旗舰级SoC市场现状

　　虽然2020年旗舰级SoC市场将由麒麟990 5G、Exynos 990、天玑1000和骁龙865“四剑客”组成，但Exynos 990仅被韩国和欧洲市场销售的Galaxy S20系列手机所列装，国内用户基本无缘享用。同时，天玑1000暂时也仅是纸面上的存在，至本文截稿时只有OPPO Reno 3搭载了这颗SoC的缩水简化版天玑1000L，而天玑1000能否被更多OEM厂商接纳还是未知数。因此，在可预见的未来，骁龙865和麒麟9905G才是“正餐”（图1），也是与我们接触最为频繁的存在。

骁龙865全面解析

　　骁龙865之所以备受关注，是因为它将成为华为/荣耀品牌之外，其他品牌旗舰手机竞相选择的“心脏”。那么，这颗SoC究竟有何过人之处呢？
　　夸奖之前叹不足
　　对手机专用的SoC而言，除了性能和功能以外，工艺和集成度也是非常重要的指标。遗憾的是，高通骁龙865在这两个层面的表现并不够完美。
　　先来看看制程工艺。
　　骁龙865基于台积电7nm工艺（基于DUV深紫外线）制造，而这套工艺还曾被用于生产骁龙855，在其之上存在更先进的台积电第二代7nm+EUV工艺以及三星7nm+EUV（极深紫外线）工艺（图2）。和“DUV”相比，“EUV”的波长由193nm缩短至13.5nm，相当于光刻精度提升了14倍，这意味着7nm+EUV工艺在芯片尺寸不变的情况下更容易集成更多数量的晶体管。如果你对半导体工艺背后的技术感兴趣，可参考本刊2019年第22期《“芯”希望来自新工艺 浅析EUV和GA AFET技术》这篇文章。
　　再来看看集成度。
　　在手机SoC领域，负责处理各种应用的单元叫应用处理器，简称AP（Application Processor）;负责通信的单元叫基带，简称BP（Baseband Processor）。反之，如果AP和BP各自独立成单独的芯片，则称之为“外挂”。
　　出于大规模量产（台积电7nm工艺比7nm+EUV工艺更成熟）和成本的考虑，高通骁龙865此次并没有集成基带，严格来讲它只是一颗AP芯片。搭载骁龙865的手机要想连接5G/4G/3G/2G网络，必须外挂官方指定的BP——骁龙X5 5基带芯片（图3）。问题来了，外挂的设计形式，需要在寸土寸金的手机主板上腾出分别安置AP和BP两颗芯片的空间，而双芯片的设计还会带来额外的耗电量。
　　相对而言，麒麟9905G和联发科天玑1000才是真正意义上的A P+BP一体化的5G SoC芯片，由于节省了外部接口，这类芯片的内部通信效率比外挂基带方案更高，SoC节省出来的主板空间也可以用来堆叠更多更强大的器件或功能。与此同时，天玑1000还在SoC上直接集成了Wi-Fi6单元，而骁龙865要想支持最新的Wi-Fi6技术，还必须额外搭配高通QCA6 3 9x芯片或FastConnect6800子系统，同样需要浪费更多的主板空间和能耗（图4）。

　　强悍性能的由來
　　虽然骁龙865移动平台存在些许不足，但这些并不影响它的绝对实力。作为目前Android手机领域最强的芯片之一，骁龙865的底蕴主要来自CPU+GPU+内存这三大板块。
　　首先是CPU。
　　高通骁龙家族从很早以前就喜欢对ARM原生Cor tex-A系列架构进行半定制化的“魔改”，并以“Kryo”的核心名称加以推广。这一次，骁龙865采用的Kryo585核心是基于ARM最新Cortex-A77架构魔改而来，根据ARM官方的数据显示，在主频相同时Cortex-A77的性能将比上代Cortex-A76（对应骁龙855的Kr yo 485）提升最高20%。值得注意的是，骁龙865采用了和骁龙855相同的三丛集结构和主频（表1），而且L3共享缓存也得以翻倍（从2MB提升到4MB），所以骁龙865的CPU运算性能将更加值得期待（图5）。

　　其次是GPU。
　　高通骁龙移动平台集成的Adreno GPU在Android芯片领域素有“非常能打”的声望，作为2020年度旗舰，骁龙865集成的Adreno 650自然也是同家族的最强者。和家族前辈相比，Adreno650的渲染管线和像素处理单元都增加了50%，还额外引入了8bit定点运算加速单元，并首次搭载Adreno NNDirect运算库（包含OpenCL ML、Vulkan ML库），为AI加速提供强大算力支持。此外，骁龙865还支持10-bitHDR游戏特效，在部分游戏中可开启名为Game Color Plus的视觉增强功能。

　　为了可以让骁龙865的图形性能始终保持领先，高通还携手谷歌，为Adreno 650提供了驱动程序的在线更新功能（图6）。未来，每升级一次GPU，驱动3D跑分也许就能提升5%，游戏帧数增加2FPS，这种免费的大餐应该会令无数发烧玩家趋之若鹜。
　　接下来就是LPDDR5内存。在新一代旗舰级SoC中，只有高通骁龙865和三星Exynos990支持最新的LPDDR5内存技术，目前美光和三星都已经实现了LPDDR5内存的量产，并已应用在小米10系列等最新款Android手机身上。那么，和主流的LPDDR4X内存相比，LPDDR5内存都有了哪些改进呢？
　　LPDDR5内存的优势有很多，比如它的单块裸片存储大小就有12GB可选，可轻松实现16GB或更大容量，同时运行100个APP也毫无压力。LPDDR5内存的功耗更低，据美光表示其量产的LPD DR5内存可以让手机续航时间延长5%～10%，三星的数据则显示相同工作速率下LPDDR5比LPDDR4x的功耗节省14%。此外，新内存的速度更快，其理论最大传输速率达到6400Mbps（骁龙865支持4×16bit 规格的LPDDR5-2750MHz），比LPDDR4X快了一倍，和LPDDR4X相比也有着20%的优势，数据访问速度提升了50%
　　总之，容量更大、速度更快、更加省电就是LPDDR5内存可以赋予新一代旗舰手机的“天赋技能”（图7），从而在5G、AI大力发展的年代提供更好更稳定的硬件基础，让智能手机处理相同数量和强度的任务时消耗更少的时间和电量。

　　更多體验上的改进
　　对旗舰级智能手机而言，性能固然重要，体验也不能含糊。为此，高通对骁龙865的多媒体性能进行了全方位的革新。比如，由Kryo585+Adreno650+Hexagon698等单元构成的第五代异构计算引擎AI Engine性能是骁龙855的2倍以上，在视频实时虚化/抠图、图像/人脸识别、拍照场景优化和语音识别等领域有着更加出色的表现。

　　骁龙865的ISP也同步升级到Spectra 480（图8），每秒可处理20亿像素，在拍摄4K HDR视频的同时还能进行64MP照片的拍摄，最高支持8K/30FPS的超高清视频录制。全新的ISP还配备专用的降噪模块，支持运动补偿功能，在视频拍摄时功耗更低。值得一提的是，骁龙865相机APP可以将照片保存为可记录更多图像信息的HEIF格式，和传统的JPG相比，HEIF在画质不变的前提下可缩减50%以上的照片文件体积（图9）。

　　与此同时，骁龙865还率先支持UFS3.1闪存，并向下兼容UFS3 . 0。以小米10系列手机为例，它在UFS3.0闪存的基础上引入了Write Turbo写增强技术（图10），相当于在UFS 3.0闪存里新建了高速缓存区，可以将数据优先接收并存储，然后等芯片空闲的时候，UFS内部

　　再将数据从高速缓存区搬到常规存储区内。Write Turbo就像给写入加了涡轮引擎，将UFS3.0闪存的顺序写入速度提升到730MB/s（图11）。作为对比，绝大多数UFS 3 . 0旗舰手机的写入速度只有400MB/s到500MB/s左右。
　　实际上，Write Turbo只是UFS3.1闪存的新增特性之一，完整的U FS 3 .1还引入了Deep Sleep和HPB两项全新的技术，可以让Android手机的运行变得更加流畅，并显著降低功耗。iQOO 3则是首款采用骁龙865+UFS3.1闪存组合的Android手机，打破了骁龙865最高只支持UFS3.0闪存的坊间说法。
　　得益于第五代AI Engine引擎、更强的Spectra 480 ISP、更节省空间的HEIF照片格式，再结合写入速度更快的闪存技术，让搭载骁龙865手机的拍照算力提升了4倍，就算是对一亿像素的图片进行即时修图处理也不在话下，而且理论最高支持2亿像素摄像头。从网友对小米10系列的体验反馈来看，它在开启108M像素进行拍照时，按下快门之后瞬间就完成了拍照，没有任何延迟，只是在使用相册打开照片时需要处理1秒～2秒。
　　在网络方面，搭载骁龙865的手机新品都会搭配专属的Wi-Fi6芯片，在搭配Wi-Fi6路由器时可以获得更快更稳定的连接。同时，骁龙865还同时支持Sub-6GHz和毫米波频段（图12），可叠加实现最高7. 5G bps的下行速度。但是，国内运营商短期内并没有搭建毫米波基站的计划，所以搭载骁龙865的国产手机几乎都会屏蔽对毫米波的支持（想支持毫米波还需要昂贵的专属天线阵列模块），国内5G套餐最高1Gbps的限速机制，也将让骁龙865的网络优势很难发挥出来。

骁龙865性能实测

　　按照惯例，我们还是需要对骁龙865和它的主要竞争对手麒麟9905G做个理论性能测试的对比，笔者同时还加入了高通上代旗舰骁龙855 Plus的成绩作为参考（表2）。

　　在安兔兔测试中，骁龙865的表现可谓一骑绝尘，除了SoC自身性能更强以外，还得益于LPDDR5内存和UFS3.0+Write Turbo技术的闪存。在CPU专项测试环节，骁龙865无论是单核还是多核成绩都明显领先竞争对手，基于Cortex-A77架构魔改而来的Kryo585核心功不可没，没有辜负Cortex-A77领先Cortex-A76大约20%的性能预期。
　　骁龙8 6 5的GPU成绩同样喜人，虽然它集成的Adreno650频率只有587MH z，但依旧明显高出675MH z频率的Adreno 640一大截，特别是在3DMark Vulkan图形接口的测试项目也大幅领先麒麟990 5G。论及游戏性能，骁龙865无疑是Android手机圈中的No.1。

小结

　　作为高通在2020年主打的年度旗舰，骁龙865的综合性能无疑是同类旗舰级SoC中的最强音（图14），再加上除华为/荣耀以外几乎所有手机厂商的追捧，这颗芯片在声势上无人可及。有消息称，高通会在2020年Q3发布骁龙865 Plus，也就是骁龙865的超频版，进一步巩固其在性能上的优势，并用来填补2020年9月～2021年1月间，华为发布下代旗舰麒麟1000移动平台后的市场真空期。
　　作为普通消费者，我们其实无需太过在意SoC的工艺是否是7nm+EUV，基带是否外挂，这些缺陷完全可以由更大的电池和更快的闪充弥补。旗舰级手机在2020年比拼的重点，应该是屏幕素质（刷新率和色彩表现）、屏占比（是否引入屏下摄像头）、拍照素质（潜望式镜头和主摄参数）和充电技术（最高有线、无线充电功率）。正是受制于上述因素的影響，最强的骁龙865才不是高端手机中的唯一之选，搭载麒麟9905G和天玑1000的新品，都有机会借此突围反击。