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探索手机芯片天梯图:性能演进路径与未来技术突破前瞻

说到手机性能,很多人都会去查“手机芯片天梯图”,这张图就像一个性能排行榜,把不同品牌、不同型号的手机芯片从强到弱排个序,让我们一眼就能看出哪个芯片更厉害,但这张图背后,其实是过去十多年手机计算能力一场惊心动魄的赛跑,要理解它,我们得从最核心的竞争开始说起。

这场赛跑的主要选手是高通和苹果,高通的骁龙系列,就像安卓阵营的“发动机”,几乎占据了大部分旗舰和高端手机,而苹果的A系列芯片,则专供iPhone,自成一体,回顾过去,比如在2015年左右,高通骁龙810芯片因为发热问题表现不佳,而同时期的苹果A9芯片则在性能和能效上取得了明显优势,这个阶段的天梯图,苹果常常占据顶端位置,根据极客湾等科技评测机构制作的历代芯片性能天梯图,我们可以清晰地看到这种交替领先的态势。

竞争的焦点最初集中在CPU(中央处理器)上,可以理解为手机的“大脑”,负责通用计算,厂商们拼命增加核心数量,提升时钟频率(可以理解为运算速度),就像给汽车换上一个更强劲的引擎,但很快大家发现,光是“大脑”强还不够,处理图像的任务更加繁重,GPU(图形处理器)成为了新的战场,玩游戏、看高清视频,这些流畅度很大程度上取决于GPU的性能,高通的Adreno GPU和苹果自研的GPU架构在这方面展开了激烈竞争,使得手机游戏画面从粗糙变得堪比早期主机游戏。

单纯的性能堆砌遇到了瓶颈:发热和耗电,手机空间狭小,无法像电脑一样安装大风扇散热,芯片一旦过热,性能就会骤降,这时,天梯图的评价标准开始发生变化,从单纯的“跑分高”变成了“持续性能好且省电”,这就引出了另一个关键技术:制程工艺,制程纳米数越小,意味着芯片内部的晶体管可以做得更密集,在同样性能下更省电,或者在同样功耗下性能更强,根据半导体行业观察媒体如“半导体行业观察”的报道,从28纳米到16/14纳米,再到7纳米、5纳米,乃至今天的4纳米、3纳米,每一次制程的进步,都让旗舰芯片的性能和能效比迈上一个新台阶,在天梯图上的排名也随之洗牌。

除了CPU和GPU,手机芯片早已进化成一个“系统”(SoC,片上系统),它还集成了负责AI计算的NPU(神经网络处理器)、处理照片的ISP(图像信号处理器)和连接网络的基带等,这些“副将”的能力,也深刻影响着实际体验,苹果A系列芯片强大的NPU,为人像模式、实时语音翻译等功能提供了基础;而高通骁龙芯片集成的先进基带,则保证了高速稳定的5G连接,现在看天梯图,不能只看CPU/GPU的绝对性能,还要综合考量这些专项能力的强弱。

未来的天梯图会怎样变化?性能演进路径又将指向何方?单纯比拼CPU/GPU峰值性能的竞赛会放缓,因为日常使用已经性能过剩,未来更关键的是“能效比”,即在低功耗下能发挥出多少性能,这直接关系到手机的续航和发热控制,AI将成为新的核心赛道,未来的芯片将是“为AI而生”,AI会参与到拍照、系统调度、游戏渲染等所有环节,实现更智能、更个性化的体验,像高通和联发科的最新芯片,都大幅提升了AI算力,芯片设计架构也可能出现创新,苹果在Mac电脑上成功应用的自研ARM架构芯片M系列,其高性能、高能效的特点可能会进一步影响到手机芯片的设计思路,随着AR/VR、元宇宙等概念兴起,芯片对3D渲染和实时交互的支持能力也将成为关键。

手机芯片天梯图不仅仅是冰冷的排名,它是一部浓缩的移动计算发展史,它从最初CPU的单核竞争,发展到CPU+GPU的多核大战,再到如今全面进入包括AI、能效、连接能力的综合体系竞争,谁能更好地平衡性能、功耗和AI智能,谁就能在这张不断刷新的天梯图上占据制高点,为我们带来更强大、更贴心、更沉浸式的移动体验。

(注:本文中提及的性能对比参考了如极客湾等科技评测媒体的历史天梯图数据;关于制程工艺和行业趋势的论述参考了如“半导体行业观察”等行业分析媒体的观点。)

探索手机芯片天梯图:性能演进路径与未来技术突破前瞻