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MWC 2017:智能手机芯片三强大战

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来源: eettaiwan   发布者:eettaiwan
热度85票   时间:2017年3月03日 18:49
高通(Qualcomm)、三星(Samsung)与联发科(MediaTek)三大手机芯片供应商,在近日举行的年度世界移动通讯大会(MWC 2017)上展示了将进驻下一代智能手机产品的最先进Modem芯片以及应用处理器。

而今年是iPhone问世十周年,大家都在猜苹果即将推出的iPhone 8会有什么新功能,从MWC看到的最新技术,我们可以对iPhone 8有一些想像──首先就是10纳米制程技术的采用,这在上述三大手机芯片供应商的最新款IC上都已经出现;其次是能支持更快上行/下行连接速度的先进LTE Modem芯片,在这方面以高通领先。

市场对于iPhone 8新功能的猜测还包括将采用OLED显示器、配备支持脸部识别的前向摄影机,以及红外线发射/接收器等;但实际上,就算对苹果来说,那些花俏的新功能也都是得一步步取得进展,并非一蹴可几。

联发科企业销售(国际市场)总经理Finbarr Moynihan接受EE Times访问时表示,智能手机市场已经发展到“成熟的中年”,因此要在终端产品上取得大幅度的功能差异化越来越难;但他强调,智能手机SoC设计业者仍然在尽力达成最佳功耗表现与处理性能。

要在已经成熟的智能手机市场取得差异化,关键功能有哪些?市场研究机构Tirias Research首席分析师Jim McGregor认为,是Modem速度以及多媒体性能(包括GPU、ISP、VPU…等等)。

多媒体功能是扩增实境/虚拟实境等最新应用的关键,甚至对运算摄影(computational photography)与人工智能(包括自然语言处理与影像识别)也很重要;此外McGregor指出,调制解调器芯片性能也变得至关重要,特别是因为苹果采取双芯片来源策略:“调制解调器性能不只会影响上行/下行数据速率,也会影响连结可靠性与通话清晰度。”

以下是三大手机芯片业者在MWC 2017发表的智能手机芯片概略:

高通发表的Snapdragon X20系列LTE Modem,是其第二代Gigabit等级LTE Modem芯片,支持下载速度达1.2Gps 的Category 18规格,以三星的10纳米FinFET制程生产,号称是产业界最先进、第一款采用10纳米技术的独立Modem芯片。

Snapdragon X20 LTE Modem芯片(来源:Qualcomm)

三星在MWC发表的是八核心Exynos 9系列8895,是该公司第一款采用10纳米FinFET制程的应用处理器;该芯片内建新型的Gigabit等级LTE Modem,支持5频载波聚合(five-carrier aggregation,5CA),数据传输速率最高可达1Gbps (Category 16)下行速度(5CA),以及150Mbps (Category13)下行速度(2CA)。


三星Exynos 9系列8895内建新型的Gigabit等级LTE Modem(来源:Samsung)

联发科发表的是可商用的Helio X30处理器,号称是Helio系列的旗舰产品,采用十核心、三丛集(Tri-Cluster)架构,以台积电10纳米制程生产。Helio X30包含2颗2.5 GHz ARM Cortex-A73、4颗2.2 GHz ARM Cortex-A53以及4颗1.9 GHz Cortex-A35,并整合了LTE Category 10 Modem,支持下行3CA、上行2CA的高传输量串流。

联发科Helio X30处理器采用十核心、三丛集(Tri-Cluster)(来源:联发科)

市场研究机构The Linley Group资深分析师Mike Demler表示,联发科也加入10纳米制程阵营特别引人瞩目,不过Helio处理器的设计偏向于诉求平衡,而非强调任何特定功能;三星的Exynos 8895是直接与高通1月发表的Snapdrago 835竞争,联发科的X30直接竞争产品则是高通的Snapdragon 600系列。

这三家厂商发表的新款芯片都采用了10纳米技术,高通与三星用的是三星的10纳米FinFET制程,联发科则是采用台积电的10纳米制程。

英特尔、三星与台积电竞相成为10纳米节点的领先者,并积极拉拢苹果与高通等大客户;不过市场猜测,苹果的A11处理器应该会采用台积电的10纳米制程,而有分析师指出,台积电的优势在于先进的整合式扇出封装(Integrated Fan Out,InFO)技术,能达到更低厚度、更高速度与更佳散热性能。

而高通、三星与联发科在MWC 2017发表的最新芯片,也展现了Modem芯片技术在速度方面的激烈竞争。

Gigabit等级的LTE显然将成为众家厂商最新款智能手机支持的功能──高通新发表的Snapdragon X20 Modem芯片支持下行速度达1.2Gps的Category 18规格,三星的Exynos 8895内建Modem则支持5CA、Category 16下行速度,最高数据传输速率达1Gbps;联发科的最新处理器Helio X30稍嫌落后,内建Cat 10规格Modem。

而若要抢占苹果即将问世的iPhone 8 Modem芯片供应资格,英特尔是能与高通直接竞争的对手──英特尔最新的XMM 7560 Modem支持LTE Advanced Pro,可达到Cat 16规格号称超越1Gbps的下行速度,以及255Mbps的Cat 13上行速度。

XMM 7560是英特尔的第五代LTE Modem芯片,也是第一款采用该公司14纳米制程生产的Modem。高通与英特尔的Modem芯片都支持5CA、4x4 MIMO配置,以及256-QAM等功能;不过借由Snapdragon X20的发表,高通显然对抢夺市场商机下了不少赌注。

只拼核数就太逊了…

联发科的Finbarr Moynihan表示,手机芯片厂商只比处理器核心数量、影像传感器像素的时代已经过去了:“我们已经来到竞争可提供之“用户体验”的阶段;”举例来说,联发科Helio X30虽然拥有比别人多的十核心,但如同市场研究机构Tirias Research首席分析师Jim McGregor表示,竞争焦点其实在于:“在性能提升与降低功耗两方面的最佳化任务。”

Moynihan指出,联发科最新的十核心、三丛集SoC采用了该公司称之为“CorePilot 4.0”的软硬件架构,支持“能量感知(energy-aware)”,可监测使用者体验,预测个人在装置上的电量使用情况,并排序哪个手机内的应用程式是控制功耗的关键。

The Linley Group资深分析师Mike Demler表示,联发科的Helio系列已经不是第一次配置十核心,而最新产品进一步提升了其功耗性能的弹性;他指出,Helio X30的十核心应该能实际有助于延长电池续航力。

他指出:“其小核心(2.2 GHz ARM Cortex-A53、1.9GHz Cortex-A35)的部份并没有占据太多空间,而且拥有两个总会需要的大核心(2.5 GHz ARM Cortex-A73),这种设计折衷对联发科的目标市场是合理的,不同于苹果处理器的设计倾向于牺牲电池寿命、采用性能最高的CPU与GPU。”

Demler指出,比较各家供应商的最新一代智能手机SoC,一个普遍的趋势是采用“big.little”架构,包括苹果与高通都是如此;三星与联发科的芯片架构尤其明显,Exynos 8895是八核心架构,包括4颗三星自家设计的第二代处理器核心,以及4颗ARM Cortex-A53核心。

多媒体、AR/VR与深度学习

扩增实境与虚拟实境(AR/VR)应用无疑会是新一代智能手机的焦点,三星的Exynos 8895就强调可支持最新的3D绘图性能,以ARM最新的Mali-G71 GPU将4K UHD VR与游戏应用的影像延迟降到最低;此外其先进的多规格编解码支持4K UHD最高分辨率、120fps的视频录制与重播;在VR应用方面,Exynos 8895号称能支持4K分辨率、更身历其境的体验。

而联发科Helio X30则舍弃ARM的Mali GPU,改用Imagination的PowerVR绘图处理核心;对此Tirias Research首席分析师Kevin Krewell猜测,应该是Imagination为了抢占市场版图与联发科之间达成了新的合作协议。

联发科表示,Imagination的PowerVR Series7XT Plus时脉速度达800MHz,是为Helio X30量身打造,号称可提供与上一代平台相较高达六成的功耗节省、2.4倍的性能提升;此外Helio X30支持各大商用VR开发工具套件。

而究竟新一代的智能手机处理器能支持多大程度的深度学习,还有待观察;以三星来说,该公司提出了新的三星一致性互连(Samsung Coherent Interconnect,SCI),支持CPU群体与GPU之间的快取一致性,以达成异质系统架构(Heterogeneous System Architecture),因应人工智能与机器学习等领域较高的运算速度需求。

联发科的Moynihan表示,该公司则是在语音系统整合了深度学习技术,能支持“持续聆听”的功能,就像是把Alexa语音助理放进手机;但在被问到何时将推理(inference)引擎整合到智能手机SoC时,他表示可能之后才有更多相关信息:“我们认为需要一些推理引擎元素是在SoC的处理程序中完成。”

整体性能总结

Linley Group的Demler表示,联发科的Helio X系列或许恰好占据了略低于旗舰级智能手机处理器像是Snapdragon 835的一个空缺。

Helio X30几乎涵盖了所有多媒体功能,包括高端双摄影机(14位元、1600万+1600万像素,支持即时景深效果的广角+变焦镜头,以及在低光线环境即时去杂讯等功能)与4K视频(在芯片中整合了以硬件为基础的低功耗4K2K 10-bit HDR10视频解码)。

Moynihan指出,Helio X30也内建了视觉处理单元(VPU),搭配联发科的影像信号处理技术,能为手机业者提供定制化设计摄影机功能的可编程性以及灵活性。

Tirias Research的McGregor表示,联发科向来在中低端手机市场表现杰出,因此该公司这次发表采用最先近10纳米制程、锁定高端应用的Helio X30特别值得注意。对此Moyihan认为,该公司的新款SoC “价格适中”,会是让手机客户达到终端产品价格“甜蜜点”的理想选择。

编译:Judith Cheng


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