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高通骁龙855技术全解析:全方位飞跃 AI自有一套
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  • 2018年12月06日 11:04

北京时间12月6日凌晨,高通在夏威夷举办的第三届骁龙技术峰会上首次公布了新一代旗舰移动平台骁龙855的技术细节,相比上代骁龙845有着全面性的飞跃,堪称当今最强移动芯片。

骁龙855移动平台现已向客户出样,商用终端将在2019年上半年陆续登场。

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接下来,我们就从网络连接、性能、AI人工智能、拍照录像、娱乐游戏五个方面,细细品味骁龙855。

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一、网络连接

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骁龙855本身没有集成5G基带,但是可以搭配独立的骁龙X50 5G基带,支持5G网络,这是全球第一个同时支持6GHz以下(100MHz/4×4 MIMO)、毫米波(800MHz/2×2 MIMO)的5G移动平台。

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骁龙855自身集成的基带是骁龙X24,采用7nm工艺制造,搭配14nm工艺的RF射频芯片,是全球第一个2Gbps LTE移动方案(麒麟980 1.4Gbps),下载最高支持LTE Cat.20网络制式,并支持20个LTE层、七个20MHz载波聚合、256-QAM、4×4 MIMO,上传则最高支持LTE Cat.13,最大速率318Mbps,支持三个20MHz载波聚合、256-QAM、上传数据压缩。

在毫米波频段,它的网络性能体恒可比现有商用解决方案超出20倍。

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第一批基于骁龙平台的5G手机会采用骁龙855处理器、骁龙X50基带的组合,同时搭配两部分RF射频、两个QTM052毫米波天线模组,组成一整套4G/5G方案。

值得一提的是,这种手机在接入5G网络的时候走骁龙X50基带,而4G网络是内置骁龙X24基带负责连接,也就是双路并行。

另外,骁龙X50目前只能搭配骁龙855,主要是软件设计和优化方面的组合,硬件上倒没什么障碍。

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明年,中国、美国、韩国、日本、欧盟、澳大利亚都会开始试商用5G网络,20多家运营商、20多家OEM设备厂商都会首批进入5G世界。

运营商方面,中国移动、联通、电信都在列,而厂商方面,OPPO、vivo、小米、中兴、一加、华硕、HTC等都会第一时间跟进。

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Wi-Fi方面,骁龙855是全球第一个为支持Wi-Fi 6做好了准备的移动平台,也就是802.11ax标准,将在明年正式推出,支持8×8探测机制(效率比现在的4×4提升2倍),目标唤醒时间(Target Wakeup Time)的能效比提升67%,同时支持最新的WPA3安全标准。

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同时,骁龙855是全球首款支持802.11ay 60GHz Wi-Fi的移动方案,最高速度可达10Gbps,并支持媲美有线网络的低时延。

另外,它还支持802.11ac Wave 2、蓝牙5.0 2Mbps、USB 3.1(包括Type-C)。

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二、性能

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高通骁龙855采用台积电7nm工艺制造,是继华为麒麟980、苹果A12之后的第三款,采用自主设计的各种计算内核,拥有先进的架构、能耗和性能。

具体核心面积、晶体管数量均未公开,高通只是说这类旗舰移动芯片的晶体管都不少于60亿个——麒麟980和苹果A12都是大约69亿个,骁龙845则是55亿个。

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高通宣称,骁龙855相比于骁龙845 CPU性能提升多达45%,GPU性能提升多达20%,是历代提升幅度最大的一次。

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GPU图形核心一直是高通的强项,这次升级为Adreno 640,高通自主设计,集成微控制器,并有最低的驱动过载以降低CPU功耗,整体能耗比业界领先,同时还有丰富的图形技术特性,包括第一个支持Vulkan 1.1图形规范,同时继续支持OpenGL ES 3.2、OpenCL 2.0 FP。

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高通宣称,相比于其他7nm处理器,骁龙855可以提供始终如一的超高游戏性能,不会因为过热降频而导致性能随时间而明显下滑。

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CPU核心共计八颗,并首次引入了“超级核心”(Prime Core)的概念,支持多种核心、频率组合运行模式,比如在新的超级核心模式下,一个超级核心有自己的频率,另外三个性能核心(Perfromance Cores)、四个能效核心(Efficiency Cores)则各自有不同的频率。

另外骁龙855还继续支持已有的CPU模式,比如aSMP异步多核模式,可以让四个大核心各自运行在不同频率,比如big.LITTLE大小核心模式,可以让四个大核心运行同一频率、另外四个小核心也运行另一个同一频率。

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骁龙855的八个CPU核心都是基于ARM Cortex架构由高通自主设计而来,包括更大的乱序执行窗口、优化的数据预取(提高能效)等。

其中,一个超级核心最高频率达2.84GHz,三个性能核心可以跑到2.42GHz,四个能效核心则是最高1.80GHz。

对于超级核心为何能跑到2.8G4GHz的高频率,高通表示主要得益于高通的能效调整和优化,高频率也一直是骁龙的优势,并且达成3GHz频率也不会太遥远。

只是如今对于CPU频率的需求降低了,因为很多特定任务都从CPU中分离出去,比如音频、视频、张量处理等,不再需要太高的CPU频率。

缓存方面,八个核心各有自己的二级缓存,超级核心每个512KB、性能核心每个256KB,能效核心每个128KB,同时所有核心共享三级缓存。

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类似GPU,高通同样强调骁龙855 CPU性能可保持长期稳定在最高水准,不会像对手那样降频。

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高通还称,骁龙855有着最好的应用启动性能,不过这个看看就好了。

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三、AI

骁龙855没有像其他方案那样集成一个专为AI设计的神经网络引擎独立单元,而是继续依赖CPU、GPU、DSP等传统单元,并加入新的张量加速器(Tensor Accelerator),专门负责AI,组成第四代AI引擎。

至于为何不做专门的NPU,高通的观点是不能把所有AI任务都交给一个核心去处理,而是要利用所有可用的资源,来达到效率的最大化,所以整套方案叫做AI引擎。

第四代AI引擎软件套件可以为高通神经处理器SDK、Google Android NN-API、Hexagon NN、Math Library带来一系列的提升,而对于更广范围网络精度的优化和神经网络类别,能实现对终端侧AI语音、拍摄、游戏和XR体验的支持。

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DSP数字信号处理器升级为最新的Hexagon 690,自主设计,综合了传统DSP能力与新的AI处理能力,并有相应的安全处理能力。

高通还表示,自家DSP已经累计出货超过100亿。

Hexagon 690具备四线程标量内核,性能提升20%,四个向量扩展核心(HVX),性能提升1倍,以及一个张量加速器(HTA),自主设计,专为AI而设,支持多元数学运算、非线性方程、INT16/INT8与混合精度整数运算。

同时,Adreno 640 GPU ALU算数单元数量增加了一半,支持FP32单精度、FP16半精度浮点运算,Kryo 485 CPU则支持FP32浮点与INT8整数运算。CPU、GPU、DSP加上张量加速器,所有单元综合实现了专有的、可编程的AI加速。

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高通称,骁龙855每秒钟可处理7万亿次操作,比苹果A12高出多达40%。

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这样的性能对比骁龙845提高了3倍,对比竞争对手则号称高出1倍。

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AI除了硬件和技术支持,更重要的当然是生态建设,这方面高通做得深入,拥有极大丰富的框架、系统、软件、功能、蛇支持,尤其是在软件生态方面,中国厂商相当抢眼:商汤、旷视、有道、网易、科大讯飞、思必驰、大象声科、腾讯、百度、阿里巴巴等都在努力。

通过专用的回声消除和噪音抑制AI加速,骁龙855还能带来更先进的终端侧语音助理解决方案,用户可在任何时候与语音助理进行对话。

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Google也特意来到峰会捧场,重点讲了Google Lens与骁龙AI的结合,尤其是延迟可缩短3倍,能效可提升3.7倍。

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四、拍摄

骁龙855集成了新的Spectra 380 ISP图像信号处理器,是全球第一个计算机视觉(CU) ISP,集成了大量硬件加速功能,支持最尖端的计算摄影和视频拍摄功能,同时功耗降低高达4倍。

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拍摄时,除了ISP本身的处理流程,骁龙855还增加了计算机视觉流水线,通过对人物、背景的进一步识别和处理,提升拍照和录像质量。

它支持基于硬件的深度感测,可以在4K HDR 60fps的状态下实时进行视频拍摄、对象分类、对象分割,用户可以拍摄一段视频,并精准地对选定的对象或背景进行实时替换。 

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不仅如此,Spectra 380还是首个支持HDR10+视频拍摄的ISP。

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而在功耗方面,高通宣称CV-ISP方案相比传统的CPU+GPU+DSP方案可以在人体追踪时降低一半的功耗,物体追踪和物体检测时的功耗则只有五分之一,拍摄4K视频时功耗也能降低到四分之一。

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骁龙855还支持HELF编码格式硬件加速,能将文件减小50%。

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五、娱乐游戏

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游戏方面,骁龙855是首款支持全新Elite Gaming体验的平台,包括True HDR(10-bit色深/超过10亿色/Rec.2020色域)、电影级分级调色、电影级色调映射、要求颇高的基于物理渲染(PBR)、Vulkan 1.1图形库。

通过定制算法,它可以减少90%以上的掉帧,即便是要求极致的游戏在骁龙855上也能流畅运行。

官方号称,Vulkan 1.1相比于OpenGL ES可以将功耗降低20%,基于物理渲染则能将性能提升20%。

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影视方面,骁龙855具备增强的影院级体验,首次在移动终端上实现了对HDR10+播放的商用支持,并新增H.265、VP9硬件加速解码,有利于延长续航。

VR虚拟现实、AR增强现实、MR混合现实等XR应用也是一大焦点,骁龙855支持8K分辨率的Volumetric VR沉浸式体验,可以带来绝对的自由,比如实时、无拘无束地观看体验、学习体验、娱乐玩耍体验、分享动态体验,甚至打破现实与虚拟世界之间的视觉界限。

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另外值得一提的是,骁龙855还是首款支持高通3D超声波传感器的移动平台,全球首个支持屏下超声波指纹识别的商用解决方案,也是唯一一个能够穿透不同类型污渍准确识别指纹的移动解决方案,不但可以让手机设备外观轻薄,还具备更高的安全性和准确性。

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