高通作为移动处理器的霸主,去年以Snapdragon 820突破了移动处理器的旗舰市场,Snapdragon 652等中高端产品也有着同级别的竞争对手无法比拟的性能。今年,高通提前推出了高通骁龙835移动平台。作为巩固地位的旗舰大作,Snapdragon 835有哪些值得称道的升级?他们在提升用户体验和与对手竞争方面会起到什么作用?
10nm FinFET工艺 Kyro280登场自从高通骁龙800处理器诞生以来,几乎每一代高通骁龙800系列处理器都会在半导体技术上取得进步。去年的旗舰处理器高通骁龙820采用14纳米鳍片场效应晶体管工艺制造,而高通骁龙835再次升级,成为业界第一款采用三星10纳米鳍片场效应晶体管工艺的移动处理芯片。
更高的半导体技术带来几个好处。首先,高通骁龙835的封装尺寸比上一代高通骁龙820缩小了35%。要知道ID设计迫使内部元件的精度越来越高。更小的芯片尺寸意味着原始设备制造商在制造设备时有更多的空空间用于其他组件。
当然,这种体积减小不是基于减少晶体管的数量。10纳米鳍场效应晶体管工艺带来了更高的晶体管密度(高通骁龙835有30亿个晶体管),这也意味着更低的泄漏率。根据高通官方数据,高通骁龙835与高通骁龙820相比,功耗降低了25%,甚至只有使用VR时功耗的一半。
但是对于一个处理器来说,除了进程,架构也是影响最终性能和功耗的主要因素。高通骁龙835处理器继续毫无悬念地使用高通骁龙820的Kryo架构,但在时钟频率和内核数量上有很大不同,高通称之为Kryo 280。高通骁龙820处理器采用两组核心控制2aSMP,2×2.2GHz+2×1.5GHz四核设计;高通小龙835每个集群增加了两个核心,采用了两个核心控制4aSMP集群,其中高性能核心频率达到2.45GHz,效率核心也提高到1.9GHz。
不要以为高通骁龙835只是Snapdragon 820的升级版。在内核设计上,处理器的L2缓存也是直接翻倍的,其中高通性能内核有2MB的L2 L2缓存,效率内核有1MB的L2 L2缓存。在应用加载时间、网页浏览、VR等应用中,更大的L2缓存可以提高20%的性能,同时进一步压缩功耗,延长使用时间。
更聪明的Hexagon 682 DSP与Adreno 540图形处理器高通小龙820提出了沉浸式VR体验的概念,要求芯片至少提供更高的视觉质量、直观的交互和清晰明亮的声音。这三点基本都是用Hexagon 680 DSP和肾上腺素530 GPU实现的。高通骁龙835离理想视觉更进一步,搭载了性能更强的Hexagon 682 DSP和肾上腺素540图形处理器。
首先是肾上腺素540图形处理器,它在肾上腺素530的基础上带来了OpenGL ES 3.2、OpenCL 2.0、Vulkan、DX12的完全支持,图形渲染速度提高了25%。其次,高通首次在SoC中引入了DPU(显示处理单元)和VPU(视频处理单元)的概念。前者可以处理高达10位4K 60fps的显示,支持Q-Sync和更宽的色域,而VPU则具有视频渲染功能,不仅带来了4K HEVC的10位硬解码能力,还提供了视觉聚焦区域渲染。
在这样的硬件基础上,高通骁龙835提供了对超高清高级显示的支持,这意味着该片上系统可以完全承受10位色深的4K分辨率和90%以上的DCI-P3色域空。高通骁龙835也首次为HDR10提供硬件支持。今年,HDR显示屏无疑将成为越来越多智能手机的标配。
高通计算DSP历史悠久。几乎在Snapdragon品牌建立之初就内置了六角DSP。但最早的时候,DSP只是用来解码播放语音和简单的音视频。随着智能手机需求的不断增加,相机和传感器的功能,包括信号处理任务,都需要由DSP来完成。相比于强大的CPU,DSP特别擅长以低功耗处理这些任务。
在高通骁龙835中,六角682 DSP是作为一个超越CPU的处理核心而构建的,它继承了上一代六角680 DSP的最大特点,支持计算向量扩展(HVX)。DSP可以用一条指令处理大量数据流,如虚拟现实、增强现实、图像处理、视频处理、计算视觉等。这意味着,过去CPU/GPU上耗费电能较多的任务,可以交给DSP来实现更高的效率。
六角682 DSP也首次支持张量流和卤化物。前者是Google基于DistBelief开发的第二代人工智能学习系统,可用于语音识别、图像识别等多种机器深度学习。Google刚刚在2016年4月宣布开源。卤化物是麻省理工学院计算机科学和人工智能开发的编程语言。它改变了原图像算法的离散运算,并行化了原散乱算法,从而提高了图像优化的效率。
高通基于Hexagon 680 DSP中低功耗内核的支持,首次在Snapdragon 821中提出了永远在线的概念,可以低功耗控制所有传感器,高通小龙835在此基础上增加了对Google Awareness API的支持。此外,高通还在SoC中提供了6DoF VIO方案,这意味着VR厂商在使用高通骁龙835为主SoC时,可以直接获得准确、低延迟的六轴运动捕捉方案,这将大大降低开发成本。
在沉浸式音频方面,高通骁龙835推出了全新的高通Aqstic品牌,内置WCD9341音频解码器。结合Snapdragon 835,支持高保真DAC,支持32位/384kHz,115dB信噪比(SNR),超低105dB THD+N,原生DSD高保真音频播放。此外,Snapdragon 835还支持高通aptX和aptX高清蓝牙音频。
所有人都是高通Spectra 180 ISP双拍
Snapdragon 835也有内置的14位双ISP,但相比Snapdragon 820/821内置的Spectra ISP,新的Spectra 180 ISP性能更好。它支持驱动高达3200万像素的单摄像头或双1600万像素的摄像头,并支持增强的HDR、混合对焦和EIS 3.0防抖。
毫无疑问,高通这两年也看到了双摄像头手机的普及,所以Spectra 180 ISP专注于增强双摄像头的技术支持,几乎原生支持当前所有的双摄像头方案,给了OEM更多的选择。首先,两个不同焦距的镜头可以通过双ISPs的异构计算驱动实现平滑变焦功能。其次,高通Clear Sight算法通过黑白相机的组合,可以在弱光下提供更亮更清晰的成像。
搭载Snapdragon 835处理平台的小米6,采用长焦和广角双1200万像素的组合方案之一。小米手机6在长焦端配有52mm焦距镜头,在广角端配有27mm焦距镜头。当双摄像头同时启用时,两个摄像头拍摄的照片会重叠,然后结合多帧合成算法,可以得到双像素的原始照片。
Spectra 180 ISP也有原生混合对焦架构。SoC会根据不同的照明环境,调整不同的对焦方案,比如明亮场景下的相差对焦、普通光线下的对比对焦、弱光下的红外激光对焦等。此外,双ISP设计还提供“双相位自动对焦”,可在极低光线条件下实现双自动对焦性能。
千兆网络被X16 LTE打入历史移动互联网的速度能有多快?在之前的高通骁龙820中,集成了X12 LTE调制解调器。借助三个20MHz载波聚合和256-QAM,其最大下行速率达到了Cat.12(600Mbps),上行速率也达到了Cat.13(150Mbps)。全球只有10%左右的运营商能够提供匹配的互联网服务。但这已经不是极限了。Snapdragon 835内置高通骁龙X16 LTE调制解调器,1Gbps的下载速率足以让99%的运营商落地。
Snapdragon X16 LTE调制解调器采用2个4×4 MIMO+2个2×2 MIMO天线,支持4×20MHz CA。传输下行数据时,采用256-QAM高阶调制。两个4× 4的MIMO提供八个流,一个2×2的MIMO提供两个流。只能用60MHz带宽实现10个流。当所有载波都采用FDD时,带宽可以达到1Gbps。如果4×4个MIMO载波都是TDD,可以实现600 MHz带宽,2×2个MIMO载波(FDD系统)提供200Mbps总带宽为800Mbps。
当然,在高速频谱资源方面,移动网络会受到环境因素的限制,在任何情况下都不可能拥有完整的频谱资源。Snapdragon X16 LTE modem在LTE-D的基础上增加了LAA,是LTE-U和LBR机制结合的产物。它会先监听未授权的通道,确认没有其他设备被占用后再连接,这样连接更加可靠稳定。
同时,X16 LTE调制解调器搭配全新WTR5975射频收发器,也是全球首款单芯片射频集成电路,可支持千兆LTE、LTE-U和LAA。在单收发芯片下,可以支持4x下行载波聚合、2x上行载波聚合、3GPP协议认可的所有频段,最多支持4×4 MIMO,60MHz带宽下可以达到1Gbps的下载速率,大大降低了射频功耗和设计难度。
随着千兆LTE的普及,将带来四个方向的革命。首先是4K无线VR的显示,千兆速率足以满足带宽需求。同时,更高的网速可以打破本地和网络之间的壁垒。Snapdragon X16 LTE调制解调器的4K文件读取速度几乎接近手机本地闪存的速度。对于普通人来说,以后打开网盘内容的效率可能和打开本地文件没什么区别。更重要的是,千兆LTE网络将成为未来5G时代的重要基石。
此外,Snapdragon X16 LTE调制解调器进一步降低了功耗。与配备高通骁龙820的X12 LTE调制解调器相比,X16 LTE尺寸缩小50%,Wi-Fi峰值功率降低60%。此外,Snapdragon 835也是首个通过认证的Bluetooth5商用技术,提供高达2Gbps的速度,而802.11ad多千兆Wi-Fi也带来高达4.6Gbps的峰值下载速率,使无限高清传输和无线VR成为可能。
当然,盯上Snapdragon 835的不仅仅是移动平台和VR产品。正在努力解决电池寿命和过度依赖公共WiFi的移动电脑也在瞄准这一领域。近日,微软选择与高通联手打造搭载Snapdragon 835处理平台和Windows 10操作系统的笔记本电脑。
基于Snapdragon 835的移动PC平台作为业界首款采用10纳米FinFET技术的芯片,将首先在尺寸上获得优势。更小的封装尺寸导致更大的内部空空间,这允许PC制造商放置更大的电池。再加上Snapdragon 835的低功耗性能,其最终产品的续航性能将是现有同级别PC产品的4-5倍。
内置于移动PC平台的Snapdragon 835移动平台还集成了高通Kryo 280 CPU、高通肾上腺素540 GPU和高通六角形682 DSP,可以处理独立的异构负载。集成Snapdragon X16千兆LTE调制解调器提供1 Gpbs的峰值下载速率,支持2×2 802.11ac MU-MIMO,带来出色的Wi-Fi移动连接。
同时,高通和微软还将在移动PC上预装一张e-Sim卡,这与传统的手机Sim卡不同。这个e-Sim卡本身可以由系统编程,不需要内置的操作器和软件包。购买PC产品后,用户可以自行选择,后期可以通过在空中升级来更新套餐或更换服务运营商。有了这项服务,移动PC就可以摆脱WiFi或有线网络的束缚,像手机一样,在任何有网络信号的环境中享受网络服务,这就是高通和微软想要打造的“全方位在线”的理念。
旗舰大军已争相预约小龙835带来的不仅是强大的性能,还有更丰富的功能支持,可以带来更好的用户体验。作为今年手机处理器的代表作,三星Galaxy S8、索尼Xperia XZ Premium、HTC U11等多款旗舰机型都搭载了Snapdragon 835处理器,今年下半年仍将是所有旗舰机型的首选。在过去的Computex中,高通与微软联手推出了基于Snapdragon 835移动平台的Windows 10 PC解决方案,华硕、惠普、联想等PC原始设备制造商也将在这一领域投入更多精力。相信在不久的将来,我们会看到Snapdragon 835在很多领域的终端产品中的亮点表现。
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