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又见“芯”进展！2017年下半年移动SoC发展解析

百家作者：微型计算机 2017-10-08 09:23:55

2017年的移动SoC战场依旧是这么精彩—高通骁龙在高端市场无往不胜，华为接连出招应对竞争，三星、联发科等厂商则默默积蓄着力量……除了如今热门的高通骁龙835、华为麒麟960等处理器外，接下来市场上还将有哪些移动SoC上市呢？下面，本文将和你一起梳理2017年下半年可能成为大热产品之选的一众移动SoC新品。

2017年至今移动SoC市场几乎呈现高通一家独大的局面，从五千元级到百元级手机都有高通的身影。华为近年来虽在移动SoC研发方面突飞猛进，但是露出也仅限自家手机。和华为类似，三星同样将产品主要放在自家的移动终端中。联发科的产品在2017年可谓流年不利，多款芯片苦于竞争力不足，对终端厂商的影响力日益下滑。那么在2017年下半年，这样的局面是否会有变化呢？从它们已经或即将推出的新款SoC上，我们可以去找找答案。

华为：突破的时代

华为在近几年的发展有目共睹，从麒麟920等产品还落后于高通、三星，到现在发力狂追，终于在麒麟960、麒麟965等产品上取得突破后，华为没有遵循老路堆硬件、拼规格，而是转向了目前最热门的人工智能领域，再次有所突破。

麒麟970：深度学习和人工智能加持

2017年9月2日，华为发布麒麟970处理器。从华为的官方资料来看，麒麟970的硬件规格并不夸张。CPU架构采用的是4个ARM Cortex-A73搭配4个Cortex-A53，大核心频率最高2.4GHz，小核心频率最高1.8GHz，GPU方面则采用了Mali-G72MP12，不过频率未公布。从CPU、GPU的规格来看，麒麟970在性能上相比之前的麒麟960变化应该不大，麒麟960也采用的是4个ARM Cortex-A73搭配4个Cortex-A53的方案，频率分别为2.4GHz和1.8GHz。不过在GPU上，麒麟970采用了最新的G72架构，12个核心，理论上要比麒麟960强出不少。

▲麒麟970的CPU和GPU在性能和功耗上都有所优化

但是在晶体管数量这一关键性指数上，麒麟970的晶体管数量超过了55亿，即使考虑到GPU等部件的升级这样的数据也不太正常，要知道前代英特尔Xeon处理器的晶体管数量也不过40亿左右。那么，多出来的晶体管到哪里去了呢？或者说麒麟970最吸引人的是什么地方呢？

答案终于在发布会上得以揭晓。麒麟970最吸引人眼球的并不是传统的CPU、GPU、ISP等基本架构，而是全新加入了华为研发的NPU（Neural Processing Unit），即神经网络单元。神经网络单元的加入，使得麒麟970和之前所有的SoC产品都完全不同，拥有了人工智能和自主判断、学习的能力。当然，华为本身在深度学习上积累不够，没有自己设计相关模块，因此业内盛传华为获得了中科院旗下专精于深度学习和人工智能的公司寒武纪的相关知识产权授权，从而诞生了麒麟970的NPU模块并将其成功应用。

▲华为麒麟970加入了NPU功能

▲麒麟970的NPU和寒武纪有很深的渊源

▲寒武纪是国内为数不多拥有自己AI知识产权的企业

从性能来看，华为宣称麒麟970的NPU模块FP16的性能高达1.92TFLOPs，仅此一项就达到了麒麟960的三倍。从华为提供的测试数据可知，NPU的性能是普通移动CPU的25倍、GPU的6.25倍，能效比方面则是CPU的50倍、GPU的6.25倍，表现惊人。华为还举例说，在拥有了NPU后，麒麟970每分钟可以识别2005张照片，不使用的话智能识别97张，前后差异巨大。

▲华为在发布会上展示的麒麟970的NPU性能

那么，NPU会在手机上以何种形态出现呢？考虑到华为从来都是“自产自销”，NPU应该会首先应用在华为Mate10上。同时，华为应该会提供一些基础的应用软件支持，比如拍照优化、视频优化、语音识别优化等。在更多的应用支持方面，华为推出了开放移动AI平台（Open Mobile AI Platform），用于开放有关华为AI的API等，为App开发者提供相关的支持。

说完了最关键的NPU功能后，再回过头来看一下麒麟970。麒麟970的另一个重要变化是采用了台积电全新的10nm工艺。相比上代16nm工艺，10nm工艺在功耗方面表现更出色，可以降低20%能耗的同时晶体管尺寸缩减40%—当然，由于麒麟970集成了55亿晶体管，因此即使采用了新工艺，面积反而比麒麟960略大。但是这并不影响麒麟970在能耗比上的进步，华为表示麒麟970相比麒麟960，在性能提升20%的基础上能耗比提升了50%。从一般常理推断，50%的数据有些夸张，要么是华为在GPU方面以规模换功耗，要么就是综合考虑了NPU的加入后带来的提升，具体信息还有待华为进一步说明。

在通讯模块方面，麒麟970提供了对LTE Cat.18的支持，最大下载速度可达1200Mbps（4×4 MIMO，3CC CA，256QAM），相比目前最快的骁龙835的LTE Cat.16更胜一筹，堪称目前网络规范支持最先进的处理器。还有一点值得一提，那就是麒麟970允许同时使用两张Sim卡时主副卡同时使用4G网络，另外还加入了高铁模式，针对高速移动下的通信进行了优化。音频方面，之前麒麟SoC音频解码能力较弱，音质表现一般，麒麟970则加入了32bit/384k的解码能力，并对音质进行了一些优化调整。

总的来看，借助全球首发的NPU，华为终于将目前最热门的人工智能引入了手机这个最重要的移动终端，并希望借此发力，实现移动应用的智能化。为了达到这一点，华为没有使用新的CPU架构，也没有使用ARM全新的DynamiIQ技术，可能一方面是研发难度问题，另一方面则是出于新技术应用的稳妥考虑，毕竟这么多新东西出现在一个处理器上，稍有不慎就会出现问题，小步快跑一直是国人迭代产品的优势。目前万事俱备，我们就一起等待搭载麒麟970的全新产品上市吧！

_{华为为什么要加入NPU，投身移动人工智能？}

说起华为NPU的功能，还得先了解一下深度学习技术。所谓深度学习，是一种计算机通过模拟人类神经系统处理器数据的过程实现的一种人工神经网络技术。它的基本原理是利用计算机对数据最低层次的特征形态的学习，来组成对物体高层形态特征的认知。举例来说，人类看到猫的照片，无论是花猫、黑猫、白猫，都可以认出来这是猫。但是计算机没有这个能力，计算机不能很好地通过特征辨识照片中的猫。

但是在深度学习技术应用后，计算机通过对照片中元素不断的拆分、并以更深层次（层次越多深度越深，但一般计算三四层深度足以）的抽象化，使得计算机能够在一定程度上掌握有关猫的基本的、抽象的、特征化的数据和信息，然后通过这些最基本数据的再度组合和应用，实现对“猫”这种生物在图形上的认知。当然，这其中还包含了海量的数据处理和判断的过程，并非一蹴而就。但简单地来说，深度学习能够让机器拥有一部分人类对日常事物判断的能力。

华为加入NPU的原因也很简单，手机应用范围不断扩大，不断深入生活有关领域。举例来说，很多人喜欢自拍后用软件美化照片，但效果往往不尽如人意，比如蛇精脸、巨眼和过于光滑、无毛孔的皮肤等。这是由于在手机软件的处理流程中，照片只是由大量的像素组成，在更高层级来看所有像素的意义和权重都是一样的，手机不能像人类一样认出来鼻子眼睛、耳朵嘴巴等并进行分类处理。

但是加入了深度学习专用单元后，无论是使用已经培训完成的模块还是进行云端培训在本地适配，机器都拥有了能认出照片内哪一部分是人脸以及器官，哪一部分需要加强处理、那一部分需要模糊减弱的新能力，甚至大光圈带来的景深效果也可以由深度学习技术自动优化，要比目前所有的软件算法都更智能并符合实际需要。这样一来，手机和手机软件拥有一定的智能判断的能力后，无论是图形处理、拍照片还是语音识别、软件习惯优化等，就完全拥有了不一样的体验。

中端新伙伴：麒麟660系列

华为除了高端的麒麟900系列外，还有面向中端市场的麒麟600系列产品。目前市场上可见的麒麟600系列至少有麒麟655、麒麟658和麒麟659三款。从架构来看，麒麟655、麒麟658和麒麟659都采用的是四核Cortex-A53搭配四核Cortex-A51以及自家i5协处理器的CPU架构，GPU方面则是全部都是Mali T830MP2，工艺也都采用的是台积电的16nm。这三款处理器主要差别在于主频和一些细节支持方面，目前被广泛使用在华为千元级别的产品上。其主要竞争对手是高通骁龙625、骁龙630以及联发科的相关产品。

▲麒麟65x系列主要用在华为自家的千元级产品上

除了比较老的麒麟65x系列产品外，目前业内消息称华为还在准备全新的麒麟660系列SoC。相比老的麒麟65x系列产品在架构上选择比较谨慎而言，新的麒麟660据悉会采用双核心Cortex-A73搭配四核心Cortex-A53的方案，工艺方面同样采用台积电16nm技术，GPU方面相对上代产品则有一定加强。如果消息属实的话，那么麒麟660的对标对象应该是瞄准了目前大红大紫的高通骁龙660，后者采用了四个Kryo 260高性能核心搭配四个Kryo 260节能核心的设计，整体性能表现非常出色，麒麟660如果以目前业内流传的规格对拼的话，可能存在一定难度。

另外，华为目前在高端SoC上已经有了长足的进展，目前也应该推出中端和入门级SoC以丰富产品线并满足用户需求了。目前华为除了旗舰产品外，中端和入门级产品还在广泛采用外购SoC，可以预见的是，未来这种情况将慢慢减少，麒麟将成为华为移动设备的真正核心。

三星：8系即将终止，9系何时到来？

作为全球少数几个为自己产品设计顶级SoC的厂商，三星Exynos系列一直都是玩家关注的重点。三星目前的重点是Exynos 8系列，不过从型号来看基本已经到头。明年三星将发布Exynos 9系列，进一步提高性能和能耗比，抢占高端市场。

Exynos 8895：暴力堆料，性能强劲

三星8系列处理器的“最强音”Exynos 8895已经发布了大半年，使用它的产品一开始是自家的Galaxy S8，随后又加入了新发布的Note 8，算是一家齐全了。下面，我们来看看Exynos 8895的相关信息。

三星Exynos 8895最早发布于今年的MWC上，其规格出世就震惊全场。Exynos 8895采用了全新的10nm LP工艺，八核心CPU，分别是四个三星自己研发的M2核心搭配4个Cortex-A53小核心，GPU则采用了令人震惊的Mali-G71 MP20—没错，就是20个GPU模块的堆料核心。由于使用了全新的10nm LPE工艺，宣称性能提升27%或者功耗降低40%，因此三星得以大大增加了晶体管数量同时获得了不错的功耗表现。从发布会的情况来看，Exynos 8895将成为2017年最受关注的SoC之一。

▲Exynos 8895发布时间比较早，但是使用的产品不多

从性能角度来看，Exynos 8895的CPU核心采用了自研架构，之前的Exynos 8890采用的是代号为“猫鼬”的M1，到了Exynos 8895则进化为M2。自从苹果开了“坏头”之后，厂商们包括高通、三星等对自研架构都讳莫如深，一概不提，因此Exynos 8895自主核心到底有哪些优势现在也不得而知。不过从性能测试来看，Exynos 8895的CPU高性能核心和高通骁龙835基本处于一个水平，部分测试略有胜出，很可能也是基于ARM公版Cortex-A72或者Cortex-A73进行了深度半定制化后的产品。

GPU方面，由于Exynos 8895的“暴力堆积”，因此在GPU性能方面略微胜出了骁龙835，不过胜出不多，水平比较接近。在其他的一些功能上，Exynos 8895也非常出色，比如ISP支持最高2800万像素单摄像头或者2800万+1600万像素的双摄像头。也是借助人工智能的风潮，三星在视觉引擎中还加入了有关机器学习的内容，可以自动识别移动物体等。通讯方面，Exynos 8895的唯一短板来自于基带，虽然三星在基带上一直很努力，奈何CDMA专利一直被高通把持，所以Exynos 8895无法做成全网通产品，需要外挂CDMA基带，不过对国内大部分用户来说影响不大。

▲Exynos 8895的暴力堆料，带来了强悍的性能。

目前采用Exynos 8895的产品只有三星的S8和Note 8系列，其中前者已经发布上市，后者才发布不久。不过从市场评价来看，Exynos 8895的整体效能还是相当不错的。三星Exynos 8系列产品到Exynos 8895，已经基本告一段落。正如三星在MWC会议上预告的那样，未来将是三星Exynos 9的时代了。

▲三星Galaxy S8是Exynos 8895的首个用户

Exynos 9：王者再临？

三星在Exynos 8系列上盘恒颇久，算起来差不多已经有2年时间。不过，三星Exynos 9系列产品应该箭在弦上了，目前爆出的两款型号分别是Exynos 9610和Exynos 9810。

▲三星其实已经预告了Exynos 9的相关消息，只是迟迟没有详细规格出现。

首先来看工艺。目前的消息称，三星很可能不会使用10nm工艺制造Exynos 9系列，而将使用更激进的7nm工艺。相比10nm工艺，7nm工艺在功耗和晶体管体积上会有更积极的变化，可以预计的是新的处理器性能功耗比将会进一步提升。同时也有消息称，Exynos 9810将会使用7nm工艺打造，Exynos 9610则可能继续使用10nm工艺并考虑外销。

接下来是性能。目前的消息称Exynos 9810将继续使用三星自研架构同时进一步加强性能，其他消息一概欠奉；Exynos 9610则采用四个Cortex-A73大核心搭配四个Cortex-A53小核心，同时搭配Mali-G71的GPU，整体算是相当常见的配置，性能也只能说是中规中矩。

由于三星刚刚发布了Note 8并使用了Exynos 8895，因此短期内三星再推出新的处理器的可能性不大。按照惯例，三星应该在明年的MWC上发布全新Exynos 9系列，同时在上半年的Galaxy S9上使用新的Exynos 9，下半年的Note 9上则可能使用加强版本。纵观现在的市场，除了华为外，三星是Android产业链中少有的坚持自研顶级SoC的企业了，希望全球市场多几个竞争者，Exynos 9但愿可以王者再临吧！

高通：寂寞的霸主

如果说谁是移动行业的真正霸主，高通肯定不会脱出名单之外。作为全球最大的移动计算方案解决商，高通的一举一动都影响着市场的发展和走向。在移动SoC的发展上，高通有着自己的方向。

高端：骁龙845直面苹果A11

骁龙800系列作为Android生态链的旗舰和门面，每次发布都会被放在聚光灯下仔细观察。目前高通的旗舰骁龙835是2016年底开始大面积曝光，2017年1月发布的产品，距离现在已过半年之久。按照惯例，高通很快会在2017年底或者2018年初发布全新的骁龙处理器，这就是传说中的骁龙845。

▲骁龙845的所有消息目前都处于不确定状态，高通很可能继续使用Cortex-A75进行半定制化处理。

全新的骁龙845目前的消息还不是很多，只知道这款处理器将使用三星的10nm LPE（也有消息说7nm）工艺制造，CPU方面集成四个半定制化的大核心（可能命名为Kryo 380 Performance）和四个半定制化的小核心（可能命名为Kryo 380 Eifficienty）不出意外的话，大核心将源自Cortex-A75，小核心源自新的Cortex-A55，通过半定制化的方式出现，性能和功耗比要比公版有一定提升。

GPU则进化至全新的Adreno 630，规模放大的同时架构进一步加强。通讯模块方面看齐刚发布的麒麟970，支持LTE Cat.18，下载速度最高可达1.2Gbps。视频和摄像方面，骁龙845还可能针对目前双摄流行的趋势，进一步对ISP进行优化，使其可以更快速的处理人像、景深等效果。在目前最流行的AI和深度学习上，华为、苹果、三星等都已经做出了一些常识，高通应该也会很快投身其中，要么加入类似华为“NPU”的深度学习模块，要么使用ARM的DynamiIQ并给予加强，要么干脆给出自己的解决方案。

之前盛传高通会在下半年推出加强版的骁龙836来接替骁龙835，新的骁龙836主要是在频率和功耗上做出优化。不过，这个消息目前被确定已经不属实，骁龙836并不存在。但是根据之前高通研发的习惯来看，即使是骁龙835，也可能存在多个版本，毕竟长达一年时间，高通也在不断的重新调整处理器产品以获得更好的性能功耗比。当然，从使用者角度来看，基本上不会察觉出来就是了。

目前苹果已经发布了全新的A11处理器，用户们自然会拿高通做一番对比。从目前的情况来看，苹果A11的性能可以用“丧心病狂”四个字来形容，骁龙845在多核心性能上应该可以一战，但单核心性能赶上A11估计比较困难，这也是iOS和苹果一贯的优势之处。对安卓用户来说，目前只有期待高通、华为、三星等厂商在移动SoC上做出进一步的突破，加强性能的同时提高使用体验，在竞争力上对抗A11处理器。

中端：骁龙670继续加强

骁龙660系列在今年大杀四方，强悍的性能甚至可以比拼上代骁龙820，再加上大量承接骁龙800系列下放的技术，让这颗处理器一跃而成性价比最高的处理器之一。骁龙660的成功，让高通看到了终端市场的潜力，接下来，高通还将推出全新的骁龙670，进一步加强自己在终端市场上的实力。

▲骁龙660成为今年最火爆的中端SoC，搭载它的产品普遍售价在2000元左右。

根据目前的消息来看，骁龙670依旧是8核心设计，和上文介绍的骁龙845有一定的继承关系，但和骁龙660不同的是，骁龙670很有可能采用ARM的DynamiIQ总线实现异构架构和非对称的结构，核心不再采用的“4+4”布局，转而使用“2+6”的布局，也就是2个大核心和6个小核心，不同的任务在不同核心之间自由切换，没有核心的一对一绑定设计，能耗比会进一步提升。当然，目前骁龙660还如日中天，如何布局骁龙670依旧还存在颇多变数，“4+4”或者“2+6”估计都是备选方案。

在GPU方面，骁龙670将会进化至Adreno 6系列，相比目前骁龙660性能大约提升25%左右。工艺上，骁龙670会直接使用成熟的三星10nm工艺，并且应该会进一步使用新的LPP版本，能耗比上有一定优势。

综合来看，中端的骁龙670的性能应该比目前的骁龙660提升15%~20%，超越上代旗舰骁龙820问题不大，这样的性能，已经可以“秒杀”不少厂商的中高端定位的产品，甚至直接威胁到其他厂商的高端了。看来骁龙670继续保持极高的性价比和受欢迎的程度应该不难。在产品成熟并上市后，骁龙670应该是1500元级设备最受欢迎的处理器。

联发科：积蓄实力再战

联发科在2017年的发展并不顺利，主要由于高通骁龙系列的强势以及自家产品表现不佳，因此使用联发科产品的厂商除了魅族外，基本都是各家的中低端产品，还有日趋减少的迹象，这使得联发科之前计划的高端路线基本上无法继续进行了。近日也有新闻爆出联发科决定放弃高端的Helio X系列，未来还是以中端产品为主，以性价比争取客户。

目前联发科正处在战略调整期间，在售产品依旧以Helio X20家族的Helio X23、Helio X25以及Helio X27为主。这几款处理器采用的架构全部都是联发科自主研发的十核心三丛集架构，分别是2个Cortex-A72大核心搭配4个Cortex-A53高频率核心和4个Cortex-A53低频率节能核心的方案，GPU方面都采用的是Mali-T880 MP4，主要差异在于频率有所不同。其中X27最高可达2.6GHz，X20最低只有2.1GHz，整体性能表现大约介于骁龙625和骁龙660之间。此外，联发科还有还有大量定位于中低端市场的产品，包括Helio X10、Helio P10以及Helio P20系列等。

▲联发科重新调整产品路线，以中低端市场和性价比为主。图为联发科P30 SoC。

在新品方面，联发科在8月发布了新的Helio P23和Helio P30两款处理器，分别是之前Helio P20和Helio P25的继任者。这两款处理器都采用16nm工艺，其中Helio P23采用八核心Cortex-A53设计，最高主频为2.3GHz，图形核心为Mali-G71 MP2，主频为770MHz。Helio P30和P23的CPU、GPU部分硬件规格基本相当，只是主频有所调整，Helio P23的CPU核心频率最高也是2.3GHz，但是GPU频率则提升到了950MHz，性能有一定加强。

在技术方面，Helio P23和Helio P30的亮点之处在于多媒体性能和基带通讯模块得到了提升。由于目前双摄技术的普及，联发科也为新的处理器加入了双摄技术的支持，其中P23支持双1300万像素的摄像头，P30支持双1600万像素，都针对广角搭配远摄镜头进行了优化，并且支持光学变焦。此外，这两款处理器还专门加入了联发科新的Imagiq 2.0技术，通过Clearzoom降噪，能够对放大照片后出现的锯齿、模糊等进行一定程度的优化，实现更清晰的图像效果。

通讯方面，Helio P23和Helio P30支持下行最高300Mbps、上行150Mbps的速度，并且在业内首次支持了双卡双VoLTE/ViLTE技术，实现更清晰、自由的语音通话。

从联发科的产品布局来看，未来很长一段时间将以中低端和入门级产品为主，毕竟高端研发能力上联发科相比高通、三星等厂商存在一定差距。希望联发科在调整完成后能带来更多高性价比的产品，让更多用户享受移动计算的普惠性。

移动SoC，继续前行

从目前的产业发展来看，移动SoC市场的竞争还是非常激烈的，并且随着人工智能的引入，又带来了一个全新的突破点，无论是苹果、华为还是高通、三星，都在努力压宝人工智能，希望能够获得一杯羹，实现自家产品和技术的大飞跃。可以预见的是，2017年SoC市场的“下半场”，乃至2018年，将迎来移动人工智能和深度学习技术的爆发，用户们到时候就可以使用到更聪明、更智能的移动终端，比现在的所有产品都更能理解你的心。