【新闻】手机芯事第一期:芯片巨头们动荡的2015

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过去的一年是手机市场风云变幻的一年，新势力崛起、国产品牌冲击高端、三星苹果后劲乏力，完全可以说，这是商业领域竞争最激烈的市场，而且它并不只是最终形态的手机成品之争，更是蔓延了和手机相关的整条供应链，尤其是手机的核心——处理器。

    手机处理器更严谨的叫法是“片上系统”（SoC），它包含着CPU运算处理器、GPU图像处理器、ISP影像处理器、基带、I/O控制、音频解码芯片等等诸多重要部件。

    早年的SoC市场可以说百花齐放，知名的有博通、德州仪器、意法爱立信、英伟达等等，但随着一轮市场洗牌，缺少通信基带的厂商逐步退出市场，形成高通、联发科两强独霸的局面。然而就在2015，三星、华为等手机厂商却突然发力，小米也传出自研处理器的风声，芯片市场风云再起。今天，我们就来聊聊2015年的芯片变局。

    高通平稳带小挑战

    作为业界的大佬，高通是讨论芯片时无论如何也不避不开的。就在前年，高通凭借一颗骁龙801笑傲江湖，彻底奠定了自己霸主的地位，然而就在大家都以为这种排位将延续下去时，2015高通表现一般，问题出在新旗舰骁龙810上。

    作为正宗接替骁龙801的产品（骁龙805因没有基带采用机型极少），骁龙810光从参数上看可谓豪华，首次上了8核的A57 A53大小核架构CPU，高性能的Adreno 430 GPU直到今天也位居排行榜前列，但这些看似强大的参数却成为了悲剧的罪魁祸首。搭载该芯片的手机上市后，发热大、耗电高就一直是挥之不去的梦魇，特别是索尼的Z系列旗舰，即便用上了双铜管散热也无济于事，看似强大的性能也因为高热量导致主频急剧缩减，最终发展成“如何为骁龙810散热”也可作为手机卖点的悲喜剧。

    出现这一情况，根本原因是骁龙810采用的台积电20nm工艺完全镇不住A57四核这种怪兽。而高通放弃自研架构，选择公版的A57 A53也完全是出于市场所迫，因为早前苹果已经领先业界拿出了64位架构的A7芯片，联发科则通过多核营销咄咄逼人，使得高通不得不仓促改变方案，拿出了并不成熟的骁龙810。然而这颗纸面看似美好的产品最终却令客户遇到不少麻烦，也导致高通失去了重要合作伙伴三星，诸如moto X Style、锤子T2、LG G4之类的旗舰手机也纷纷转用骁龙808这颗“威力”稍弱的次级芯片。

    而由于年初与中国ZF达成了反垄断和解，高通以往可轻松获得的高额专利费出现了大幅下滑，导致毛利率连续三个季度下滑，降幅超过27%。

    幸好，市场的反馈给了高通重重一击，让它清醒了过来。最新的骁龙820就改用了更务实的四核Kryo自研架构，不再追求卖点上的噱头，重心放在了Spectra ISP、Hexagon 680 DSP、QC 3.0快速充电、Cat 12/13基带这些更事关手机综合体验的地方，事实证明它挽回了手机厂商们的信心，包含三星S7在内的多款手机未来都会采用。同时，中端的骁龙616/650也开始被不少明星机型采用，加上对汽车、无人机芯片的布局，高通的2016会迎来转好的趋势。

    联发科的艰难转型路

    高通的2015年表现并不出色，按理说联发科就相应要舒服一些，然而从2015年初开始，股价就一路下跌，最高跌幅甚至超过了55%。第二季度营收更是同比下滑13%，净利润同比下滑49.2%，直到第三季度才实现了环比增长21%，但全年营收也只有419.2亿人民币，差不多和2014年持平。

    联发科业绩不佳主要和智能机增速放缓的大背景有关，特别是中国市场，据IDG预计2015增幅不超过1.2%。而在联发科传统优势的3G市场，遇到了被紫光收购后的展讯强势狙击，以降价40%的代价换来了6300万的基带出货量，超过了联发科的6000万颗。高通今年为了扩大中低市场份额，也降低了芯片价格，两者给联发科带来了极大压力，不得不降价迎战。

    面对惨烈的中低端市场，联发科一直想往高端领域进军，于是去年成立了名为“Helio”的新品牌，分为高端的X系列和中端的P系列。第一款芯片X10一上市就被HTC M9 Plus、魅族MX5、OPPO R7 Plus等中高端机型使用，但随着竞争加剧，联发科不得不靠小米提升出货量，最终售价799的红米Note 2和899的红米Note 3直接将它拉下神坛，击碎了联发科的高端梦。

    事实上，从X10芯片本身分析，也实在算不上高端芯片。它的CPU是惯用的堆核心战略，表面上八核非常唬人，然而都是采用低性能的A53架构，和A57相去甚远；GPU则是老旧而低端PowerVR G6200，比2013年苹果A7采用的PowerVR G6430还差一截；至于ISP、基带等部分也同样采用的低端方案。这样整合出来的X10说要进军高端，实在有些不切实际。

    所以联发科要想真正踏入高端领域，关键就在今年X20和X30了。X20采用了Tri-Cluster架构，特点就是由2颗A72、4颗A53和4颗低功耗A53共三部分组成CPU，总共十核让拼核进入新境界；GPU部分则采用了最新的Mali-T880MP4，算是跟上了主流水平。X30则更是强大，将同样十个核心的处理器分为了四组，采用16nm FinFET工艺制造，加强多媒体、I/O支持、GPU性能，势要与骁龙820争个高低。

    X20和X30寄托着联发科今年冲击高端的希望，至于哪些机型会采用、具体表现如何，我们再等几个月就可以看见了。

    技术逆袭的三星

    三星今年在手机市场的表现只能用一般来形容，虽然在国际市场依然排名第一，但旗舰机Note 5与S6 Edge 在国内的销量远没有达到预期，中国市场的排名已经跌至第四。但欣慰的是，由于骁龙810的各种问题，今年三星手机全部改用的自家芯片Exynos反而获得了外界的认可，而且这种认可是基于三星强大的半导体实力。

    作为今年表现最出彩的Exynos 7420，它是首个14nm FinFET制造工艺的移动SoC，先进的工艺最直观的好处就是成功拿下了4颗A57 4颗A53的八核架构处理器和Mali-T760MP8 GPU，成为跑分榜上的头号种子选手，还外卖给魅族，获得了不菲利润。

    客观而言，三星在半导体方面的造诣可能是所有消费电子品牌里最强的，LPDDR4内存、UFS 2.0闪存、Exynos处理器、ISOCELL传感器等等皆是业界领先的技术，再加上AMOLED显示屏方面的水平，即便是有“黑科技”之称的索尼也难以媲美。

    而单说SoC领域，三星也是除了英特尔之外同时拥有设计和制造处理器的厂商，即便是苹果的A系芯片也由三星代工一部分，最近更是宣布将采用第二代14nm LPP工艺代工骁龙820，实力可见一斑。

    至于今年将登场的Exynos 8890在技术方面更近一步，不仅制造工艺改用高性能的14nm LPP，高性能CPU部分还采用了自研的Mongoose架构，综合性能比7420提升30%、能效提升10%；同时还采用了12核心的Mali-T880，整整是麒麟950的三倍。当然，8890最大的亮点还不是性能，而是集成了三星处理器以往没有的LTE基带芯片，而且和骁龙820一样上行Cat 12、下行Cat 13。再过不久，我们在三星Galaxy S7就能看见它的踪影了。

    从三星Exynos芯片的发展轨迹看，完全是一部技术不断进步的励志片，从采用公版设计到自主设计，Exynos芯片的自研属性越来越高，性能也慢慢登顶一流水平，或许三星未来即便不做手机，也可通过芯片赚得盆满钵满。

    新势力崛起

    除了高通、联发科、三星三家老牌厂商以外，2015年芯片市场最大的变化就是自给派正蔚然成风。

    自给派，就是手机厂商自己设计芯片搭载在手机终端之上，好处一是可以减轻对上游供应链的依赖，方便打造自己独家的特色；二是可以降低整机成本，提高利润。虽然自主设计好处多多，但这种玩法也只有财力雄厚的厂商烧得起，比如苹果、三星，近年随着国内厂商发展渐入佳境，也开始在芯片领域发力，不再甘心受人挟制。

    走在前面的是以技术擅长的华为。早在2012年，华为就推出了著名的海思K3V2，用在P6、D1等一系列手机上，但因为采用了GC4000这颗非主流GPU使得兼容性上出现重大问题，瞬间从国产骄傲变成祖传笑话。之后的麒麟910/920/930/935也表现一般，只能和主流的中端芯片比一比，与此同时外界对华为的质疑却越来越多。

    直到去年麒麟950面世，首发A72架构CPU和Mali-T880MP4 GPU才算是重新挽回了公众的信心，特别是自研的14位双ISP还提升了芯片的自主水平，算是走上了良性迭代的正轨，也将是华为今年旗舰机的标配。但是，这颗芯片虽然在处理运算性能上完胜去年的各大芯片，但图形性能方面却还是软肋，面对即将大面积上市的骁龙820、Exynos 8890不免乏力。同时，没采用支持Cat 12/13的Balong 750，仅配备Cat 6规格LTE基带也成为竞争对手的打击面。

    除了华为，小米和中兴也是蓄势待发。小米去年就和联芯科技成立了北京松果科技，还在红米2A上使用了联芯的LC1860C处理器。据业内人士爆料，小米已经在上海浦东组建了几百人的研发团队，相关处理器也已经流片，估计今年我们就能看到。

    看见曾经的老对手华为发展得这么顺利，中兴心里一定百味杂陈，自然不会一直甘于人下，再加上公司旗下本就有中兴微电子，研发自己的处理器就很顺理成章了。在去年10月中兴AXON天机战略发布会上，就透露就研发中兴OS操作系统和迅龙处理器，其中将是一款LTE-A基带，预计今年就会应用到中兴的旗舰机型中。

    手机厂商自己研发处理器虽然看起来是大势所趋，但过程的各种心酸只有厂商自己知道。短期内这些芯片虽然很难威胁到传统大佬，但无疑给市场注入了一股活力，成为搅动行业前行的鲶鱼。

    总结

    2015年的芯片格局可以用一句话来总结：三星抢眼、高通失意、联发科乏力、厂商势力崛起。今年战场上的玩家大概还是这几位，只不过又会有新的故事发生。

    而与往年外国厂商独大的局面不同，国产厂商已经从单纯的终端制造商慢慢向更高阶的芯片技术研发，虽然初步采用的都是公版方案，但面对资金、人力、时间投入都巨大的SoC领域，取得目前的成果已经是从无到有的突破。或许到明年这个时候，我们文章的主角就要换成中国厂商了！

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手机芯事第二期：神U不应该只看核心数

上一期的“手机芯事”给大家解读了去年手机芯片的基本格局变化，其中，在阐述高通和联发科时，我们简单谈到为什么减少了核心的骁龙820更务实，而看似更多核的联发科X10算不上高端。今天我们将进一步阐释，一颗好的手机芯片到底该是什么样的。我们在面对各种核心数的营销轰炸时，如何理性的选择最合适自己的产品是一个重要的课题。

　　

　　往期回顾：

　　

　　手机芯事第一期:芯片巨头们动荡的2015

　　CPU重要但不是全部

　　CPU（中央处理器）是大家最耳熟能详的参数，从名字中就能看出它对芯片的重要性，甚至于不少人直接把它等同于整颗芯片。实际上，手机芯片更确切的叫法是片上系统（SoC），CPU只是其中的一部分，负责控制运算，直接决定着手机的运行流畅与否。

　　判断一颗CPU性能如何，普通消费者大多被各种无节操的营销和线下一知半解的销售员带偏了，只关心有多少颗核和多高的主频，然而这些只是构成最终性能表现的一部分，最核心的决定性因素是架构！

　　目前主流SoC无论出自何手，采用的几乎全是ARM公司的精简指令集架构，区别在于有实力的厂商只采用该公司的ARMv7/v8指令集，自己会再进行架构上的设计，比如苹果和高通就是典型代表。自从A6开始，苹果就开始自行设计CPU架构，一年后的A7更是凭借Cyclone架构成为首款64位的移动处理器，领先业界一年；而高通在32位时代则靠基于ARMv7指令集打造的Krait架构树立了自己江湖一哥的地位，最新的骁龙820则基于ARMv8打造了新架构Kryo。

　　

　　另一种方案就是直接购买使用ARM设计好的公版架构，我们常见的Cortex-A7/A8/A9/A53/A57/A72就是ARM设计好的架构名称。其中字母A后是一位数的为32位的ARMv7指令集，两位数的就是64位的ARMv8指令集，联发科、海思就是采用公版方案。

　　举个形象的列子，第一种方案就好比ARM打好了地基，厂商可自由选择怎么建房子，好处是灵活性强，性能、功耗往往控制得比公版架构好，但对金钱、时间、技术都有较高要求。第二种方案相当于ARM不光打好了地基，还把图纸也画好了，厂商买了之后只需要按照图纸施工就可以，能大大降低整颗SoC芯片开发的时间和成本。

　　

　　不同的架构直接决定了性能的基础，比如市面上千元机里常见的处理器虽然有八个核心、主频超过2GHz，但由于多采用A53低功耗架构，性能方面还不如双核的高性能架构A72，特别在单线程运算能力上更是相形见绌。这也就是为什么，苹果至今坚持双核选择，但性能却一直遥遥领先的根本原因。

　　其实，这和电脑处理器是一样的，英特尔著名的Tick-Tock战略就是不同年份专注于架构和制程工艺两方面交替提升，最终实现性能的逐年上涨。所以除了架构外，再重要的就是制程工艺了。

　　

　　制程工艺是指芯片内电路与电路之间的距离，目前主流的工艺是28nm和20nm，最先进的是16/14nm，先进的工艺能减低处理器的耗能和热量，缩小芯片面积，提升性能。理解了这一点，就知道为什么同样是4颗A57+4颗A53的big.LITTLE大小核架构，20nm工艺的骁龙810发热、功耗备受诟病，而14nm的三星Exynos 7420却表现优异的原因。

　　

　　如果再讲细一点，半导体的制程工艺还可分2D结构的MOSFET（金氧半场效晶体管）和3D结构的FinFET（鳍式场效晶体管），FinFET架构主要是改动了控制电流的闸门，能大幅改善电路控制并减少漏电流。

　　

　　即便是同样的制程工艺，也可能因为技术改进产生迭代。比如去年苹果A9的代工门风波，理论上更先进的14nm表现却不如台积电的16nm，原因在于三星是从28nm直接跳到14nm LPE工艺，而台积电则按部就班的从28-20-16nm顺序过度，技术相对成熟，良率与漏电控制更好。但三星显然已经吸取了教训，近期推出了第二代14nm LPP工艺，比一代LPE工艺性能提升15%、功耗降低15%，台积电今年也推出了改良版的16nm FinFET+，所以看似相同的工艺也回因为具体版本不同而产生差异。

　　

　　经过上面的叙述，相信大家已经大体知道如何去判断CPU的好坏，总结起来就是架构和工艺比核心和主频更重要，而高性能架构大幅优于低功耗架构，工艺越先进处理器越强。

　　游戏核心——GPU

　　好的CPU只是做好一颗高端芯片的第一步，它虽然让整机运行流畅稳定，但在手机娱乐属性越来越强的今天，特别是年轻人喜欢用手机来代替掌机玩游戏的当下，GPU无疑是更不可忽视的部分。

　　GPU中文译为图形处理器，关系到图形渲染能力的强弱，直接决定了游戏是否能流畅运行。目前主流的移动GPU厂商有ARM、高通、Imagination Technologies（以下简称Imagination）、NVIDIA四家，其中高通的Adreno和NVIDIA的Maxwell GPU只用在自己的骁龙、Tegra芯片上，所以对外出售的只有ARM Mali、Imagination PowerVR两个系列。

　　

　　虽然经常有三星、苹果在自研GPU的传闻，但至今为止各芯片厂商都只能购买ARM或Imagination提供的方案集成在芯片中，比如华为海思、三星Exynos采用ARM Mali系列，Imagination PowerVR则多用在苹果A系和联发科芯片中。

　　

　　由于不同厂商采用的架构不同，比如有统一渲染、分离渲染等区别，所以单凭架构或核心并不能判断移动GPU的性能强弱，业界通常做法是看其三角形输出率和像素填充率，当然自从各类评测软件诞生后，比较就变得更直观了。如果大家记不住各种排名也没关系，了解清楚各厂商的命名规则心中就大致有数了。

　　

　　通常来说，移动GPU的命名都是有字母加数字构成，如Adreno 530、Mali-T880、PowerVR GT7600等，其中第一位数字一般表示代数，数字越大代数越新；第二位数字代表定位，数字越大性能越强。以上三款GPU就是已经商用的最新最高端型号。不过，ARM的Mali GPU有点特别，除了要看型号外，还得注意核心数（命名最后的MPx，x是多少就代表多少核心），比如麒麟950和Exynos 8890虽然都用了最新的Mali-T880，但麒麟950只有4个核心，而Exynos 8890却有12个核心，性能自然不可同日而语。

　　通信中枢——基带

　　手机最核心的作用还是通讯，对于这一点，CPU和GPU再强也无能为力，最终还得看基带。

　　基带直接决定了手机支持什么样的网络制式，我们用手机打电话、上网、发短信等等，都是通过上层处理系统下发指令给基带部分，并由基带部分处理执行。可以说，基带是整颗芯片中技术含量最高的部分，德州仪器、意法爱立信、NVIDIA等厂商多就因为SoC中没有整合基带或者技术落后被市场淘汰出局。

　　

　　判断基带的优劣最直观一点就是看它支持的制式和频段多少，一般号称全网通的手机就是采用了高端的基带，从4G的LTE到3G的WCDMA/CMDA/TD-SCDMA再到2G的GSM/EDGE全部制式支持，用户只需购买手机插卡即可使用，不用去费心考虑支不支持、换卡怎么办的问题。

　　除了制式支持外，4G时代基带的另一个重要特性是LTE的UE接入能力等级，也就是UE能够支持的传输速率，一般用Cat x表示，x的数字越大上传下载的速度就越高。麒麟950遗憾的一点就是用了只支持Cat 6的老基带Balong 720，没用采用最新支持Cat 12/13的Balong 750。

　　

　　说到基带，这是高通强项，高通在多年前的第一代骁龙处理器S1中就集成了基带，简化了手机的研发难度，加快了周期。最新的骁龙820集成的X12 LTE基带不仅支持全网通，而且LTE接入能力达到了目前最高的Cat 12/13。

　　多媒体性能

　　以上三个大件稍微关注电子领域的消费者多少还是知道一些的，相较之下，SoC中的其他多媒体性能反而不怎么显眼，这里我们分类给大家介绍一下。

　　首先是视频编码器，它关乎着手机最终支持多少格式的编码解码方案，比如ARM的Mali-V550和骁龙820都支持4K分辨率H.265 HEVC格式视频的编解码。有的SoC中还会集成音频解码器，比如联发科。

　　

　　再来的是显示控制器，它影响着最终手机能上多高分辨率、多少帧率的屏幕，前两天ARM才发布的Mali-DP650就能轻松带起4K分辨率、60FPS帧率的屏幕，除了用在移动设备上外用在4K电视上也没有问题。

　　

　　最后是关乎拍照录像的图像处理器（ISP），它负责处理影像传感器传回的数据，影响着白平衡、对焦、曝光、噪点抑制、人脸识别、运动补偿等各种基础高级的影像功能。该领域最出名的要数受三星、锤子青睐的富士通Milbeaut方案，但单独加入ISP会加剧功耗、发热、设计的复杂情况，所以目前厂商更倾向于在SoC集成ISP，比如高通、海思、苹果的芯片都是集成的自研技术。

　　

　　总结

　　除了CPU、GPU、基带、多媒体四方面，SoC中还有着非常多的组成部分，比如协处理器、电源管理、I/O连接等，看似不受重视，却最终决定了手机能不能快速充电、支不支持最新的LPDDR4/UFS 2.0运存方案、WiFi是否稳定等等情况。所以，普通消费者在选购手机时，不能只看CPU有几个核，而应该综合考虑，看看图形、通信、多媒体性能几何，别被厂商营销牵着鼻子走。就今年而言，已经登场的高端芯片有海思麒麟950，即将登场的是高通骁龙820、三星Exynos 8890和联发科Helio X20，大家在选购产品时可以特别留意。

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骁龙808这颗“威力”稍弱的次级芯片。