我們就用 PC 和手機的處理器芯片來做一下比較。首先手機與 PC 處理器所處的環(huán)境不同,PC 可以安裝風扇或者安裝很大塊的散熱裝置甚至是水冷散熱設備,可以直接接入家用能源。并且 PC 主機的內部空間按理說是可以按照用戶的需求隨意設置大小的。
但是手機的處理器芯片不行,手機的體積不能像 PC 那樣可以隨意的做大,手機就是要便于攜帶小巧,手機還要考慮發(fā)熱,要考慮電池的容量。還不能接入外置電源,直接給手機配備一個風扇。所以手機在發(fā)展性能的同時必須考慮溫控與能耗帶來的影響。
所以正是基于這種差異化導致手機廠商和芯片廠商在設計手機處理器芯片的時候必須要嘗試各種架構,技術與工藝,以達到最好的平衡效果。
而手機的多核設計就是其中一種嘗試
單核的主頻提升要求的電壓更高,電壓高就會出現(xiàn)發(fā)熱問題,隨著發(fā)熱量的增加,漏電率又會增加,會進一步增加能耗與發(fā)熱。發(fā)熱和功耗是關系到用戶體驗最關鍵的兩個因素之一。高通驍龍 810 和三星的 Exynos 7420 同樣都擁有非常強勁的性能,但是高通驍龍 810 的發(fā)熱問題卻比 Exynos 7420 嚴重得多。這很大程度是因為 Exynos 7420 采用的 14 納米制程技術比高通驍龍 810 的 20 納米要更為先進,因為三星晶圓的技術在同樣的主頻可以跑在更低的電壓上。
除了還沒正式量產的 A72,Cortex-A57 是 ARM 最先進、性能最高的應用處理器,號稱可在同樣的功耗水平下達到當今頂級智能手機性能的三倍;而 Cortex-A53 是世界上能效最高、面積最小的 64 位處理器,同等性能下能效是當今高端智能手機的三倍。這兩款處理器還可整合為 ARM big.LITTLE(大小核心伴侶)處理器架構,根據(jù)運算需求在兩者間進行切換,以結合高性能與高功耗效率的特點,兩個處理器是獨立運作的。
Cortex-A57 的性能雖然強勁,但是隨著發(fā)熱量的劇增,會導致 Cortex-A57 處理器持續(xù)高頻不了多久。單核的工作能耗會隨著指數(shù)級上升,相應的熱量聚集也會更高。人體的溫度是恒定的,假如手機的發(fā)熱的程度達到 40 度以上人體很容易感覺得到,當溫度上升到 45 度甚至是更高的時候用戶就會感覺到燙手。加上主板的散熱結構已經阻止了固定工藝和技術下的性能成長空間,也限制了高頻核心的高性能的應用。
所以由于手機結構空間限制,又限制了散熱技術的應用,導致手機沒有辦法像 PC 一樣盡可能的提高處理器單核的主頻和性能,因為 PC 上基本上不存在結構空間限制,散熱問題也有多種處理器辦法和方式。
因此不能把手機的單核處理器性能和主頻無限制的拔高,手機和芯片廠商開始考慮往多核心發(fā)展。
我們再回到聯(lián)發(fā)科的 Helio X20 處理器,聯(lián)發(fā)科的副總兼技術長周漁君曾經表示聯(lián)發(fā)科發(fā)布十核處理器并不是單純?yōu)榱俗非?a href="http://www.xebio.com.cn/cpu_soc" target="_blank" class="keylink">處理器的核心數(shù)量不斷去疊加,十核不是重點,重點是這款處理器可以滿足高性能和低功耗的需求。Helio X20 的十個處理器核心可以隨意調用和搭配,從而可以達到性能和功耗的最合理利用。
周漁君用了一個很形象的比喻“我們開車時換擋。當需要性能好時,就使用 3、4 檔;當需要省油時,則向下?lián)Q擋。同樣的概念,當手機對計算要求比較高,比如玩游戲,看視頻時,可以切換到 A72;當僅僅是瀏覽網頁,看文件則可以使用 A53。”“而且這10個核心隨時可以開或關,可以自由排列組合,任意搭配。”周漁君表示。如此對功耗有很大的幫助。周漁君透露,單純的比較 CPU 的話,可以節(jié)省 30% 功耗。另外根據(jù)此前的發(fā)熱測試在最高負載下,Helio X20 的發(fā)熱溫度也要比高通驍龍 810 平均要低 10°。不要忘記 Helio X20 和高通驍龍 810 都是采用 20nm 的工藝制造。
追求多核心的固然有廠商為了宣傳產品迎合消費者需求的噱頭存在,不過從另一方面講也可以說廠商是為了迎合消費者,提供更好的用戶體驗。