狂的。

至於表妹為何不橫向比較這麼多處理器呢?

因為...

沒有對比就沒有傷害啊!!

眼看著2017年就要來了!

一心想著放假...啊不!一心想著明年繼續好好努力工作的表妹還是想和大家簡單聊一聊16年末,17年處理器領域的發展趨勢。

10nm搶著要,16nm產能滿載,FDSOI工藝站在風口

在製程工藝方面,最近台積電、三星都頻頻向外曝光其路線規劃,表妹弄了個表格大家看看↓↓

Fab路線規劃表


10nm 7nm 手機晶片主要客戶
台積電 年底量產 17年4月量產 聯發科、海思、蘋果
三星半導體 年底量產 17年年底量產 高通、三星

雖然傳聞指台積電、三星在今年年底都會量產10nm,但考慮到成本、良品率等因素,2017年10nm將只會使用在旗艦處理器上面,各家都會搶著用。

而在14/16nm產能方面,台積電在明年的大客戶依然會是蘋果、聯發科、麒麟以及Nvidia。

雖然台積電在今年又投資了8180萬美元用於添置生產設備,但考慮到要滿足蘋果A9/A10之外,還要滿足麒麟955/950/650的需求。

此外在接下來的幾個月內,聯發科也會發布16nm的新Soc,加上NV下一代Volta架構依然採用16nm,因此推算在16年末,17年初,台積電16nm產能依然十分吃緊。

值得一提的是,台積電在今年的第二季度便開始提供成本更具優勢的16nm FFC製程工藝,來迎合中、低市場的處理器產品(例如即將推出的Helio P20)。

可以說,無論是FF+,還是FFC製程,在16年末,17初的生產排期都是滿滿的~

而三星14nm產能就相對來說沒有台積電那麼滿負荷工作了,因為蘋果A10全部由台積電代工生產,為了讓晶圓廠產線不空轉,三星不得不上門找聯發科、海思麒麟以及Nvidia尋求合作...這真的可以用無事找事做來形容...當然,隨著16年底,17年初驍龍處理器訂單量的增多(尤其春節過後的驍龍821/820以及驍龍625),三星14nm產線「空轉」的情況也會得到改善,甚至一下子忙碌起來~

這兒表妹還想簡單聊一下FDSOI。

隨著物聯網的普及,其所需要的晶片在尺寸,功耗以及成本上都要著重考慮,而這些晶片則非常適合使用FDSOI工藝來打造。

首先在成本上,FDSOI能和以前的BulkCMOS一樣保持平面電晶體構造,這與立體的FinFET相比,製造工序可以明顯減少,工藝成本也能大幅降低。

簡單來說,FDSOI貴在晶圓,而FinFET貴在除晶圓外的每一道工序。

因此隨著物聯網的普及,FDSOI就是站在風筒上的那隻豬。

為了兼顧功耗,多核心策略回歸

功耗與發熱對於處理器廠商來說似乎是一個永恆的話題,為此聯發科、高通、三星以及麒麟都發布(或將發布)不少主打「綠色環保」的產品。

像Helio P20、驍龍625、Exynos 7870、麒麟650,它們都使用了小核心+先進位程的手法來降低功耗。

而高端處理器方面,多核心策略也開始回歸,核心的增多並不是為了衝擊處理器的峰值性能,更多是為了在性能與功耗之間取得平衡。

就像蘋果首次使用了4核心設計的A10,在輕載情況下僅調用小核心從而節省能耗。

聯發科方面,Helio X30的三叢集核心群也得到了更新,其小核從X20的8*A53變成4*A53+4*A35,配合全新的CorePilot技術,在使用場景上形成了高負載調用A73,中負載調用A53,輕負載調用A35的結構。

Cortex-A35這一東東可以說是節能環保的神器,從arm數據得知,這款定位Ultra High Efficiency的A35可以做到A53 80%以上的性能,但在功耗上僅為A53的68%。

另外,在相同的製程工藝下,A35的核心面積僅為A53的75%,晶片面積降下來了,成本也自然降下來了~

高通方面,有消息指出驍龍830、828都會採用多個Kryo架構的大小核心,其中驍龍830為8*Kryo,驍龍828為6*Kryo,在頻率上形成大小核結構。

而麒麟960、三星Exynos 8895也是在原來Big.LITTLE結構上作更新,可以說是較為平穩的升級。

因此表妹認為,除了常規的製程更新之外,多核心策略必然會成為17年處理器廠商的關注點。

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