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安卓CPU性能原地踏步的兩年

安卓CPU性能原地踏步的兩年

跟随玩家視角,一起看看這兩年安卓手機發生了什麼事。

作者 | 布朗

編輯 | 李龍

2020年的骁龍865是高通最近幾年最成功的旗艦SoC,同年的麒麟9000成為海思絕唱。随後2021年的骁龍888永久改變了安卓手機的散熱配置,2022年的骁龍8 Gen 1更進一步,連用風扇主動散熱的遊戲手機都在繼續更新散熱。

當年骁龍810機型并未大批量鋪貨,是以公衆其實還是第一次感受到移動SoC的熱情如火,這是安卓手機GPU性能飛漲的兩年,但也是安卓CPU原地踏步的兩年。

下面故事概括就是一條條邏輯鍊:

SoC:功耗高>發熱>降頻>卡頓

廠商:增強散熱>更嚴格的溫度控制>降頻>卡頓>一頓操作猛如虎,表現不如865。随後衍生出“更激進的跑分白名單+遊戲降分辨率>皇帝的新衣”

媒體:測試機排程激進性能良好>開賣後推降頻固件>使用者結果和媒體結果沖突>首發媒體被噴>跑分無用論

使用者:看到連續兩年的擺爛>廠商“不調好,不釋出”宣言>實測打臉>實際“不調,好不,釋出”

1

熱情如火的骁龍888

iPhone使用者和非手機圈使用者,可能并不了解為什麼安卓陣營哀嚎了兩年,我們按時間順序理一下,究竟發生什麼事。畢竟大家習慣了手機性能以每年20%-30%幅度增長的日子,但實際上安卓陣營已經出現性能體驗原地踏步的情況了。

故事從2020年底骁龍888釋出說起。後者首發三星5nm工藝,也首發搭載arm首個真正的超大核架構Cortex-X1。骁龍888釋出之前,微網誌大V數位閑聊站稱骁龍888性能強,功耗低,大家對未來充滿了期待。

安卓CPU性能原地踏步的兩年

極客灣視訊

首發骁龍888的小米11在2021年元旦開賣,極客灣在1月6号的《骁龍888性能分析:翻車!》為骁龍888火熱的一年拉開了序幕。骁龍888是否翻車,成為了2021年機圈最熱門的話題之一。

2017年的骁龍835日常功耗在3W的量級,随後的骁龍845、骁龍855、骁龍865功耗“穩步增長”,來到了5W到6W區間。而骁龍888的X1大核,單顆功耗就能跑到3.3W,CPU多核功耗從骁龍865的5.9W直接飙到7.8W。其GPU部分的功耗和能耗比曲線也不普通,以緻于早期很多人都認為骁龍888的GPU隻是在骁龍865的基礎上繼續超頻并導緻功耗偏高。

因為骁龍888的功耗資料高得不正常,是以後來還出現了實體拆機,用“假電池排線”的實體方法強行測試功耗。雖然結果比軟體測試功耗低2W,但整機功耗依然達到了10W級别,瞬時功耗迫近11W。

功耗的上漲,導緻在“互動化跑分軟體”《原神》中,骁龍888機型都能輕松突破45度,部分極端機型可以沖到近50度。3C數位産品有48度的溫度線,以防止使用者被“低溫燙傷”,是以骁龍888機型幾乎都遭遇了螢幕強制降低亮度,系統鎖幀等現象(遊戲手機除外)。

随後的事情,可能很多使用者都有所聽聞。天氣轉暖,先是大批使用者反映骁龍888旗艦會有發熱卡頓的問題,甚至會觸發過熱警告。随後一衆廠商趕在夏天之前推送了降頻固件,用限制性能輸出的方法來降低發熱,以壓制骁龍888的熱情。

緊接着就是出現大批量“骁龍888降頻後性能不如骁龍865”的回報和不滿。最慘的小米,一來是首發的骁龍888,二來是早期執行“為發燒而生”的積極排程政策,夏天出現了小米11因高溫燒Wi-Fi的事件。雖然後續有相當良心的換機政策和機型改進,但一朝被蛇咬的小米,随後成為溫控和頻率控制最保守的廠商。

2

骁龍8 Gen 1:火炎焱燚!

時間可以沖淡一切,大家坦然接受了骁龍888的熱情,甚至親切地調侃“隻有骁龍888還在冬季給我一絲溫暖”。然後,骁龍8 Gen 1來了。

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大米評測資料

一代新人勝舊人,稱号也從“火龍”更新為“炎龍”。新的 X2大核,單核功耗重新整理了骁龍888的紀錄,從3.3W躍升到4W級别,新的A710大核也有2.1W(中核有3顆)。而新的Adreno GPU,在GFXBench曼哈頓3.0場景的功耗,也從骁龍888的8.2W躍升到10.9W。

這是手機SoC曆史上從未出現過的功耗成績,CPU峰值和GPU峰值功耗雙雙突破10W,俨然是平闆電腦,甚至是輕薄本級的功耗級别了。蘋果M1和骁龍8 Gen 1,以不同的方式達成了各自的“PC級”标準。

上一顆這麼奔放的手機SoC還是2015年的骁龍810。但和7年前不同的是,現在的手機廠商有足夠的技術儲備,能短時間壓住它的發熱。骁龍8 Gen 1不羁的功耗表現,讓包括三星在内的所有安卓廠商,都在釋出會上強調自家的散熱配置。“馴龍高手”從以前的調侃,變成所有安卓廠商的目标。

再疊加現階段國内部分32位應用的效率問題(骁龍8 Gen 1新架構中,8顆核心裡隻能3顆中核支援32位應用),加劇了老舊應用中的發熱和卡頓問題。要知道,一年裡對手機發熱最為友好的冬春季節即将結束,對溫度更加敏感的夏天就在眼前了。

同樣的發熱問題,也出現在使用同款三星5nm/4nm工藝的Exynos 2100和Exynos 2200上(歐版韓版的三星Galaxy S21系列和歐版的S22系列)。後者是首個搭載AMD RDNA2 GPU的移動SoC,其不但GPU絕對性能沒打過骁龍8 Gen 1和天玑9000,CPU部分也和骁龍8 Gen 1一樣出現能耗比倒退。

同一條時間線上,在使用者飽受發熱之苦的2021年12月,聯發科釋出了第一個真正超越高通的SoC——天玑9000。聯發科在量産機開賣前3個月就把工程機拿給媒體進行測試的操作,也是以前從未出現過的。

台積電4nm、更有誠意的堆料、測試機上壓倒性的CPU和能效比,都讓大家期待值拉滿。“幹翻X通!天下人苦X通久矣”的歡呼聲不絕于耳。最終萬衆期待的天玑9000,由OPPO Find X5 Pro天玑版PPT首發,由Redmi K50 Pro實體首發。

聯發科天玑9000量産機确實展現出碾壓骁龍8 Gen 1的能耗比,但峰值功耗依然誇張,能耗比也不如工程機逆天。故有梗:聯發科提前給測試機,是為了防止後續廠商調不好的時候賴晶片。至此,2022年3顆采用armv9新架構的新SoC,全部都在能耗比上“挂彩”。

還有一個小插曲。2021年的三星Galaxy S21 Ultra、一加9 Pro和OPPO Find X3系列等安卓旗艦搭載了更加省電的LTPO螢幕(可以動态調整螢幕重新整理率的省電技術),而2022年旗艦更是大批量搭載更加省電的LTPO 2.0螢幕。這2代LTPO螢幕恰巧遇上骁龍888和骁龍8 Gen 1,它們省下的電根本不夠SoC吃,故有“關于納智捷發動機油老虎廠家去拼命優化輪胎省油的那些事兒”的梗。

3

反向更新、體驗倒挂和各種尴尬

“熱”本身不緻命,緻命的是CPU性能也原地踏步。這裡涉及能耗比(性能和功耗的比值)和熱承載的概念:

1、能耗比:如果晶片能以更快的速度完成任務,然後回歸低頻,實際體驗還是會有提升的。最好的例子是蘋果的A系列晶片,它們的峰值功耗也不低,但A15峰值性能強,大幅拉升了能耗比。

2、熱承載:無論手機如何堆石墨散熱貼、VC均熱闆等散熱部件,熱量最終都隻能通過手機外表面被動散發,隻能通過增大表面積、增加風扇等方法繼續提升。翻譯就是,手機被動散熱再好,也隻能改善短時間的性能輸出,正常手機能維持的熱承載隻有6W出頭。

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骁龍8 Gen 1的CPU性能和骁龍888并沒實質性提升。另外要注意,骁龍888的X1大核是2.8GHz的,而骁龍8 Gen 1的X2大核的3.0GHz的,同頻率下的性能甚至還反向更新了。功耗增長,性能不漲,能效比那日常效果怎麼樣呢?

擺在廠商面前的選擇有兩個:放開骁龍8 Gen 1跑,續航和發熱受累。或控制頻率,保住續航和發熱。從結果上看,所有廠商都選了後者。導緻新骁龍8隻有在GeekBench、GFXBench、3DMakr等極少數跑分應用能火力全開。

從2018年的骁龍845開始,安卓旗艦SoC的最高頻隻會在應用開啟和資訊加載等重負載場景出現,部分骁龍888機型在2021年夏天采用全局降頻的排程,開啟應用也無法調用最高頻率。而到骁龍8 Gen 1這一代,除遊戲手機和moto,已經沒有國産廠商敢在日常開放最高頻率。這是骁龍8 Gen 1旗艦的日常流暢度還赢不了骁龍888直接原因(即便是天玑9000的Redmi K50 Pro也得開性能模式才能沖到最高頻,日常流暢度也無法和下面提到的天玑8100拉開差距)

跑分性能和日常性能的巨大差異,讓今年 “跑分作弊”的問題愈發明顯。跑分白名單是存在多年的設定,錘子手機時期的羅永浩就炮轟過安卓平台的跑分白名單問題:手機遇到跑分軟體就瘋跑,日常使用卻降頻卡頓。

但今年骁龍8 Gen 1在跑分和日常排程上的差距之大,确實也是史無前例的,進一步促進了“跑分無用論”,沖擊到跑分工具的信任基礎:跑分那麼高,不還是卡?

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三星因跑分作弊被GeekBench除名

但跑分平台才是最着急的那個,著名跑分平台GeekBench多年來一直有聲讨跑分白名單的操作,三星、華為、一加、小米都是被炮轟的常客。

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大米評測資料

那骁龍8 Gen 1日常排程下有多少性能呢?通過修改跑分工具的APK包名,讓GeekBench僞裝成普通應用繞開系統白名單,結果除開之前被除名的三星S22系列,小米、iQOO、真我、一加和系列都有明顯的性能下降。

排程最保守的小米12 Pro,多核成績下降12%,是早期骁龍865級别(對的,安卓CPU性能2年漲12%,而且隻能在跑分白名單裡);單核成績下降35%,低于中端的骁龍778G。盧偉冰在K50電競版釋出會上說“破晶片”的梗,一定程度也和嚴格的溫控和頻率調節有關。

不過熱歸熱,必須承認骁龍8 Gen 1的GPU性能進步巨大,暴漲50%以上,其GPU能耗比還是高于骁龍888的。這兩年來,無論是高通的Adreno,還是三星、聯發科等使用ARM公版Mali架構的GPU,都有巨大的性能進步。例如,骁龍888的GPU有35%的提升,然後骁龍8 Gen 1的GPU又提升50%,一舉把前兩年被蘋果A13/A14拉開的差距追了回來。

但遺憾的是,移動平台還沒有能完全利用這批GPU性能的重要應用出現,《原神》等主流遊戲的瓶頸一直都在CPU上,移動GPU的性能卻在持續溢出。而GPU規模的增長,讓其中低負載的功耗依然可觀。在機身隻能承載6W功耗的情況下,GPU和GPU“搶功耗”的情況非常明顯,加劇了CPU的降頻。

面對熱情的晶片,手機廠商都不約而同地做出了一緻的“聯合優化”:降亮度、鎖幀、降分辨率。而且這三闆斧還從《原神》波及到負載不算高的《王者榮耀》、《和平精英》上,這樣是“盛況”同樣是曆史上從未出現過的。

以前也有降低遊戲渲染分辨率的設定(某GPU Tubro),廠商可以獲得釋出會上一條條筆直的遊戲幀率曲線,并能有效降低遊戲發熱。紅魔和黑鲨的骁龍8 Gen 1遊戲旗艦還能對perfdog的幀率曲線進行“補幀”,做到真正的直線,進而讓測試工具失去檢測實際幀率的效果。

但降分辨率的代價也是顯而易見的,顧名思義,就是畫面糊了。但慘痛的現實是,廠商後期OTA或使用者自行破解畫面限制後,發現骁龍8 Gen 1旗艦的遊戲體驗依然赢不了2兩年前的骁龍865(類比梗:不明白為什麼有的家長會支援禁網絡遊戲,這樣别人不就發現你孩子沒出息其實是因為笨了嗎)。

安卓CPU性能原地踏步的兩年

現在安卓陣營的情況:好消息是骁龍865還能再戰,壞消息也是骁龍865還能再戰。形成了“骁龍870倒挂骁龍888,而骁龍888又倒挂骁龍8 Gen 1”的奇景。

聯發科這邊也出現了倒挂:22年3月剛釋出的天玑8100,用着老一代的台積電5nm和老一代的A78架構,展現出曆史最強的能耗比,在《原神》等大型遊戲測試中,親手把天玑9000擊敗,成為實體意義上的“年度”旗艦。天玑8100:高通870!接受我的挑戰吧!然後骁龍8 Gen 1和天玑9000應聲倒下。

4

三星工藝和ARM新架構

的“強強聯手”

兩代骁龍的熱情原因,大家第一個懷疑的就是三星的5nm和4nm工藝。除了代工骁龍888和骁龍8 Gen 1,三星也用相同的工藝做了同樣“火熱”的Exynos 2100/2200,并為Google自研的Tensor(唯一搭載雙X1超大核的SoC)代工。除了相似的工藝和架構,“熱情”就是它們最大的共同點。

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半導體的半導體密度,是衡量工藝先程序度的重要名額。相同情況下,制程越先進,發熱越低。晶片能用同等功耗輸出更強的性能,或用更低功耗做到相同的性能。

根據Wikichip資料,三星5nm工藝節點的半導體密度隻有126.7MTr/mm2,4nm LPE是145.8MTr/mm2。但台積電上一代的5nm工藝就已經有171.3MTr/mm2,甚至台積電的N7P工藝都有113.9MTr/mm2。制程數字上,大家是齊頭并進,但實際半導體密度卻有1到2代的代差。

如果僅僅隻有制程的拖累,骁龍8 Gen 1或許不至于這麼慘。今年的狀況,是三星工藝和ARM新架構的“強強聯手”的結果。

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今年安卓陣營遇到了ARM推出amrv8十年後的第一次重大指令集更新——armv9。骁龍8 Gen 1、天玑9000、Exynos 2200三大産品都換成了X2+A710+A510架構。除去超大核X2的性能原地踏步,大核A710的能耗比也有較為明顯的下降,而最應該提高能耗比的A510小核,隻是續接了前代A55小核的能耗曲線,性能更強但功耗也更大,導緻晶片低負載功耗也上漲了。

架構更新反而導緻實際性能倒退的事情,7年前還發生過一次。那是遙遠的2015年。那一年,“火龍”的名号還屬于骁龍810。

當年的情況是,蘋果在2013年出其不意地釋出了首顆64位移動處理器——蘋果A7。次年,高通用台積電20nm,在骁龍810上“強行使用”ARM的首個64位架構A57。後面的事情大家都知道了,骁龍808被迫成為“代理旗艦”,主流廠商跳過骁龍810,造成當年部分國産旗艦的斷檔。那一年也是三星唯一一年,沒同時使用骁龍和自家Exynos晶片,那年的Galaxy S6系列和Galaxy Note5都隻有Exynos 7420版本。

更雪上加霜的是,armv9架構中的X2和A510不再支援32位APP,國内大量“堅持”32位的落後APP隻能在3顆A710大核上運作,造成了“3核有難、5核圍觀”的窘況。A710大核拉升了CPU的電壓,導緻性能低,但功耗卻不低。

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移動智能終端生态聯盟4月6日公告

國内還有大量32位APP,甚至國産手機系統中部分自帶APP都還是32位的。在骁龍8 Gen 1釋出3個月後,OPPO、vivo、小米、應用寶和百度,終于在4月聯手宣布不再允許單獨上架32位APP,算是從根源上促進了國内APP的64位化。

而作為對比,蘋果iOS在2015年就要求App Store內任何應用更新都必須包含64位版本,到2017年的iOS 11就強制禁用了32位應用。回過頭來看,ARM為了中國國情,特意在A710上保留32位APP的支援,還真不知道算是好事,還是壞事了。

另外提一嘴ARM公司的插曲,英偉達在2020年9月和軟銀達成收購ARM的協定,在2022年2月宣布收購失敗,随後軟銀宣布将在2023年推動ARM上市。時間上的“巧合”,讓大家調侃ARM新架構不行,是因為“ARM忙着被收購,沒心思搞架構”,但ARM公版架構的前景才是更加讓人擔憂的。ARM為備戰IPO準備全球裁員12%-15%,CPU架構被蘋果越抛越遠,這是内憂。而外患自然是合作夥伴的“叛逃”。

在蘋果全平台轉向ARM平台的2年間,M1、M1 Pro、M1 Max、M1 Ultra輪番重新整理大家對ARM陣營的認知。這和ARM官方架構的頹勢形成鮮明對比,并證明ARM指令集也是可以做高性能産品的。而實際上高通也不是成心“擠牙膏”,高通在2021年1月以14億美元的價格收購了晶片設計公司Nuvia,後者由三位從蘋果離職的晶片專家創立。當中的Gerard Williams主持設計了蘋果A13和之前的CPU,其也可能參與了A14和M1系列晶片的設計。是以外界普遍猜測,高通将會回到全自研架構。

PS:高通骁龍在2007開始就是自研架構,在2016年的骁龍835放棄了自研架構,開始以ARM公版架構為基礎做魔改。而三星Exynos則是在2016年的Exynos 8890開始用自研的貓鼬大核架構,堅持到2020年的Exynos 990(第五代貓鼬M5),在2021年重歸ARM公版懷抱。

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SoC的重要性,從未如此突出

2017年之前,國産旗艦的最大優點就是良心頂級+骁龍晶片。而這兩年,國産旗艦的最大遺憾成了晶片。晶片好的手機不一定好,但晶片差的手機絕對差。任你螢幕、續航、充電、相機的外圍堆料配置有多強,隻要晶片差,那就是短闆在漏水的木桶。

普羅大衆從未如此深刻地體會到SoC晶片對手機的重要性。大家習慣了SoC是會不斷進步(最起碼不至于會倒退)。正如網友所說:2017年的骁龍835那會,按照處理器買手機的人,在網上被噴得一無是處。而到了2022年,所有人都按照處理器型号來買手機。

“安迪比爾定律”從未失效,新晶片提供的性能都會被新的軟體吃掉。就算這兩年安卓平台的CPU性能原地踏步,甚至有所倒退的情況下,國内軟體也從未停止“前進的腳步”。QQ都已經内置虛幻引擎成為真正的“國産3A大作”,微信、淘寶們也從未停止新增“趣味”功能的腳步。而比“老旗艦因新版APP而變慢”更慘的是“新旗艦流暢度還赢不了老旗艦”。

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不幸,但不完全不幸的華為

“當蘋果拿2個M1 Max合在一起,并給顯示器上A13的時候,華為隻能從倉庫裡找1年半前切割好的晶元,一次一次的屏蔽下去以苟延殘喘”。

安卓CPU性能原地踏步的兩年

華為受到禁令影響,麒麟9000成為絕唱,這是不幸,但這個時機卻是不幸中的萬幸。華為遇上了安卓陣營“丢失的2年”:麒麟9000用了非常争氣的A77架構,它後面就是骁龍888用的X1和擠牙膏用的A78架構,再過了一年是骁龍8 Gen 1上的X2+A710+A510。

而鴻蒙起步時的Android 10,同樣是瓶頸前的一代。随後的Android 11和Android 12,其他國産系統可是吃了不少苦頭。而和華為的運氣形成鮮明對比的是魅族:聯發科遇上了最好的魅族,魅族錯過了最好的聯發科。

放大到行業層面,2020到2022是國産旗艦沖高端的關鍵時間。華為讓出高端空間的2年,國産旗艦進步巨大,大家用上了2K螢幕、充電以倍數秒殺蘋果和三星、國産系統白花齊放、甚至拍照水準都已經不把iPhone放在眼内(當然,視訊還是iPhone最強)。可以說,國産廠商把能把握的東西都準備好了,但結果遇上了2021年的骁龍888和今年的骁龍8 Gen 1。

我們看到的是海思在最風光最強盛的時候“被急流勇退”,我們心中的海思隻有可惜,但絕不算可憐。以緻網友調侃“高通這公司能處,麒麟被制裁它是真的會等,也真會激勵發哥變強”,大家還以為是高通在幫華為拖住其他安卓廠商。而蘋果看着安卓陣營内鬥,庫克含淚收割高端市場。

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Counterpoint資料

在三星已成擺設的國内市場,隻有蘋果一個實體對手,其他品牌接不住華為放出的高端市場,這是個值得中國人銘記的恥辱:2021年,中國高端手機占比(售價>600美元),從2020年的44.6%下降到36.5%,全部安卓加起來都赢不了iPhone。截止4月6日,作為這批國産旗艦的門面,小米12系列首月銷量是前代的41%。這裡有疫情的影響,但晶片要背負多少責任?就得由大家自行判斷了。

同樣諷刺的是,擁有華為以前管道的榮耀,以極高的速度崛起。從榮耀50到榮耀60,從Magic3到Magic4,産品力上是能感覺到榮耀被耽擱的大半年的。但和其他旗艦一樣用骁龍晶片的榮耀,用銷量向我們證明,單純的産品力在絕對的管道力量面前其實是挺無力的。這樣的事實,又何嘗不是扇在産品經理臉上的響亮耳光。餘承東說華為會在明年強勢回歸,我們也很好奇,那時候的榮耀,會什麼樣的身份出現?

手機市場每隔幾年就會有“江郎才盡、已經看到天花闆”的說法。2017年的小米MIX開啟了全面屏時代,為智能手機續命2年;華為帶起來的大底傳感器和長焦鏡頭軍備競賽,又為國産旗艦提供了3年的發展期。

而現在的手機市場和國内A股一樣茫然,大家看不到未來的路。A股隻有上下兩個走向,而且總該會看到底部,但國産手機卻越發迷茫。幾乎被窮盡的外觀設計、進入瓶頸期的螢幕、充電和拍照、輪不到國産廠商控制的SoC,都在提醒我們,手機廠商貌似也沒找到下一個發展方向。但此時此刻,唯一能确定的是,下一個風口不是折疊屏。

END

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