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老太监本欲出手抵挡但奈何此时他一旦有任何异动都会被慕容复拉下去心中一狠索性自己直接下去好了「技术」高通年度大招来了深度解析骁龙835原创2017-02-10 18:10·微型计算机高通骁龙处理器在2016年可谓风光无限骁龙820和骁龙821两款处理器几乎横扫了所有的顶级安卓手机本着宜将剩勇追穷寇的精神在CES 2017上高通又发布了全新旗舰——骁龙835处理器这一次高通又会在骁龙835上带来如何强悍的性能和特别的设计呢在CES 2017上高通公布了型号为骁龙835的全新SoC作为率先使用三星10nm LPE FinFET工艺制造的处理器骁龙835将替代骁龙820/821两款产物成为新一代的顶级处理器骁龙835的芯片封装尺寸比骁龙820缩小了35%（有助于改善了电子产物的内部空间）包含超过30亿个晶体管在性能和功耗上都有不小的进步终端手机厂商有望借助骁龙835推出拥有更强性能、更出色设计以及更轻薄的手机新品接下来MC就详细为大家解读骁龙835的各个方面三星10nm LPE FinFET工艺为基对于SoC而言更新的工艺可算是最重要的部分原因很简单新工艺的晶体管体积更小单位面积上可以容纳的晶体管数量更多驱动电压也更低如果说晶体管体积和密度对应的是设计人员能够在芯片内部塞入更多晶体管、实现更多的功能或更强的性能的话那么更低的驱动电压就可以进一步降低新产物的功耗再加上新材料和工艺设计上的改进进一步降低漏电新品就能实现相比老产物更低的功耗和更高的性能功耗比通过与三星合作骁龙835率先使用上了三星10nm LPE FinFET工艺三星推出的最新工艺是10nm LPE FinFET从命名就可以看出新工艺的最小线宽可达10nm并且采用了FinFET技术大幅度降低了漏电等问题为了克服缩放限制新工艺还采用了三重曝光、应力优化等技术以及改善性设计骁龙835处理器结构简图根据三星的数据相比之前的14nm LPE新工艺在芯片面积上缩小了大约30%、性能方面提高了27%（或者降低40%的功耗）除了10nm LPE外三星还将继续研发工艺技术使用更低K(介质常数)的材料并在2017年推出新的10nm LPP FinFET进一步降低功耗和提升性能功耗比从晶体管间距来看三星的10nm工艺使用了全新的Mask和全新的库文件其晶体管间距要比英特尔的14nm更小一些显著小于之前三星、GF以及TSMC的14nm、16nm工艺从制造角度来说所谓10nm、14nm、16nm的意义并不显著因为这些数值更多是商业上的宣传性能方面最好只和自家产物相比而不要跨品牌（除非技术源自一家）骁龙835的封装面积相比骁龙820大幅缩小比如TSMC、三星的16nm FinFET和14nm LPE在晶体管尺寸上其实和英特尔的22nm差距不大；三星10nm LPE又和英特尔14nm在晶体管尺寸上相距不远当然涉及到芯片制造这样的复杂环节各家所用不同的材料和工艺控制都可能实现完全不同的结果具体问题还需具体分析首个半定制化产物之前骁龙820采用的是Kyro架构的自研处理器在性能和功耗上表现都不错但是在骁龙835上高通一反常态并没有继续使用自家的Kryo架构转而使用了一种全新的商业模式打造了新的处理器架构Kyro 280这种商业模式被称为Built on ARM Cortex Technology简称为BoCKyro 280是首个半定制化的ARM处理器之前ARM提供了两种技术授权模式供公司选择其中一种是购买处理器授权比如Cortex-A57和Coretx-A53的处理器授权然后不加以改动使用在自己的产物中如骁龙810、麒麟960以及联发科旗下绝大多数处理器都直接购买处理器授权然后研发生产另一种则不太多见是购买架构许可比如骁龙820的Kyro架构是由高通向ARM购买了相关架构内容包括ARM v8这样的64位处理器指令集然后自行研发处理器架构现在ARM有了第三种方式客户可以向ARM购买某类处理器的授权但是对这些处理器拥有一定的修改能力借此生产自己的半定制化核心使得最终产物的性能和功耗与自己所需的目标更为紧密地结合一致或者与专有知识产权比如总线、GPU等更好地结合当然这种授权的可更改内容是有限的仅包括部分内容而诸如处理器解码器宽度、执行流水线等内容都不建议或者不允许客户修改因此大量的修改内容就只涉及处理器的前段内容包括分支预测、指令获取等异构计算解决方案简化异构编程骁龙835使用了四个定制的大核心和四个定制的小核心组成了典型的big.LITTLE配置但高通并没有说明Kyro 280是基于哪些核心架构定制的不过可选的大核心无非就是Cortex-A73和A72小核心只能是Cortex-A53和预计的一样高通完全没有给出任何有关Kyro 280究竟修改了公版核心哪些内容的信息甚至是否使用ARM CCI-500缓存相关性互联总线还是自己内部设计总线也不得而知不过只能修改处理器前端部分的话高通可能会增大指令窗口、增加可以乱序执行的指令数量频率方面虽然是定制化版本并采用了10nm工艺但是高通看起来并没有飚频率的想法Kyro 280的大核心最高只运行在2.45GHz小核心最高只能运行在1.9GHz高通宣称在应用载入、网页浏览、VR、3D游戏等复杂应用时等会调用大核另外80%的时间都是小核心根据之前的经验ARM在使用14nm/16nm工艺节点时Cortex-A73最高可运行在2.6GHz~2.8GHz在新的10nm下频率突破3GHz并不是不可能的事出现目前的情况有如下几种解释：●高通Kyro基于Cortex-A72而不是Cortex-A73相比之下双发射、较短流水线的Cortex-A73相比三发射、较深流水线的Cortex-A72在能耗比上表现要更出色一些高通这样做可能是为了控制功耗；●高通对半定制产物做出的更改限制了最高频率比如增加指令窗口大小的设计；●高通可能进一步平衡了CPU和GPU之间的能耗情况将更多热预算值留给了GPU部分；●高通可能考虑电池性能和能耗比等因素认为目前的性能已经足够了在这种较低频率的设定下在2017年年中或者什么时候高通很可能忽然推出一个频率更高的骁龙840来反正迄今为止骁龙835并没有太过强势的竞争对手出现放缓一点反倒对高通在市场上的操作更有好处多代骁龙顶级处理器规格对比在缓存方面Kyro 280的大核心部分使用了2MB缓存小核心则使用了1MB缓存缓存的大小要比骁龙820大一倍根据高通的说法较大的缓存能降低数据存取内存的频率同时提高性能并降低功耗当然更换了处理器架构从而搭配更大缓存也是很可能的另外骁龙835的内存控制器由高通自行设计没有使用公版方案为什么高通在骁龙835上选择了半定制架构而不是之前自研的Kyro自研产物往往能更好地和自家其他架构相结合并能更好地控制性能和功耗对于这个问题高通宣称他们只是在所有可选项之间反复衡量后选择了最合适的技术其中性能和功耗是最明显的标准其他因素比如成本、可用性和市场营销等也会影响这个决定很官方、很表面的回复可参考的东西不多继续加强的GPU骁龙835的GPU采用了Adreno 540相比之前骁龙820上的Adreno 530两者基本架构一样因此产物型号也没有发生大的变化高通宣称新一代产物专注于优化瓶颈比如通过检查像素深度来剔除无效像素从而减少需要处理的像素工作量当然高通还在ALU、寄存器等方面做了一些改进不过没有更多细节可供披露软件中的Adreno 540信息可以看到它的一些特性Adreno 540相对于之前的设计纹理滤波的效率更高、耗费更少了比如每周期可以执行16个三线性过滤相比之下ARM-G71每周期只处理一个双线性过滤或者每两个时钟周期处理一个三线性过滤因此ARM-G71MP16最多每周期处理16个双线性过滤但只能处理8个三线性过滤只有Adreno 540的一半性能方面高通宣称Adreno 540相比Adreno 530在3D渲染性能方面提高了25%目前尚不清楚是由于GPU架构改善还是频率提升才带来这么大的提升考虑到架构基本相同频率提升也在意料之中在API支持上Adreno 540支持所有最新的图形API包括OpenGL ES 3.2、DirectX 12、Vulkan此外还包括OpenCL 2.0以及Renderscript应用新技术的DSP、ISP在骁龙835中高通应用了全新的Hexagon 690 DSP不过遗憾的是高通没有透露更多信息另外在骁龙835中还有两个额外的DSP处理器（这一点和骁龙820一样）其中一个在X16 LTE的调制解调器中执行信号处理暂且不表另一个比较有趣高通称其为All-Ways Aware Hub顾名思义这款DSP是一直活动的它位于单独的电源区域中并连接到一系列不同的传感器上通过支持Google Awareness API能够实现诸如计步、LTE、Wi-Fi或者蓝牙LE之类的定位骁龙835采用了名为Spectra 180的双14位ISP在ISP方面骁龙835拥有名为Spectra 180的双14位ISP支持高达3200万像素的单镜头或者两个1600万像素的双镜头目前双镜头是旗舰手机最重要的功能之一新的ISP增强了对混合自动对焦系统的支持并且能够根据照明条件来选择合适的对焦方法它还支持双光电二极管相位检测自动对焦（2PDAF）这种技术通过将每个像素（通常是较大的1.4μm像素）拆分成两个光电二极管其中一个用于图像捕获另一个用于相位检测通过使用每个像素进行相位检测来加强自动对焦性能甚至暗光条件下可达PDAF的两倍除了2PDAF外Spectra 180还支持反差式对焦、激光对焦、红外对焦、PDAF相位对焦、2PD对焦等并根据情况不同自动选择另外Spectra 180还能够支持HDR它设计了一个固定的功能模块来执行硬件加速的Zigzag HDR（zzHDR）—这是一种HDR成像技术它通过Z字形检测对角线数据来获取曝光值zzHDR能够用于实时预览HDR图像记录HDR视频或者捕获HDR照片除了照片分辨率略有牺牲外不会损失任何快门速度持续改善的续航除了前文所述的使用了新工艺、big.LITTLE技术外高通还采用了其他一些技术来加强续航设计包括名为Symphony System Manager的频率和电压控制模块能够精确控制GPU和其他部分的频率和电压实现对电池能源利用的最大化骁龙835拥有更为出众的功耗控制能延长移动设备的续航时间高通宣称新的骁龙835相比骁龙820功耗降低了25%比之前大受好评的骁龙801降低了高达50%（不过并没有说明测试情况）在具有QHD显示器和3000mAh电池的手机中骁龙835能够提供3小时以上的连续4K视频编码播放和2个小时的VR游戏时间支持QC 4.0的骁龙835能让移动设备拥有更快速的充电体验此外骁龙835还支持更快速的QC 4.0充电技术兼容USB Type-C和USB PD标准更新了高通INOV电源管理算法能够进一步降低电池循环损耗相比QC 3.0QC 4.0的充电速度能够快20%强大的无线连接能力骁龙835集成了一个X16的LTE调制解调器能够使用3×20MHz的载波聚合和256-QAM以及4×4 MIMO和2×2 MIMO实现下行链路高达1Gbps的速度上行方面2×20MHz以及64-QAM的设计能够最高达到150Gbps也就是X13标准由于通讯标准提高骁龙835的手机如果支持所有的通讯接口的话需要布置四个蜂窝移动网络天线和Wi-Fi、蓝牙、NFC等加起来一共需要7到10个天线由于手机中空间极为有限厂商可能使用较小的天线用于较高频率的通讯将4×4 MIMO限制在1.8GHz和2.6GHz之间的中高频段较低频段使用2×2 MIMO不过即使到2017年支持千兆网络的运行商依旧很有限因此骁龙835的4天线设计有可能被用来加强信号骁龙835配合WCN 3990对Wi-Fi做出了的进一步强化骁龙835可以与WCN3990芯片配套提供2×2 MU-MIMO蓝牙5.0以及FM收音、802.11ac Wi-Fi功能这是首个蓝牙5.0的解决方案能够提供高达2Mbps带宽是之前蓝牙4.2的两倍在功耗方面相比骁龙820骁龙835的Wi-Fi功耗降低了60%LTE/LAA/Wi-Fi可以共享天线设计因此手机中天线可以减少3个此外Wi-Fi方面如果有额外配套芯片支持的话能够实现高达4.6Gbps的802.11ad Wi-Fi支持更多高级功能的摄像从目前移动产物的发展趋势来看从软件到屏幕尺寸和分辨率、再到材料和设计下一个爆发点应该是相机或者摄像头在2016年苹果在双摄像头上的努力让人们看到了一种新的市场刺激方法随后几个旗舰手机都纷纷采用双摄像头设计并且今年这样的设计还将持续增多之前在ISP部分我们曾提到骁龙835增强了对双摄像头技术的支持实际上Spectra 180还专门为双摄像头的不同使用场景做出了优化它能够支持不同放大倍率的两个镜头比如iPhone 7使用的广角镜头和56mm镜头LG G5使用的广角和鱼眼镜头Spectra 180支持平滑缩放功能使得用户可以在两个镜头之间任意切换高通正在考虑通过骁龙相机模组方便厂商快速推出所需要的设备除此之外OEM厂商还可以使用高通的Clear Sight算法来整合两个不同摄像头传感器的输出图形比如第一个传感器可以使用传统的RGB拜耳式滤色器阵列来获取颜色数据第二个黑白传感器可以用于收集亮度信息而不是更多的光信号这种技术可以使得图片获得比只使用传统单个RGB传感器更高的亮度并降低噪点、加强对比度最终起到提高画质的作用骁龙835还能支持光学变焦在图片的后期处理上骁龙835继续支持谷歌Halide语言并配合Hexagon 690 DSP对图像进行硬件加速处理谷歌在骁龙820中就利用它实现了手机的HDR+功能提高了图像的质量骁龙835也可以这样做并且骁龙835的DSP支持实时面部检测和识别大量美图类软件可以利用其实现自动美容算法或提高对焦性能当然这些高级的成像功能需要大量的硬件和软件开发才能实现高通正在考虑推出骁龙相机模块它包含了已经预制完成的硬件/软件模块方便厂商直接应用到手机上目前高通已经推出了三个模块包括支持PDAF的单个相机模组（使用索尼IMX298摄像头）、支持Clear Sight的双摄像头以及支持光学变焦的双摄像头骁龙835能够支持HDR10和超清视频编解码除了摄像功能外骁龙835也在视频功能上做出了很大优化骁龙835的VPU和DPU目前已经可以解码和显示4K超高清（HDR10）功能DPU能够输出具有10位彩色的2160p到支持HDR的显示器上—不过目前尚未有任何支持这种色彩显示的移动设备面板出现另外目前桌面的G-Sync和FreeSync等帧同步技术大行其道骁龙835的DPU也带来了Q-Sync基本技术原理都差不多GPU输出画面的帧率和显示器刷新率一致能够带来更平滑的游戏体验视频解码能力方面骁龙835支持对2160p@60fps、1440p@120fps或1080p@240fps的H.264（AVC）和H.265（HEVC）视频的解码视频编码最高为2160p@30fps、1440p@60fps、1080p@120fps或720p@240fps视频稳定功能方面骁龙835和骁龙820都使用了EIS 3.0视频稳定技术但前者加入了新的轨迹平滑算法不容错过的VR和机器学习目前最受人关注的无疑是VR骁龙835对这方面的支持自然也不能落下骁龙835的市场目标是头戴式显示器或者谷歌Daydream这样的设备一般来说VR需要更高图像分辨率同时需要对音频定位、手势识别和空间跟踪等技术提供很好的支持这为设备带来了巨大的计算负荷设计人员需要在每个板载处理器之间保证良好的性能和紧密协调性此外VR设备的延迟也是非常重要的一环较高的延迟和卡顿会让玩家变得头晕甚至无法继续使用高通宣称骁龙835的延迟大约为15ms相比骁龙820的18ms略有降低面向沉浸式体验骁龙835在异构计算方面也做出了加强在头部追踪方面骁龙835使用的视觉惯性测量系统通过Hexagon 690 DPS处理来自摄像机的流失视频数据（大约30fps）前文提到的All-Ways Aware DSP以800MHz~1000MHz的速度捕捉加速度计和陀螺仪的数据然后这些数据会形成确定的拥有六个自由度的定位信息高通表示DPS在这方面的应用效率比CPU高出4倍除了VR、AR外机器学习也是目前的热点产业高通发布了骁龙神经处理引擎SDK这个SDK能够利用骁龙835的异构计算能力来加强机器学习此外骁龙835还可以支持客户创建神经网络层和实现对TensorFlow的支持后者是一个使用数据流图执行机器学习的开源库高通宣称骁龙835的Hexagon 690是第一款支持TensorFlow和Halide框架的移动DSP在有关机器学习方面骁龙835针对不同的应用场景提供了不同的解决方案在安全方面骁龙835加入了Heaven安全平台提供了对眼球、面部、指纹、虹膜、声纹等几乎全部生物识别技术的支持还加强了移动支付的安全性使得用户的资金和数据更有保障写在最后看了这么多可以说骁龙835的确是目前移动计算市场上最出色、最全面的移动处理器之一骁龙835拥有全新的半定制架构的CPU、加强的GPU在人们一般不太关注的地方比如DSP和ISP上骁龙835也有了很大的进步其Hexagon DSP能够带来强大的计算能力和大量新功能此外ISP部分的加强也让2017年的旗舰手机在摄影方面能够给用户更棒的使用体验当然强悍的通讯能力也是高通那句买基带送处理器玩笑话的来源高达1Gbps的下载数据流以及对几乎所有无线通讯协议的支持使得骁龙835成为手机、平板等产物最好的选择当然我们还需要特别提及由于骁龙835拥有更强的性能和更为先进的技术使得大量设备有望使用骁龙835来驱动这其中不仅包括手机、平板等还有网络摄像机、VR/AR设备以及最新推出的支持Windows 10的超便携电脑——这种设备除了可以运行支持通用Windows平台的应用程序外还可以运行x86（32位）的Win32应用程序这或许会直接挑战英特尔在入门级市场的地位总的来看在2017年的舞台上骁龙835带来了太多的可能性我们会在更多不同领域的产物上看到它的身影