一雪前恥 驍龍820比驍龍810提升了啥

關(guān)于芯片的制程

　　提到降低功耗，無論是智能手機(jī)還是PC領(lǐng)域，提高處理器的制程是一個絕佳的辦法。伴隨著處理器架構(gòu)不斷迭代，芯片內(nèi)部的晶體管呈指數(shù)式的增長，處理器的性能也成倍地增長，但是芯片的體積卻越來越小，發(fā)熱和功耗也越來越低，這主要得益于制程和工藝。

　　結(jié)合IT界著名的摩爾定律，其實(shí)就是說所有的電子芯片（CPU、GPU、存儲等），每隔一段時間就會更新架構(gòu)，之后每隔一段時間又會更新制程，之后又回到更新架構(gòu)狀態(tài)，然后又是更新制程，周而復(fù)始，循環(huán)往復(fù)。

　　典型的例子就是Intel在2007年左右正式提出的“Tick-Tock”定律，大概以一年為周期，用一年時間更新處理器架構(gòu)，再用一年時間更新處理器的制程，讓產(chǎn)品線迭代變得很有規(guī)律，目標(biāo)明確。架構(gòu)先進(jìn)性只能夠保證處理器性能彪悍，但是制程和工藝的進(jìn)步才是讓架構(gòu)更新順利進(jìn)行的關(guān)鍵，如果空有先進(jìn)的架構(gòu)，卻受制于制程和工藝的落后，再強(qiáng)悍的性能也無法全部發(fā)揮出來，因?yàn)榘l(fā)熱和功耗無法控制。

Intel的“Tick-Tock”定律

Qualcomm的芯片路線圖

　　Qualcomm深知其中道理，Qualcomm驍龍820采用了14nm制程打造，目前也是業(yè)界首屈一指的工藝節(jié)點(diǎn)?？v觀PC和手機(jī)端的處理器更新歷程，在制程上的較量可謂龍爭虎斗。請看下圖：

PC和手機(jī)端的制程迭代

　　直到目前為止，Intel、三星、Qualcomm、蘋果、華為的處理器都分別邁入14/16nm的工藝節(jié)點(diǎn)，正如上文所述，這些廠商能夠在先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)下充分發(fā)揮處理器最新架構(gòu)的最大潛力，帶來更強(qiáng)的計(jì)算性能和多媒體處理能力。當(dāng)然，除了Intel和三星擁有自己的晶圓廠，能夠?qū)C設(shè)計(jì)、芯片制造、芯片封裝、測試、投向消費(fèi)市場五個環(huán)節(jié)一手包辦以外，Qualcomm、蘋果、華為的處理器在設(shè)計(jì)好芯片之后，就需要找相關(guān)的Foundry（代工廠，例如臺積電、GlobalFoundries）進(jìn)行代工生產(chǎn)。綜上所述，Intel和三星俗稱IDM，Qualcomm、蘋果、華為俗稱Fabless，臺積電和GlobalFoundries俗稱Foundry。

　　從上面圖片可得，Intel作為“Tick-Tock”定律的提出者，在更新制程的步伐是最有規(guī)律的，不會在某個工藝節(jié)點(diǎn)上停留時間過長，也不會一年更新幾次制程，類似的還有三星，這主要得益于兩家廠商擁有自己的晶圓廠，一手包辦設(shè)計(jì)、制造、封裝等多個環(huán)節(jié)，很好地把控著每一代制程的誕生和更替時間。

　　當(dāng)然也有例外，像Qualcomm和蘋果，縱然沒有自己的晶圓廠，但是憑借在業(yè)界的影響力和知名度，充分發(fā)揮行業(yè)老大對下游廠商把控力，讓擁有晶圓廠的三星和臺積電將最新的工藝生產(chǎn)流水線提供給Qualcomm和蘋果的產(chǎn)品，這也是Qualcomm驍龍?zhí)幚砥骱吞O果A系列處理器一直以來領(lǐng)先同行的其中一個原因。

　　嚴(yán)格意義上說，14/16nm屬于同一代制程，20/22nm也是屬于同一代制程，所以上述圖片的工藝節(jié)點(diǎn)可以合并為14/16nm、20/22nm、28/32nm、40/45nm、55nm、65nm，同一代制程的處理器粗略來看，在發(fā)熱和功耗上的控制能力相仿，當(dāng)然具體還要看看具體采用了哪種工藝技術(shù)，偏向性能優(yōu)先還是能效比優(yōu)先的節(jié)點(diǎn)工藝，這些內(nèi)容有些超出本文范圍，有機(jī)會再和大伙分享。關(guān)于14/16nm、28/32nm等工藝節(jié)點(diǎn)屬于同一代制程的說法，其實(shí)早就PC時代就已經(jīng)成為晶圓廠“視覺欺騙”的一種手段，看上去好像比對方的晶圓廠更先進(jìn)，小了幾nm數(shù)值（理論上數(shù)值越小越好），但是其實(shí)還是同一代制程下的產(chǎn)物，請看下圖：

PC平臺制程較量

　　細(xì)心的讀者應(yīng)該已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，Intel和AMD的處理器制程在某一段時間總比Nvidia和AMD/ATI的顯卡制程落后那么幾nm，當(dāng)處理器處于45nm工藝節(jié)點(diǎn)的時候，顯卡處于40nm。當(dāng)處理器處于32nm工藝節(jié)點(diǎn)的時候，顯卡處于28nm。這種錯落有序的“視覺欺騙”背后，其實(shí)就是晶圓廠之間“數(shù)字游戲”，實(shí)質(zhì)上并沒有兩代制程（升級換代）之間變化那么大。32nm、22nm制程打造的處理器相比32nm、28nm制程打造的處理器，前者兩種制程間為處理器性能帶來的差距更大。接下來我們簡單（節(jié)選部分周期）回顧一下PC和手機(jī)處理器的制程歷史，先看65nm~32nm，如下圖所示：

65nm~32nm的制程歷史回顧

　　當(dāng)Intel和AMD的處理器在65nm制程之際，也正處于PC處理器比拼核心數(shù)目的時代，雙核處理器嶄露頭角。反觀手機(jī)端處理器到達(dá)65nm制程的時候，Qualcomm驍龍S1才剛剛啟用自主架構(gòu)設(shè)計(jì)，還是單核時代。進(jìn)入40/45nm制程之后，Intel和AMD的四核處理器斗得不可開交，手機(jī)處理器方面，受Nvidia的帶動，Qualcomm、三星、聯(lián)發(fā)科等廠商紛紛開啟“核戰(zhàn)模式”，Nvidia更率先在40nm制程上使用了四核處理器，讓手機(jī)處理器的“核戰(zhàn)”一發(fā)不可收拾，延續(xù)到今天的8核、10核乃至12核心的競逐。這是個反面教材，當(dāng)時全球首顆四核手機(jī)處理器——Tegra 3，普遍消費(fèi)者都認(rèn)為這是一顆倉促上陣的處理器，并沒有像Qualcomm和三星的四核處理器使用更先進(jìn)的28/32nm制程節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致發(fā)熱大、功耗高，所搭載的手機(jī)，例如HTC One X，經(jīng)常出現(xiàn)因機(jī)身過熱而自動重啟的現(xiàn)象，耗電也十分嚴(yán)重，可見先進(jìn)制程才能夠讓最新架構(gòu)充分發(fā)揮潛力。接著是28nm~14nm制程的處理器歷史回顧，請看下圖：

28nm~14nm的制程歷史回顧

　　伙伴們第一時間肯定注意到采用28nm的處理器特別多，由于歷史的原因，在28/32nm制程上，除了Intel輕松越過工藝瓶頸，來到了22nm工藝節(jié)點(diǎn)，有條不紊地繼續(xù)實(shí)施“制程年-架構(gòu)年”的迭代計(jì)劃，三星和臺積電等廠商普遍遇到棘手的技術(shù)難題，導(dǎo)致將近兩年時間沒有更新手機(jī)處理器的制程，而采用這些廠商流水線的上游處理器廠商受到了波及，Qualcomm、AMD、Nvidia、三星、蘋果全部都無一幸免。不過即使沒有得到最新的制程支持，Qualcomm驍龍800系列處理器依然稱霸了安兔兔和魯大師的跑分寶座多時，蘋果的A系列處理器也步入了64位處理器全新紀(jì)元。

　　踏入2015年，當(dāng)20nm制程日趨成熟，三星、Qualcomm和蘋果終于能夠?qū)⒆钚碌奶幚砥骷軜?gòu)推向市場。另一方面，Intel早在前兩年就已經(jīng)成功量產(chǎn)14nm制程的PC/筆記本處理器，三星、臺積電也終于在今年和Intel回到同一起跑線，量產(chǎn)出14/16nm制程的處理器，讓Qualcomm驍龍820在內(nèi)的，更強(qiáng)更注重能效比的處理器搭載在最新的手機(jī)上。最后請大伙看看下圖：

三星、蘋果、Qualcomm之間制程更新?lián)Q代的節(jié)奏很相似

　　三星、蘋果、Qualcomm的處理器制程迭代節(jié)奏是不是很相似？三者之間是否存在著什么基情？眾所周知，三星為蘋果提供了多款A(yù)系列處理器的制造流水線，反觀Qualcomm和他們之間好像并沒有什么強(qiáng)關(guān)聯(lián)。答案在下面：

6家手機(jī)處理器廠商背后對應(yīng)的晶圓廠

　　在45nm制程，Qualcomm驍龍S2和驍龍S3采用了臺積電的工藝，這個階段，臺積電同時量產(chǎn)出40/45nm兩種同制程的流水線，40nm流水線代表有聯(lián)發(fā)科的MT6577和Nvidia的Fermi架構(gòu)顯卡內(nèi)核，45nm流水線則有Qualcomm驍龍S2和驍龍S3為代表。

　　28nm制程嘛，正如上文所說，全球晶圓廠基本上遇到技術(shù)瓶頸，導(dǎo)致大伙都停留在28nm上，三星、蘋果和Qualcomm處理器在制程上又會師了一次。

　　14nm制程的第三次相遇，則是因?yàn)樘O果和Qualcomm不約而同選擇了三星為代工廠，負(fù)責(zé)生產(chǎn)最新架構(gòu)的處理器，憑借三星這兩年在半導(dǎo)體行業(yè)的優(yōu)秀制程技術(shù)，加上Qualcomm處理器全新設(shè)計(jì)的64位自主架構(gòu)，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手下打造Qualcomm驍龍820的表現(xiàn)值得期待。

　　綜上所述，Qualcomm驍龍820出色的性能和功耗控制，不僅得益于Kryo CPU，而且還和14nm的制程密不可分。

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