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06-17
即使你不是消费电子爱好者，这两年的“火龙”你也应该知道。
▲ 图片来自：《权力的游戏》主要原因是近几代安卓旗舰芯片在功耗方面不断“颠覆”。
高性能往往伴随着高能耗，这也伴随着手机发热量的急剧上升。
这带来了优点和缺点。
好消息是，厂商在“散热”方面越来越高。
不好的是芯片调优变得更加保守，温控壁垒也更低。
在持续的高性能压力下（比如跑个《原神》），基本上在10到15分钟之内，产品就会主动降低芯片超大核心的频率。
如果温度还低的话，接下来限制大核心性能的就是。
另一方面，采用更先进技术的旗舰芯片应该可以提高日常条件下的电池寿命。
但在使用中，续航的提升只是“泼水”，收效甚微。
它完全依靠大功率快充来延长寿命。
除此之外，还有一点。
最近三星代工厂4nm工艺的不稳定也可以认为是一个原因。
自家的Exynos旗舰芯片也遭遇了性能不佳的困扰，这并不是故意的。
因此，“深受其害”的高通也在刚刚发布的骁龙8+ Gen1 Soc上高调宣布采用台积电4nm工艺，并在PPT中直接表示性能提升10%，功耗降低30%。
%。
看来安卓旗舰芯片性能不佳都是因为三星4nm工艺“太好了”，那么台积电是“补强”吗？台积电的4nm只是一块“遮羞布”。
台积电和三星几乎是全球先进工艺芯片生产的两大寡头。
两者几乎主导了全球10nm以下芯片生产市场。
▲ 图片来自：wccftech.com 几年来，他们一直在从 10nm 竞争到 4nm，而且还在疯狂花钱建设 3nm 生产线和代工厂。
竞争正在加剧。
与台积电的纯代工厂不同，三星是一家垂直整合制造（IDM）公司，整合了自主设计芯片、生产芯片和Exynos自有芯片。
十年前，三星试图领先台积电。
苹果的A4芯片也是由三星Exynos改造而来，并由其制造。
由于三星的特殊地位，屏幕和内存对三星的依赖，风险太大，所以苹果开始支持台积电转移风险。
几经周折，台积电新建了一条生产线，部署了专业团队，最终拿下了苹果A8芯片的独家合约。
再加上iPhone 6和6 Plus空前的销量，台积电因此受益匪浅。
随后，苹果的A系列芯片开始与台积电捆绑，通过资源倾斜帮助其发展。
如今，苹果的A系列和M系列芯片全部由台积电代工，成为了最优先的客户。
▲ 台积电与苹果结缘深厚。
图片来自：appuals.com 同时创造了台积电芯片代工高稳定性的“神话”。
在5nm和4nm上都落后于台积电的三星并没有气馁，而是日子不好过。
它宣布投资一万亿韩元（约合人民币1亿元），瞄准3nm工艺，从而成为全球最大的SoC制造商。
▲ 图片来自：三星放弃FinFEET技术，一步步转向GAAFET晶体管技术，从而实现对台积电的超越。
成败就取决于这一举动。
回到目前，三星的5nm和4nm晶圆密度和工艺稳定性都不如台积电，所以在旗舰芯片方面确实会有一定的差距。
联发科天玑今年年初就采用了台积电的4nm工艺。
1的三丛集架构中的Cortex-X2超大核心（3.05GHz）、A大核心（2.85GHz）和A中核心（1.8GHz）的频率都高得多。
超高通 Snapdragon 8 Gen1。
理论上，它具有更高的性能和更好的能效，使其成为完美的旗舰芯片。
不过，等了几个月，当搭载天玑的旗舰推出时，实际能效表现其实与高通版本相差不大。
如果不仔细比较的话，你可能根本就没有注意到。
当高通这次宣布骁龙8+ Gen1采用台积电4nm工艺会有更好的性能时，我其实并没有抱有太高的期望。
▲ 骁龙 8+ Gen1 发布后，众多厂商的“超级杯”也回归，重头戏就在这里。
鉴于Snapdragon 8+ Gen1（Cortex-X2 3.2GHz + A2.75GHz + A2.0GHz）的全面超频，绝对性能会有所提升，但提升幅度取决于厂商的调整。
能源效率也是如此。
这样看来，台积电的4nm工艺技术更像是旗舰芯片性能的“遮羞布”，覆盖了Arm极其薄弱的公版新架构。
Arm的公版架构才是“罪魁祸首”。
在过去的十年里，Arm总共改变了9个版本的架构。
最新的Armv9是一个比较重要的指令集升级。
随着指令集的升级，Arm还公布了公版CPU IP，也就是我们在上面看到的超大核Cortex-X2、大核（性能核）Cortex-A以及中端CPU IP。
Snapdragon 8 Gen1 和 Dimensity Core（性能核心）Cortex-A。
▲ 图片来自：Arm 公版的 CPU 架构依然采用三集群架构，即 1.它是之前big.LITTLE架构的演进版本。
目的无非是“正确的核心做正确的工作”，以提高能源效率。
大小核混合的架构现在广泛应用于基于X86和Arm架构的桌面和移动CPU中。
▲ Intel 12同样采用P+E混合架构。
Arm公版的三集群架构。
如果各司其职的话，超大核心X2提供绝对性能，大核心A股日常性能需求，中端核心Core A以低功耗完成相应任务。
三个核心都有自己的用途，在设计和使用上也应该有自己的倾向。
Cortex-X2 是 X1 的完全优化版本。
L3缓存翻倍至8MB，缓存区域加大，通信延迟优化，从而实现16%的IPC提升（性能也可以理解）。
▲ 超大核心显着提升。
图片来自：手臂。
在后续产品中，骁龙8Gen1和天玑在性能完全开启的情况下，确实比骁龙表现更好，而且功耗也没有“爆炸”。
是高功耗换取高性能的权衡，这是非常合理的。
然而大核和中核都存在很大的问题，也正是这两个新“名字”的核心导致了旗舰芯片频频翻车。
Cortex-A并没有采用更新的架构，仍然是经典A78的优化。
叫它A79可能更准确。
Anandtech 将这个新名字称为“一个有趣的营销花絮（What a marketing tool）”，A 的表现不言而喻。
▲ 高能耗、高性能。
图片来自：ArmArm的PPT，A有10%的性能提升，同时还优化了30%的能效。
但从曲线来看，较高的性能大多位于高能耗部分，是通过双倍三级缓存（8MB）获得的。
能效的优化只是降低了A核的分布吞吐量（从6个减少到5个），而不是架构的优化。
▲请勿模仿。
图片来自：tenorA是A78的优化版本，A78是A77的超频版本。
Arm 的核心设计团队多年来一直在探索 A77 架构的潜力。
不过，A78达到架构最佳频率后，A的能效比直线飙升，尤其是当系统要求高性能但又不够高而无法切换到X2超大核心时，功耗直接起飞。
即使Arm直接使用4nm A78搭配X2超大核心，也可能有更好的效果。
A作为大核，更需要的是性能，而不是能效设计。
手臂方向错误。
▲全新设计的A。
图片来自：Arm 相对而言，Cortex-A 的核心是全新的设计架构，实用性强。
而且与奥斯汀团队负责X2和A两个核心设计不同的是，剑桥团队负责设计。
A架构采用了很多创新的设计思想，比如使用“超线程”、共享二级缓存等。
同时，L1、L2、L3带宽均提升至A55的两倍。
结果，浮点性能提高了 50%，整数运算也得到了改进。
提高了 35%。
不过，A仍然采用“顺序执行”，而不是苹果A系列芯片的能效核心“乱序执行”。
为了防止指令等待时间，A的前端加大，缓存加倍，后端也扩大。
▲ 一些诚实的Arm，请注意，纵轴是能耗。
图片来自：Arm的设计思路也比较清晰，就是为了更好的“性能”。
但最终的结果却收效甚微。
从Arm的PPT来看，A只有在高功耗下才能取得比A55更好的性能。
在以能效为核心的低功耗方面，很难拉开与A55的差距，甚至有些“倒退”。
▲请勿模仿。
图片来自：tenor 总体来说，Arm 近年来重点发展的三种集群架构中，只有 Cortex-X2 超大核心是比较正常的替代品。
大核Cortex-A注重能效，而中核Cortex-A则开始注重峰值性能，确实有点浪费。
如果Arm的公版CPU IP都是这样的话，别指望在此基础上修改的旗舰芯片能够带来更好的性能。
拒绝拥抱 64 位的大型应用程序生态系统必须承担责任。
Armv9发布后，最大的变化就是彻底放弃32位应用，全面拥抱64位应用。
也就是说，在三集群架构中，理论上所有核心都不再支持32位应用。
不过，针对中国市场的Android应用环境，Arm专门批准了A中的内核，以兼容32位应用程序。
换句话说，当你打开32位应用程序时，高耗能核心A将被迫被调用并保持活动状态，即使你只是关掉屏幕听一首歌。
事实上，Arm从Armv8开始就一直在推广64位应用程序，谷歌商店也在今年8月规定新程序必须支持64位应用程序。
不过，国内很多主流应用还没有做出改进。
很多常用的应用程序，如支付宝、QQ、网易云等仍然是32位的，没有计划什么时候推出64位版本。
另外，国内很多Android厂商的软件商店都没有对应的64位应用分区，32位和64位应用混杂。
不过，OPPO、vivo、小米已经开始推动64位应用的普及。
第一阶段是将新推出的应用程序限制为 64 位。
至于常用的应用程序，目前尚未出台相关措施。
近年来，Android旗舰芯片频频出现问题。
最根本的原因是Arm公版架构的设计方向与三集群架构的初衷背道而驰，而国内各大厂商并没有积极拥抱64位应用程序。
至于台积电还是三星，天玑还是高通，在设备端，它们之间的差距远小于PPT上的数字。
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