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2017年10月9日星期一

無敵是最寂寞 一篇看完高通驍龍10年經典產品

感謝ZAEKE知客的投遞

大家習慣把2007年稱為移動時代的開端,因為那一年發生了兩件改變世界的事情:第一件事是蘋果在年初發布了初代iPhone,而第二件事則是同年11月,高通發布了第一代的驍龍芯片。"高通驍龍"是個注定會被載入史冊的名字,它同時也是這個移動時代的最大功臣之一。

前移動時代:從黎明到爆發

SoC(System on Chip,係統級芯片)包括了CPU、GPU、調製解調器、ISP等多個部件,是手機能運行app、能執行各種任務的基礎,而調製解調器則是負責讓手機"永遠聯網、永遠在線"的部件,它們共同組成了移動時代最核心的基石。

作為站在移動時代頂端的公司,高通估計是對移動計算了解最深的企業。基於對移動計算平台的了解,高通把"驍龍"之名冠以SoC和調製解調器這兩個核心產品,足以證明這兩個產品線對高通和行業的意義。而在驍龍835之後,高通已經把驍龍400、600以及800係列從SoC"升華"成移動計算平台。

隨時隨地的通訊需求,是網絡和移動設備不停升級的最大動力。移動網絡經曆了從頻分複用的NMT、AMPS到GSM、CDMA,再到3/4G的多代演進,移動設備也經曆了從"大哥大"到非智能機,再到智能機的多步演變。

這些演變不停地在向芯片廠商提出層次更高的移動芯片需求。為了適應手機的體積和功耗要求,德州儀器、高通、三星、英偉達、華為先後進入SoC市場。

而高通的處理器芯片曆史可以追溯到2005年11月,高通發布了首個自主構架CPU"Scorpion",2006年高通首個SoC發布,Hexagon DSP也一同麵世。經過兩年的發展,2007年11月,高通推出了後來幾乎無人不曉的"驍龍"係列芯片,緩緩地拉開了下一個時代的序幕。

驍龍移動計算平台一共經曆過兩次大的命名規則更替,第一次是2011年確立的S1/S2/S3/S4低中高等級分類,第二次是2013年的驍龍200/400/600/800的四級分類。

而一同伴隨發展的驍龍係列調製解調器,其前身為高通Gobi,後來改為"X+數字"的命名方式,並冠以"驍龍"的名號。

拓荒:驍龍S1-S4係列與Gobi調製解調器

驍龍S1-S4係列覆蓋了安卓和Windows Mobile還屬於蠻荒時代的2007年到2011年,把不同年份和不同定位的產品進行歸類。

驍龍S1係列中,最早量產的MSM7225/7625使用ARM11構架528MHz CPU,當時還沒有配備GPU,但它們都已經支持3G,當中的MSM7625提供了CDMA EV-DO和UMTS HSPA的網絡支持,這比後來國內稱為3G元年的2009年還早了整整2年。

刷機王子HTC HD2

1年後的2008年,裏程碑式的QSD8250/8650量產,正式開始了高通的"旗艦禦用"之路。CPU和GPU都是高通的自主構架,前者是首個突破1G主頻的Scorpion構架的CPU, 後者是後來變成最強手機GPU代名詞的Adreno係列,當時的型號是Adreno 200,主頻226MHz。

搭載QSD8250的安卓旗艦,幾乎每一台都成了後世的經典, 提起LG Optimus、HTC Desire和刷機之王HD2、索尼Xperia X10、聯想初代LePhone、Google太子Nexus One這些名字,依舊能喚起眾多玩家的回憶。

驍龍S2係列包括MSM7230/7630、APQ8055、MSM8255/8655係列,全係都是Scorpion構架,主頻橫跨800MHz到1.5GHz,GPU升級為266MHz的Adreno 205 ,內存支持也提升到了雙通道LPDDR2。

這同時也是HTC的全盛時期,Desire HD、 Desire S、Sensation XL、Thunderbolt、HTC Evo、三星Galaxy S Plus、諾基亞Lumia 800/900、索尼LT18i等旗艦搭載的都是驍龍S2係列處理器。

HTC Thunderbolt

在這一代產品中,為了應對未來的4G需求,高通推出了Gobi係列LTE調製解調器,其是後來的驍龍X係列LTE調製解調器的前身,初代產品MDM9x00(包括MDM9200/9600/98003款)是首款同時集成了3G和LTE的調製解調器。

當時就直接提供了 FDD 和 TDD 雙工模式的支持,並達到了100Mbps的下行速率和50Mbps的峰值上行速率。搭載該調製解調器的HTC Thunderbolt是地球上第一台LTE手機,而那一年,是2011年。

2010年發布的驍龍S3係列是最短的一代產品線,隻包括了8X60係列的MSM8260/8660和APQ8060三個產品,但這卻是高通首個搭載雙核CPU的產品係列。雙核Scorpion 構架主頻最高可達1.7GHz,GPU升級到了Adreno 220,它也是安卓陣營開始核心和屏幕分辨率軍備競賽的開端。

惠普TouchPad、三星Galaxy S II LTE、HTC Evo 3D、LG Optimus LTE以及開創國內互聯網手機時代的小米1代,搭載的都是這個係列的處理器。

搭載驍龍800的Nexus 4

驍龍S4是最為龐大的一代產品線,旗下細分為Play/Plus/Pro/Prime四個子係列,其引入了28nm製程以及高通第二代的自主CPU構架Krait。

S4 Plus由1-1.5G主頻的雙核Krait+Adreno 205/305組成,代表機型包括Lumia 820/920/925/1020等若幹WP平台旗艦、黑莓Z10/Q10、LG Optimus LTE II等;驍龍S4 Pro上開始出現4核Krait以及跨時代圖形性能的Adreno 320,代表機型包括小米2A、初代Moto X、LG Optimus G、太子Nexus 4、小米2等。

伴隨著這一代處理器的,是高通Gobi第二代LTE調製解調器MDM9x15,因為28nm製程的引入,讓其功耗和印刷麵積都下降了30%,為製造更輕更薄的手機奠定了基礎。

除了支持LTE(FDD和TDD)、HSPA+、雙載波HSPA+、CDMA2000 1xEV-DO版本A、版本B外,其連國內最大運營商中國移動的TD-SCDMA網絡都支持。而且其可以在 LTE TDD與DC-HSDPA網絡之間的無縫連接,這正是國內聯通網絡能最早做到通話不斷網的物理基礎。

從最強到更強:驍龍800係列與X10/12/16調製解調器

2013年,高通在發布Krait 400構架的同時,宣布了全新的命名方式和層級,包含驍龍200/400/600/800的四階定位。首發產品是搭載4顆主頻高達2.26GHz的Krait 400核心的驍龍800。

其配套堪稱豪華,600MHz的Hexagon QDSP6 V5 DSP、帶寬高達12.8GB/s的雙通道32位LPDDR3內存、eMMC 5.0以及幾乎統一之後快充市場的高通QuickCharge 2.0快充等技術,在當時已經悉數搭載在驍龍800上了。

1年後,高通在同樣的28nm製程上,把驍龍801和驍龍805上的Krait 核心頻率提升到2.45GHz和2.7GHz,這個狂暴的頻率記錄依舊未被打破。在CPU之外,Adreno 330 GPU的頻率也分別達到了578MHz和600MHz,DSP頻率也達到了800MHz。而在驍龍805上,64位的雙通道內存更是帶來了史無前例的25.6GB/s帶寬,已經具備拖起4K屏的基礎。。

在驍龍800/801這兩代驍龍係列旗艦上的調製解調器,是裏程碑式的MDM9x25。其是高通第三代Gobi LTE產品,除了下行速度提升到了150Mbps外,它身上還帶著首發LTE載波聚合技術和LTE-Advanced的光環。

而對於國內用戶來說,MDM9x25最重大的意義,是其實現了真正意義上的全網通,同時支持GSM/EDGE、CDMA1X、WCDMA、TD-SCDMA、EV-DO、LTE-FDD 和 LTE-TDD等7種網絡製式。在同行中,MTK要等到2015年的MT6735才支持全網通,而三星至今也沒有自己的全網通芯片。

2014年是安卓陣營開始步入64位時代的一年,這一年高通引入64位的A57和A53構架。當年高通以驍龍810/808的雙階旗艦策略迎戰,前者是4核2.0G A57+4核1.55G A53,後者是雙核1.8G A57+4核1.44G A53,GPU分別是650MHz的Adreno 430和600MHz的Adreno 418,DSP也小幅升級到了Hexagon V56,而且配備了雙14bit ISP,最高支持像素暴漲到5500萬像素。

在驍龍808/810上,高通啟用了X係列LTE調製解調器的命名,首發的X10調製解調器是首個三載波聚合,峰值達到 LTE Cat.9(450Mbps)的產品,其速度之快,即便是2017年的中國大陸運營商也依舊無法把其用滿。而同行方麵,被打磨多年的聯發科Helio係列得等到 3年後的2017年才剛追平2014驍龍X10 LTE調製解調器的速率。

2015年末,驍龍820正式發布。隨後驍龍820/821毫無懸念地成為2016年的旗艦禦用芯,高通使用全新的4核Kryo自主構架,雙核1.6G+雙核2.15G的搭配配合構架升級的Adreno 530 GPU,圖形性能再次無情地碾壓了同代產品。

在這一代產品中,高通開始強調異構計算平台的理念,在常見的CPU、GPU、調製解調器外,Spectra 180 ISP和Hexagon 680 DSP橫空出世,前者是新的14位雙ISP,配合DSP可以達到2倍性能提升、10倍能效比提升的拔群效果,2500萬像素照片30張每秒的連拍速度,為HDR和夜景模式等多幀合成算法提供了天然優勢,同代Google Pixel係列的HDR+算法正是其最凶殘的應用。

高通在這一年正式把調製解調器更新周期提升為每年一更。驍龍820/821搭載的驍龍 X12 LTE調製解調器,除了下行提升到 LTE Cat.12 的 600Mbps,從64-QAM更新到256-QA外,著重提升了上行速率。其是首款在上行使用載波聚合技術和64-QAM編碼的產品,上行速度一口氣提升了3倍,上行峰值達到Cat.13(150Mbps),並引入了雙卡雙VoLTE(DSDV)技術,同樣遠遠超越了國內運營商的網絡速度……

在2017年的驍龍835上,10nm製程以及新的Kryo280半自主構架,為驍龍係列帶來了史上盈餘最多的運算性能。CPU部分為4核Kryo280 2.45G+4核Kryo280 1.9G。新製程以及GPU性能的巨大盈餘,讓驍龍835機型在日常使用和遊戲中都獲得中都有非常優秀的能效比。新的Hexagon 682 DSP和ISP則讓其可以提供3200萬像素的零延遲快門體驗,並引入了機器學習和VR等大批新屬性。此外,驍龍820/821上引入的高通QC 3.0快充也升級到QC4/QC4+快充。

延續"提前一年發布調製解調器,並在下年旗艦直接使用"的習慣,在驍龍835搭載了驍龍X16調製解調器。後者是首款商用千兆級調製解調器,其使用256-QAM編碼和4x4 MIMO技術,下行峰值速率已經上升到不可思議的 Cat.16,即1Gbps了,正式步入LTE-A Pro時代。

而更可怕的是,高通在調製解調器的科技樹上越跑越遠,同年2月就發布了下一代的驍龍X20 LTE調製解調器。其將采用10nm LPE工藝製造,最多支持五個20MHz載波聚合,合計頻寬達100MHz,同時支持4x4(3CA) MIMO,最多12個空間流,下行最高速度再升一檔,達到了LTE Cat.18(1.2Gbps),換算過來已經是150MB/s了。

總結

"高通驍龍"以移動計算平台和調製解調器雙線發展多年,前者是每年旗艦的禦用芯,而後者則是無解的存在,不但維持著和同行1、2代的技術基礎優勢,而且更新速度還在提升,讓移動設備的網絡支持,已經遠遠超出世界運營商的換代速度。實際上早在2016年,高通就推出首款5G調製解調器X50了。瘋狂的更新速度和"擠牙膏"的PC平台形成了鮮明。

高通作為移動平台最上遊的廠商,他不但有底氣,也必須如此激進。即將到來的雙攝/多攝、機器學習、VR/AR以及5G網絡,都需要更加強大的移動計算平台和調製解調器支撐。在常年領先的移動領域,對手盯著的都是高通,而高通看著的,從來都隻有未來。

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2015-9-22
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