EZAPK

　　一直都是听说高通骁龙 810 处理器过热问题，但是都是听个一知半解，而且也还没有实际的产品上市，对这款高端产品一直都是看到某某产品的旗舰采用了，就是不见真机。今天在 CB 上看到这样一篇文章，于是乎转载过来，文章大致阐述了一下为什么骁龙 810 会发热的问题，当然也只是作者的猜测而已，但是基本还是有一些实例来证明其可信度。 　　对于不了解的同学，看了这篇文章，还是算通俗易懂的，也能大概有个了解了，为什么会发热，高通是在隐瞒什么吗？只有最后真机量产后大家才能见分晓了。

---

　　过去几年顺风顺水的高通进入2015年以后似乎突然陷入了困境，不仅在全球范围遭受反垄断调查，连一向强势的产品也出了问题。中端的骁龙615在MTK的进攻之下显得力不从心，而身为旗舰的骁龙810更是被发热过大、上市延期的传闻困扰，甚至据说会被三星放弃。当然，有传闻就有否认，但可以明确的是，骁龙810的确出了问题，怎么会出问题？就让山寨分析师来山寨分析一下。

一、战略失误

　　先回到2013年9月。11号当天，苹果发布了iPhone 5S，除了指纹识别以外，64位的Apple A7芯片同样震撼了业界。没有人会想到，区区手机会这么快的迎来64位时代，虽然对于有没有用的争执一直到今天都还存在，但是毋庸置疑的是，手机处理器64位化的进程从此开启。山寨分析师还记得，当时业界的反应很有趣：nVIDIA很快表示，我的下一颗芯片（Tegra K1 Denver）也会有64bit版本，而且是我自己设计的核心，和苹果一样噢！三星立刻拿出了线路图，表示我在年底就会出样支持64位的产品，明年还会有自行设计的64位核心，你们等着！德州仪器表示，……，只有高通立刻发表了一个声明，认为64位计算在手机上没有实际意义。 　　实话说，64位计算对手机而言的确没什么意义，但是商业领域，最重要的不是有没有意义，而是有没有。果然，很快高通就收回了自己的声明，表示我们也会尽快推出基于64位的产品，而先前发表64位无用论的高管则不幸被辞。 　　为什么要回顾这段往事？因为从这里可以隐约看到高通当年真实的规划。很明显的是，对于三星而言，由于其为苹果代工SoC，必然是知晓64位的存在，也必然很早就制定了规划。nVIDIA对于Tegra的定义，导致64位需求真实存在，因此自然也会启动相关的研发。只有高通，也许是真的认为64位没有实际意义，在当时很可能是唯一一个没有对其作出短期规划的厂家，才会在苹果发布64位A7时乱了阵脚，先声称64位没有意义，再收回言论。 　　高通真的没有对64位产品作出规划吗？显然不会，但是高通很可能没有预料到手机64位会来的这么快。作为一个一直以自行设计的核心作为最大竞争力的公司而言，高通在64位时代也必然会有自行设计的核心，但是很可能高通的计划是在2016年才发布。眼看着竞争对手打算在2014年就拿出64位产品，高通显然不能视而不见，自己设计的核心又来不及，所以骁龙810就此诞生——一个自手机性能爆发以来，高通第一颗基于标准ARM Cortex架构的旗舰产品。 　　强扭的瓜不甜，赶鸭子上架的产品自然也很难善终，也许这就是所有问题的开始。

二、20nm vs 20nm

　　众所周知，Cortex A系列的大核心一直以来功耗都相当令人感动，所以ARM才会研发对应的小核心，推出异构多核方案来解决综合续航问题。高通则走的是小核高频策略，依靠小得多的Krait核心，配合接近2.5GHz的频率，相对而言兼顾了效率和功耗。这一直以来是高通产品的竞争优势，但是既然骁龙810选择了Cortex A57+Cortex A53，这一优势自然也无法继续，那么如何解决Cortex A57的高功耗？一部分靠软件优化，一部分靠硬件优化，最重要的还是要靠工艺。所以骁龙810成为了高通产品线上唯一一个应用了TSMC 20nm工艺的产品。 　　只可惜TSMC又一次坑了高通。 　　由于28nm上的大放异彩，TSMC很早就决定提前研发16nm节点，后者会是台积电首次引入三栅晶体管，也就是FinFet，简称FF的工艺节点。FF可能是近几年来半导体工艺里最大的突破之一，当然也是最大的一道槛，在当时只有Intel掌握，其他厂家都还在摸索。TSMC认为提前研发16FF工艺，可以继续维持自己的领先优势，因此对于20nm工艺的态度显得非常随意，仅仅是28nm工艺的线宽缩小，并没有引入任何新的技术。一个没有引入任何新技术的工艺节点，仅仅缩小了线宽，能有多大的性能提升是可想而知的，就好比当年40LP工艺进化到28LP工艺一样。 　　与此同时，作为TSMC主要竞争对手的三星，也在全力研发14nm FinFet工艺，但是与TSMC稍有不同的是，由于在28nm HKMG工艺上相对落后，三星在20nm HKMG工艺节点上引入了Gate Last流程，这个改变让三星在20nm HKMG节点上可以分开处理NMOS和PMOS，结果是NMOS的性能提升了大约15%，而PMOS的性能提升了大约90%——这个事情TSMC在28nm工艺上就已经做了，三星虽然做的晚了一代，但是这也客观上导致三星的20nm HKMG工艺相对于自家28nm HKMG工艺的提升，要比TSMC 20SoC工艺相对28HPM工艺来得大。而两家的28nm工艺性能实际上是差不多的，因此结果就是，三星20nm工艺的总体性能要超越TSMC 20nm。那么TSMC 20nm到底是个什么水平呢？山寨分析师尝试了一系列对比，希望能得到一个大致的结果。 　　首先，我们来对比一下华为麒麟920处理器与三星Exynos 5430处理器。这两颗处理器的大核心都是r3p0版本的Cortex A15，前者工艺为TSMC 28HPM，后者为三星20HKMG。根据外媒测试结果，麒麟920在工作频率为1.7GHz时，Cortex A15单核功耗大约为1.5W，而工作在1.8GHz的Exynos 5430，单核功耗则是0.75W，三星20HKMG工艺的同频功耗比TSMC 28HPM要低了50%还多一点。考虑到麒麟920是华为的第一枚Cortex A15，而Exynos 5430已经是三星的至少第六枚Cortex A15产品，经验差距太明显，因此工艺带来的差距山寨分析师姑且认为是40%左右。 　　而TSMC 20SoC工艺，根据TSMC自己的PPT，同频功耗相对28HPM低了20%，即便不考虑TSMC幻灯片里满满的水分，即便这20%的数字是真实的，这也意味着TSMC 20SoC工艺相对于三星20HKMG同频功耗高了33%。 　　先记住这个数字，我们继续看一颗处理器，三星Exynos 5433。这是一枚Cortex A57处理器，与骁龙810相同，而工艺则是三星20HKMG。外媒测试表明，Exynos 5433运行在1.9GHz时，单颗Cortex A57核心功耗为1.5W。好，让我们应用之前的数据，就可以得出，以TSMC 20SoC工艺制造的骁龙810，单颗核心运行在1.9GHz时的功耗预计为1.99W。 　　要知道Exynos 5433的1.5W功耗，是在32位模式下得出的，而高通为骁龙810设计的最大工作频率是2.0GHz：这意味着骁龙810处理器如果真的可以运行在高通设计的2.0GHz下，那么只需要一颗核心满载，功率就可以突破2W，四颗就是8W，加上GPU，必然能突破华为麒麟920创造的11.5W峰值记录——要知道后者这可是整机功耗。这样大的功耗意味着什么，相信不需要山寨分析师再解释了吧。 　　这能不过热吗？能不降频吗？ 　　甚至，骁龙810在没有因为过热降频之前，就会因为总功率过大而触发降频，毕竟超过8W的功率，即便来不及导致过高的温度，对于电池而言也是不可承受的。由此看来，骁龙810存在过热问题的传闻，有一定的事实基础，某种程度上说可谓空穴来风。

三、高通否认的是什么

　　不出意料的，高通坚决否认了骁龙810存在过热问题，一方面声称有60款采用骁龙810的产品即将问世，另一方面拉上了LG一起证明骁龙810真的不热。这到底是怎么回事？实际上，高通否认的过热，和骁龙810的发热并不是一回事，要理解这点，需要了解半导体芯片的所谓功耗拐点。 　　正常而言，半导体芯片的功耗随着频率的提升，是以一个介于直线到指数曲线之间的方式提升，因为功耗和频率成正比，和电压的平方成正比，随着频率的提高，电压也需要稍稍提升。但实际的芯片，当频率达到某一个特定值的时候，功耗会出现爆发式的增长，增幅远远超过之前正常的增幅，这个点就叫功耗拐点。 　　几乎任何实际芯片都有功耗拐点，这个和工艺有关，也和芯片的具体设计有关，因此绝大多数芯片都会把拐点安排在工作频率上限之外。问题是，最初版本的骁龙810芯片拐点可能实在是有些低。根据不久前流传出的某些新闻数据，最初版本的骁龙810芯片，功耗拐点可能低至1.46GHz——这绝对是无法容忍的，否则骁龙810的正常工作频率最高只能达到1.5GHz。当然，这个传言是否真实，山寨分析师无法考证，但是这可以形成一个解释的通的理论：高通通过紧急硬件修改，把功耗拐点从1.46GHz提升到了大约1.8GHz，让骁龙810至少拥有了可以工作的条件，虽然不知道这样的修改代价是什么。 　　因此，高通所否认的骁龙810存在的“过热问题”，实际上很可能是拐点过低导致的功耗不可控式爆发增长问题，它和我们理解的芯片正常发热量过大并不是同一个概念。否认了骁龙810存在“过热问题”，并不代表骁龙810的发热量不大，毕竟LG一方面帮高通证实骁龙810不存在过热问题，另一方面也在另外一个场合承认了骁龙810的确很热，这也从侧面佐证了山寨分析师的看法。

四、骁龙810实际情况究竟如何

　　说了这么多，其实最重要的是结果，那就是骁龙810究竟是什么水平。对此高通这几天通过外媒放出了一组跑分和发热测试数据。 　　具体的数据这里不列举，只提几个关键的：高通表示，骁龙810在以固定30fps运行游戏时，发热比骁龙801要低5度——后者达到45度，前者只有40度。同时，骁龙810的各项测试结果都显著的优于骁龙805，平均增幅可以达到30%以上。 　　这个结果看起来相当不错，但是请注意，这个结果是用这样一台开发原型机跑出来的： 　　说真的，山寨分析师相信现在任何一个买得到的手机处理器，如果塞在这个机身里，一定感觉不到发热，性能也会快的飞起，因为这个机身已经足够放得下热管风扇了。当然，这只是开玩笑，但是高通用这样一个设备来证明骁龙810的性能和发热，实在是让人觉得不太有说服力。 　　好在，骁龙810还是有实际手机产品的，那就是LG G Flex 2。在这台LG称骁龙810没有发热问题的机器上，骁龙810的表现究竟如何呢？ 　　首先看看GeekBench3的结果。测试丧心病狂的执行了9次，结果如下。 　　GeekBench3执行一次测试的时间差不多一分钟，9次测试不过10分钟左右，性能跌落已经超过了50%，这显然是由于降频导致的。 　　再来对比一下Exynos 5430，为了对比，山寨分析师也丧心病狂的跑了9次。 　　把这两个表的数据汇总一下： 　　结果很明显，Exynos 5430的性能下降速度和幅度要远远低于骁龙810，而仅仅在第一次测试中，骁龙810的成绩超出Exynos 5430，从第二次开始，Exynos 5430就凭借更慢的降频，性能反超骁龙810，而在第九次时，单线程和多线程甚至分别领先了59%和51%——仅仅过去了不到10分钟。 　　在不需要考虑散热限制的高通MDP上，GeekBench3的得分是1318/4254。可见，当骁龙810进入到真正的手机里之后，受限于发热量和功耗上限，即便是短期性能，在GeekBench3里也出现了10～15%的下降，至于长期性能…… 　　再看看其他几台预计采用骁龙810的手机在GeekBench3中的表现。SONY Z4的得分为1196/3576，HTC M9最好成绩之一为1309/4055。可见，1200/3600分基本上可以认为是骁龙810在手机环境下普遍的成绩基准，即便再激进，也只能达到1300/4000水平。 　　这样的成绩是什么水平？让我们来对比一下骁龙805，后者的单线程和多线程得分分别为1085/3242，这主要是由于骁龙805不支持ARMv8指令集，在GeekBench3里几个加密项目存在较为大的劣势，实际性能可以说是伯仲之间。 　　我们还可以更进一步的去对比一下更多实际应用程序和跑分。 　　结果进一步证明了，在实际应用和跑分测试中，由于功耗限制，骁龙810和骁龙805互有胜负，基本可以看作是同等水平，远没达到理想状况下超过30%的平均提升，而且在CPU密集型的应用，例如3Dmark的物理测试中，骁龙810甚至还有大幅度的倒退。 　　值得注意的是，这些都是理论最大性能测试，并不能直接决定实际体验。这方面来说，骁龙810由于首次引入异构多核心模式，很可能会和三星、MTK一样，碰到这个架构所特有的缺点：为了避免过高的功耗，系统会尽可能的用小核心，也就是Cortex A53来工作。骁龙810的4颗Cortex A53核心的工作频率仅为1.55GHz，如果纯靠小核心工作，其性能甚至比不过千元级中常见的，拥有8颗1.7GHz Cortex A53核心的MT6752；而要体现出骁龙810的性能，调用大核心又会带来无法接受的功耗，这是一个目前谁都没能解决的问题。实际上，在GeekBench3测试中，MT6752虽然单线程分数只有800左右，但是多线程却突破了4000分，甚至已经要比绝大多数手机中的骁龙810还高，这不知道是不是一种讽刺。

五、骁龙810的对手们

　　不论骁龙810的实际表现如何，只要没有对手，它依然还是最好的。当然，这里的对手，指的是纯性能方面的对手，毕竟如果考虑到整合、成本、开发这方面，对比就会显得太过于庞杂，超出山寨分析师的控制范围，相信大家也不乐意去看那种没有结果的论述了。简单来说，骁龙810的对手主要是两个，第一个是Exynos 5433，第二个是即将问世的Exynos 7420，后者将成为手机领域第一颗14nm工艺的SoC。 　　首先来看一看Exynos 5433。这是一颗去年9月就已经面世的SoC，之前介绍过，它的架构是Cortex A53+Cortex A57，工艺是三星自己的20HKMG。为了简化对比和篇幅，这里只比一下GeekBench3的成绩，山寨分析师搜索了一下官方数据库，发现Exynos 5433的普遍得分大约在单线程1350分、多线程4600分的水平，这对骁龙810而言明显不是好消息，因为作为一颗几乎比Exynos 5433上市晚了半年的产品，实际性能却不仅无法超越前者，甚至落后接近10%。 　　但是这还不是最要命的，因为身为高通2015年的旗舰产品，骁龙810必然需要去面对即将随Galaxy S6一同问世的Exynos 7420，而根据现在的零星测试，这枚处理器强的可怕。 　　到底有多强？Exynos 7420的GeekBench3得分，在32位模式下为1492/5077，而在64位模式下为1520/5478，此时单线程性能已经逼近了采用巨核心设计、一颗核心面积几乎等同于两颗Cortex A57的Apple A8。骁龙810与之相比，性能落后了整整21%/35%。 　　由于骁龙810的设计频率是2.0GHz，而Exynos 7420的设计频率是2.1GHz，因此可以估测，骁龙810在实际工作中可以达到的最大频率应当在1.8GHz左右，实际上可能会有部分产品会进一步下探，设计到1.7GHz以规避发热量。这也就意味着，当搭载骁龙810的产品最终上市以后，它们和三星Galaxy S6的综合性能差距最大可能会达到接近30%，或者在同样性能的情况下，功耗降低超过30%。与此同时，在经过了三年频率至上，最终在骁龙805上达到了恐怖的2.7GHz的高通，必须要在营销上改变方向，试图向消费者解释为何骁龙810作为旗舰，频率却比上一代产品下降了几乎整整1GHz。相信这也是三星宣布在Galaxy S6上放弃高通骁龙810的底气所在。但不幸的是，其他厂家并不像三星一样拥有这样的选择能力，对于SONY、LG、HTC甚至小米这些企业而言，Exynos 7420纵使拥有千好万好，也是镜花水月，所能选择的只有骁龙810，不管后者的实际表现是否能让人满意。因此高通也颇为自信的宣称骁龙810将会出现在60多款旗舰手机内，虽然这样的数据并不能证明更多的东西。 　　对此，高通的策略是，重点强调骁龙810在其他方面的功能，例如4K屏幕支持、H.265编码格式、强大的ISP、高达450Mbps的LTE等等。但是这些看似辉煌的参数背后隐藏着一个实际的问题：手机并不是传家宝，购买一台手机，尤其是旗舰级，往往最多也就用一两年，那么在我淘汰之前没有普及的技术，实际上没有任何价值。高通反复强调的骁龙810支持的450Mbps的4G网络，两年内得到普及的几率几乎为零，而4K屏幕、H.265编码等等技术，同样也存在这样的问题。对于普通消费者而言，能体验到的，恐怕也就是性能好不好，速度快不快，发热大不大，续航长不长，这些东西在骁龙810上很可能都无法得到正面的表现。 　　当然，高通也有自己的对策。一方面，高通在2015年会全面转向三星14FF工艺，推出数量众多的新产品，例如传说中的骁龙820，解决TSMC 20SoC工艺过弱导致的各种问题。另一方面，高通会加快64位自有核心的研发，预计将于年底问世。而且最重要的，高通依然没有失去最重要的竞争力：网络通讯支持和方案整合程度——如果你需要支持全网通，810依然是你唯一的选择。但总体来说，高通的对策实际上也是与虎谋皮：把自己最先进的芯片交给自己最大的竞争对手代工，一方面可能会被竞争对手借鉴设计，更重要的是，自己产品的节奏将要掌握在三星的手中，要知道三星也是有野心的，也一直在研发整合基带的SoC。因此至少在2015年，高通恐怕还很难走出产品的困境，骁龙810纵使有各种问题，也不得不承担起高通旗舰的重任。好在竞争对手只有Galaxy S6一款，但是谁知道在Exynos 7420强大的性能诱惑下，会不会出现像当年Exynos 4412一样，吸引诸如联想等企业前来吃螃蟹呢？更甚至，假如Exynos 7420的强势表现让三星在SoC领域的影响力得到突破，配合上未来终将到来的整合基带型产品，这对高通而言恐怕会是性能之外的双重打击，对此山寨分析师拭目以待。