高通被人骂了两年火龙 到底是谁的锅?
2022-05-19 00:13:18  出处:差评  作者:托尼 编辑:随心     评论(0)点击可以复制本篇文章的标题和链接

这两年啊,想换安卓的小伙伴,肯定都听过这么一段吐槽:

 “888 , 8Gen1 , X 都不买! ” 

高通被人骂了两年火龙 到底是谁的锅?

虽然这是一句玩笑话,但也能看得出来,这两年安卓的旗舰产品,给大家折腾的有多 “ 爽 ” 。

发布会上的 “ 最强性能 ” 每年都能听到,但功耗却也飙的停不下来。

咱把时间再往前拨三年。

那时候,谁没事儿会吹自己用了多好多好的散热黑科技哦。。

高通被人骂了两年火龙 到底是谁的锅?

但是没办法,大家骂归骂,想换安卓机也没啥别的选择。

但是吧,心里还是不由得想问一句。

高通这两年,到底为啥这么热?

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发热问题不可避免 

咱知道,只要做功,就一定会带来发热。

而对芯片来说,这发热则主要由动态功耗和静态功耗两部分构成。

动态功耗( Dynamic Power )主要指的是芯片在工作时产生的热量,包括电路的充放电,晶体管工作状态的跳变。

静态功耗( Static Power )主要是指芯片中各种类型的漏电流和竞争电流等等。

拿开关来举例子的话,动态功耗就像是咱们反复开关这个开关而产生的功耗。

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而静态功耗就像是这个开关为了维持它当前的状态( 是导通还是截止 ),静置在原地所产生的功耗。

那咱们做的芯片嘛。。。

自然是希望晶体管密度越来越高,对应的芯片的性能越来越强,功耗越来越低。

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然而,芯片才不和你讲什么 “ 理想 ” 。

这几年咱们把 “ 开关 ” 越做越小,动态功耗的的确确是降低了不少。

但是随着芯片设计进入纳米领域之后,静态功耗的漏电问题就开始翻车,而且越来越严重。

归其原因,可以理解为 “ 开关 ” 做的太薄了,挡不住两边的电子 “ 偷渡 ” 。。。

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所以想要减少这漏电呢,就需要整点新的结构,新的材料。

重新构建这又薄,又能阻挡 “ 偷渡 ” 的开关。

在芯片做到 28nm 的时候,这个技术就是 FinFET ( 鳍式场效应晶体管 )。

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而现在工艺慢慢做到 5nm , FinFET 也不太管用了。

漏电水平仿佛一个圈,重新回到当年 28nm 工艺时的困境。

这时候,大家伙倒腾出来解决问题的未来新工艺,叫做 GAA ( 全环栅晶体管 )。

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这俩工艺和之前的区别,简单来讲就是从二维拓展到三维。

增大了接触范围,能够更好的控制漏电。

不过吧,可能是出于保守和以及工艺验证的原因,目前还没人用上 GAA 。

所以目前没得选,大家的 5nm 就只能继续用着老工艺 FinFET 。

缝缝补补来硬抗这漏电问题。

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到底是工艺不行么?

那既然大家都是硬抗这漏电,那为啥隔壁人家隔壁苹果就可以把能耗比控制的那么好?

这就不得不提广为人知的第一个背锅侠了:

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和苹果不同,高通这两代的 SoC 都是找三星代工生产。

别看三星,台积电啊都称呼自己的技术叫 5nm 。

但是在如今 FinFET 的时代,工艺的名称和芯片的物理参数其实并没有直接对应,更像是一种技术节点的称呼。

这两家 5nm 工艺做出来的晶体管密度差距,里面甚至还能塞下一个英特尔的 14 nm 。单从晶体管密度来说,台积电的 5nm 工艺可以做到在每立方毫米里摆下 1713 万个晶体管,也就是 171.3 MTR 。

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而三星的 5nm 却只能做到 126.5MTR 的水平。

在这里我提一点额外的小知识,之所以在晶体管密度上有这些差别,这和两家厂商的技术迭代路线有关。

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我们长话短说,对台积电来讲,我们可以理解成台积电的 7nm -> 5nm 是一次完整的技术迭代路线。

另一边的三星则是激进了许多,在他们的计划中,可能 7nm -> 3nm 才是一次完整的技术迭代,他们打算首发直接在 3nm 工艺上全新的 GAA 。

所以对于三星来讲,它的 5nm 工艺相比自家的 7nm 进步就略显保守。

不过说实话,从单个晶体管的角度来讲,这点差距其实也还好。

还有人认为三星工艺的良品率也值得说道说道。

前俩月,一个新闻把托尼给看笑了。。。

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不是,你良品率为啥低,你居然自己心里没数???

根据 @wccftech 报道,三星晶圆代工部门在 4nm 制程上的良品率只有 35% 的水平。

而还在研发中的三星 3nm GAA 技术良品率更是仅仅 10%~20% 的水平。

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根据 DigiTimes 报道,三星在 5nm 、 4nm 、 3nm 工艺上都存在着良品率谎报的情况。

咱甚至不清楚,现在这个良品率是谎报前,还是谎报后的数字。

也不知道是不是这个原因,吓得高通决定把 4nm 的 8 Gen1 plus 来交给台积电来代工。

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哦对了,那么隔壁台积电的 4nm 工艺良品率是多少呢?

70% 。。当然了,我们在这儿分析工艺和密度差距,只能说算是在旁敲侧击的推理三星和台积电工艺的差距。

但是在托尼看来,这次发热的 “ 黑锅 ” ,可不能全丢给三星的代工。

还是架构顶不住?

为什么托尼觉得全都怪三星是不对的呢?

因为天玑 9000 来了。

曾经被我们寄予厚望,交给台积电代工的天玑 9000 ,功耗也不是非常理想。

数据来源,极客湾▼

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在一些测试场景下,甚至还打不过自己的小兄弟天玑 8100 。

所以。。。问题会不会是出在它们采用的 ARM 公版架构上?

托尼给大家分析一下啊,骁龙 8Gen1、天玑 9000 这两款 SoC 采用的架构都非常一致,用上了 ARM 公版的 1 + 3 + 4 的结构。

也就是 1 个 X2 超大核+3 个 A710 大核+ 4 个 A510 小核。

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光看发布会上讲的性能嘎嘎顶,但是这几个核发热起来是个什么水平呢?

只能说是惨不忍睹。

在 Geekbench 5 的测试下,大核 A710 的功耗能跑到 2.1w,而超大核 X2 的单核功耗甚至能突破 4w。

单单一颗核心!

要知道,当年的一代神 U ,骁龙 865 整颗 CPU 在测试下,也才只能跑到 6.7w 。。。

虽然说 8Gen1、天玑 9000 的跑分性能都上去了吧,但是这接近翻倍的发热也不是一般手机能扛得住的。

这两年托尼知道的,能压制住这散热的手机长这样:

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没错,还得是往里面塞风扇。

根据其他媒体的测试,在 8Gen1 完全发力的情况下, CPU 和 GPU 的峰值功耗更是能双双突破了 10W !

隔壁苹果这两年也有一款能突破 10w 的芯片,差友们不妨猜猜是啥?

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是移动端的 M1 。

同样是 10w 功耗 ,你 M1 能干啥。。。这 8Gen1 能干啥。。。

《上帝在制造 8Gen1》▼

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而且还有一个情况,现在 ARM 是对 64 位应用有优化的,高负载的情况下可以用超大核 X2 ,低负载的情况下准备了小核 A510 。

所以 ARM 跑起 64 位应用的时候,要性能有性能,要功耗有功耗。

可由于安卓阵营还没根除 32 位应用,ARM 仅保留了大核 A710 来运行 32 位程序。

所以安卓手机一旦运行 32 位应用,不管应用负载大小,都得丢到大核 A710 上跑。哪怕这个应用就是个记事本,A710 也得运行。

这结果。。。不热才怪。

苹果就不一样了,从 A7 就开始自己研究架构,今年已经更新到 A15 了。

和公版的 ARM 完全不是混一条道上的。

而且,苹果也是个心狠手辣的角色,在 2017 年就把 32 位应用这个包袱给丢掉了。

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所以看下来,苹果整体功耗控制得更好。

已经热了,然后呢?

咱们这一通盘点下来,可以理解为什么安卓这边的高端芯片发热这么严重了。

漏电越来越严重的制程工艺 + 三星的 5nm “ 注水 ” + ARM 公版架构设计太激进 + ARM 为了兼容 32 位应用而做出了牺牲。

这几套卧龙凤雏是刚刚好凑一起了。

最终造成的结果,让消费者是哑巴吃黄连。手机热的实在不行。。。

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好在呢,厂商们也不是直愣愣一根筋,不知道改的人。

毕竟在探索全新工艺的路上,谁还能说自己绝不翻车呢?

台积电当年在 28nm 的时候因为工艺问题,还被人戏称为 “ 台漏电 ” 。

而三星所押宝的,自然是计划中的 3nm 工艺 GAA ,根据业内消息,GAA 这套工艺甚至能把制程拉到等效 1nm 都没问题。

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对手机厂商来讲,大家对 32 位应用的 “ 排斥 ” 也是越来越明显了。行动也越来越快。

今年不少手机内置的应用商店在上架 APP 的时候,也开始强制要求开发者同时上传 32 位和 64 位的应用,大家都用上 64 为应用,那大核浪费现象也就没了。

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现在,高通更是以 14 亿美元收购了 Apple 前首席架构师 Gerard Williams 成立的初创公司 Nuvia 。

虽然距离重新组建自己的架构自研团队还有些距离。

但也是希望能借助他们团队的研发经验,来减少自己对 ARM 架构的依赖,有朝一日,高通自己的芯片赶上苹果也不是不可能。

高通被人骂了两年火龙 到底是谁的锅?

顺带一提,接下来没几天,就是高通的新产品发布会了。

高通被人骂了两年火龙 到底是谁的锅?

到时候带来的产品,就算不是大家心心念念的 8 Gen1 Plus ,也多半是台积电代工的新芯片。

虽然大家目前普遍不太看好 ARM 这次的架构。

但是指不定,这回台积电能超常发挥,能给咱们带来惊喜呢?

图片、资料来源:

部分图片来自于互联网

部分数据来自于极客湾

三星4nm为什么不如台积电4nm?

数字IC后端设计工程师修炼之路 | 阎浮提

https://www.qualcomm.com/news/releases/2021/01/13/qualcomm-acquire-nuvia

https://zh.wikipedia.org/zh-mo/FinFET

https://m.eprice.com.tw/mobile/talk/102/5717005/1/

深度分析 | 5nm芯片为何集体翻车?10年前困扰台积电三星的问题又回来了 – 芯合汇

责任编辑:随心文章纠错

话题标签:高通芯片发热

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