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d49jp9us9hk9tw9 2018-12-7 03:53 PM

高通驍龍855技術全解析:全方位飛躍AI自有一套

12月6日凌晨,高通在夏威夷舉辦的第三屆驍龍技術峰會上首次公布了新一代旗艦移動平台驍龍855的技術細節,相比上代驍龍845有著全面性的飛躍,堪稱當今最強移動芯片。

驍龍855移動平台現已向客戶出樣,商用終端將在2019年上半年陸續登場。

接下來,我們就從網絡連接、性能、AI人工智能、拍照錄像、娛樂游戲五個方面,細細品味驍龍855。

一、網絡連接

驍龍855本身沒有集成5G基帶,但是可以搭配獨立的驍龍X50 5G基帶,支持5G網絡,這是全球第一個同時支持6GHz以下(100MHz/4×4 MIMO)、毫米波(800MHz/2×2 MIMO)的5G移動平台。

驍龍855自身集成的基帶是驍龍X24,采用7nm工藝制造,搭配14nm工藝的RF射頻芯片,是全球第一個2Gbps LTE移動方案(麒麟980 1.4Gbps),下載最高支持LTE Cat.20網絡制式,並支持20個LTE層、七個20MHz載波聚合、256-QAM、4×4 MIMO,上傳則最高支持LTE Cat.13,最大速率318Mbps,支持三個20MHz載波聚合、256-QAM、上傳數據壓縮。

在毫米波頻段,它的網絡性能體恆可比現有商用解決方案超出20倍。


第一批基於驍龍平台的5G手機會采用驍龍855處理器、驍龍X50基帶的組合,同時搭配兩部分RF射頻、兩個QTM052毫米波天線模組,組成一整套4G/5G方案。

值得一提的是,這種手機在接入5G網絡的時候走驍龍X50基帶,而4G網絡是內置驍龍X24基帶負責連接,也就是雙路並行。

另外,驍龍X50目前只能搭配驍龍855,主要是軟件設計和優化方面的組合,硬件上倒沒什麼障礙。


明年,中國、美國、韓國、日本、歐盟、澳大利亞都會開始試商用5G網絡,20多家運營商、20多家OEM設備廠商都會首批進入5G世界。

運營商方面,中國移動、聯通、電信都在列,而廠商方面,OPPO、vivo、小米、中興、一加、華碩、HTC等都會第一時間跟進。

Wi-Fi方面,驍龍855是全球第一個為支持Wi-Fi 6做好了准備的移動平台,也就是802.11ax標准,將在明年正式推出,支持8×8探測機制(效率比現在的4×4提升2倍),目標喚醒時間(Target Wakeup Time)的能效比提升67%,同時支持最新的WPA3安全標准。

同時,驍龍855是全球首款支持802.11ay 60GHz Wi-Fi的移動方案,最高速度可達10Gbps,並支持媲美有線網絡的低時延。

另外,它還支持802.11ac Wave 2、藍牙5.0 2Mbps、USB 3.1(包括Type-C)。

二、性能

高通驍龍855采用台積電7nm工藝制造,是繼華為麒麟980、蘋果A12之後的第三款,采用自主設計的各種計算內核,擁有先進的架構、能耗和性能。

具體核心面積、晶體管數量均未公開,高通只是說這類旗艦移動芯片的晶體管都不少於60億個——麒麟980和蘋果A12都是大約69億個,驍龍845則是55億個。


高通宣稱,驍龍855相比於驍龍845 CPU性能提升多達45%,GPU性能提升多達20%,是歷代提升幅度最大的一次。

GPU圖形核心一直是高通的強項,這次升級為Adreno 640,高通自主設計,集成微控制器,並有最低的驅動過載以降低CPU功耗,整體能耗比業界領先,同時還有豐富的圖形技術特性,包括第一個支持Vulkan 1.1圖形規範,同時繼續支持OpenGL ES 3.2、OpenCL 2.0 FP。

高通宣稱,相比於其他7nm處理器,驍龍855可以提供始終如一的超高游戲性能,不會因為過熱降頻而導致性能隨時間而明顯下滑。

CPU核心共計八顆,並首次引入了“超級核心”(Prime Core)的概念,支持多種核心、頻率組合運行模式,比如在新的超級核心模式下,一個超級核心有自己的頻率,另外三個性能核心(Perfromance Cores)、四個能效核心(Efficiency Cores)則各自有不同的頻率。

d49jp9us9hk9tw9 2018-12-7 03:54 PM

驍龍855的八個CPU核心都是基於ARM Cortex架構由高通自主設計而來,包括更大的亂序執行窗口、優化的數據預取(提高能效)等。

其中,一個超級核心最高頻率達2.84GHz,三個性能核心可以跑到2.42GHz,四個能效核心則是最高1.80GHz。

對於超級核心為何能跑到2.8G4GHz的高頻率,高通表示主要得益於高通的能效調整和優化,高頻率也一直是驍龍的優勢,並且達成3GHz頻率也不會太遙遠。

只是如今對於CPU頻率的需求降低了,因為很多特定任務都從CPU中分離出去,比如音頻、視頻、張量處理等,不再需要太高的CPU頻率。

緩存方面,八個核心各有自己的二級緩存,超級核心每個512KB、性能核心每個256KB,能效核心每個128KB,同時所有核心共享三級緩存。

類似GPU,高通同樣強調驍龍855 CPU性能可保持長期穩定在最高水准,不會像對手那樣降頻。

高通還稱,驍龍855有著最好的應用啟動性能

三、AI

驍龍855沒有像其他方案那樣集成一個專為AI設計的神經網絡引擎獨立單元,而是繼續依賴CPU、GPU、DSP等傳統單元,並加入新的張量加速器(Tensor Accelerator),專門負責AI,組成第四代AI引擎。

至於為何不做專門的NPU,高通的觀點是不能把所有AI任務都交給一個核心去處理,而是要利用所有可用的資源,來達到效率的最大化,所以整套方案叫做AI引擎。

第四代AI引擎軟件套件可以為高通神經處理器SDK、Google Android NN-API、Hexagon NN、Math Library帶來一系列的提升,而對於更廣範圍網絡精度的優化和神經網絡類別,能實現對終端側AI語音、拍攝、游戲和XR體驗的支持。




DSP數字信號處理器升級為最新的Hexagon 690,自主設計,綜合了傳統DSP能力與新的AI處理能力,並有相應的安全處理能力。

高通還表示,自家DSP已經累計出貨超過100億。

Hexagon 690具備四線程標量內核,性能提升20%,四個向量擴展核心(HVX),性能提升1倍,以及一個張量加速器(HTA),自主設計,專為AI而設,支持多元數學運算、非線性方程、INT16/INT8與混合精度整數運算。

驍龍855的八個CPU核心都是基於ARM Cortex架構由高通自主設計而來,包括更大的亂序執行窗口、優化的數據預取(提高能效)等。

其中,一個超級核心最高頻率達2.84GHz,三個性能核心可以跑到2.42GHz,四個能效核心則是最高1.80GHz。

對於超級核心為何能跑到2.8G4GHz的高頻率,高通表示主要得益於高通的能效調整和優化,高頻率也一直是驍龍的優勢,並且達成3GHz頻率也不會太遙遠。

只是如今對於CPU頻率的需求降低了,因為很多特定任務都從CPU中分離出去,比如音頻、視頻、張量處理等,不再需要太高的CPU頻率。

緩存方面,八個核心各有自己的二級緩存,超級核心每個512KB、性能核心每個256KB,能效核心每個128KB,同時所有核心共享三級緩存。

類似GPU,高通同樣強調驍龍855 CPU性能可保持長期穩定在最高水准,不會像對手那樣降頻。

高通還稱,驍龍855有著最好的應用啟動性能

三、AI

驍龍855沒有像其他方案那樣集成一個專為AI設計的神經網絡引擎獨立單元,而是繼續依賴CPU、GPU、DSP等傳統單元,並加入新的張量加速器(Tensor Accelerator),專門負責AI,組成第四代AI引擎。

至於為何不做專門的NPU,高通的觀點是不能把所有AI任務都交給一個核心去處理,而是要利用所有可用的資源,來達到效率的最大化,所以整套方案叫做AI引擎。

第四代AI引擎軟件套件可以為高通神經處理器SDK、Google Android NN-API、Hexagon NN、Math Library帶來一系列的提升,而對於更廣範圍網絡精度的優化和神經網絡類別,能實現對終端側AI語音、拍攝、游戲和XR體驗的支持。




DSP數字信號處理器升級為最新的Hexagon 690,自主設計,綜合了傳統DSP能力與新的AI處理能力,並有相應的安全處理能力。

高通還表示,自家DSP已經累計出貨超過100億。

Hexagon 690具備四線程標量內核,性能提升20%,四個向量擴展核心(HVX),性能提升1倍,以及一個張量加速器(HTA),自主設計,專為AI而設,支持多元數學運算、非線性方程、INT16/INT8與混合精度整數運算。

d49jp9us9hk9tw9 2018-12-7 03:55 PM

同時,Adreno 640 GPU ALU算數單元數量增加了一半,支持FP32單精度、FP16半精度浮點運算,Kryo 485 CPU則支持FP32浮點與INT8整數運算。CPU、GPU、DSP加上張量加速器,所有單元綜合實現了專有的、可編程的AI加速。

高通稱,驍龍855每秒鐘可處理7萬億次操作,比蘋果A12高出多達40%。

這樣的性能對比驍龍845提高了3倍,對比競爭對手則號稱高出1倍。


AI除了硬件和技術支持,更重要的當然是生態建設,這方面高通做得深入,擁有極大豐富的框架、系統、軟件、功能、蛇支持,尤其是在軟件生態方面,中國廠商相當搶眼:商湯、曠視、有道、網易、科大訊飛、思必馳、大像聲科、騰訊、百度、阿裡巴巴等都在努力。

通過專用的回聲消除和噪音抑制AI加速,驍龍855還能帶來更先進的終端側語音助理解決方案,用戶可在任何時候與語音助理進行對話。


Google也特意來到峰會捧場,重點講了Google Lens與驍龍AI的結合,尤其是延遲可縮短3倍,能效可提升3.7倍。

四、拍攝

驍龍855集成了新的Spectra 380 ISP圖像信號處理器,是全球第一個計算機視覺(CU) ISP,集成了大量硬件加速功能,支持最尖端的計算攝影和視頻拍攝功能,同時功耗降低高達4倍。



拍攝時,除了ISP本身的處理流程,驍龍855還增加了計算機視覺流水線,通過對人物、背景的進一步識別和處理,提升拍照和錄像質量。

它支持基於硬件的深度感測,可以在4K HDR 60fps的狀態下實時進行視頻拍攝、對像分類、對像分割,用戶可以拍攝一段視頻,並精准地對選定的對像或背景進行實時替換。 

不僅如此,Spectra 380還是首個支持HDR10+視頻拍攝的ISP。


而在功耗方面,高通宣稱CV-ISP方案相比傳統的CPU+GPU+DSP方案可以在人體追蹤時降低一半的功耗,物體追蹤和物體檢測時的功耗則只有五分之一,拍攝4K視頻時功耗也能降低到四分之一。


驍龍855還支持HELF編碼格式硬件加速,能將文件減小50%。


五、娛樂游戲




游戲方面,驍龍855是首款支持全新Elite Gaming體驗的平台,包括True HDR(10-bit色深/超過10億色/Rec.2020色域)、電影級分級調色、電影級色調映射、要求頗高的基於物理渲染(PBR)、Vulkan 1.1圖形庫。

通過定制算法,它可以減少90%以上的掉幀,即便是要求極致的游戲在驍龍855上也能流暢運行。

官方號稱,Vulkan 1.1相比於OpenGL ES可以將功耗降低20%,基於物理渲染則能將性能提升20%。

影視方面,驍龍855具備增強的影院級體驗,首次在移動終端上實現了對HDR10+播放的商用支持,並新增H.265、VP9硬件加速解碼,有利於延長續航。

VR虛擬現實、AR增強現實、MR混合現實等XR應用也是一大焦點,驍龍855支持8K分辨率的Volumetric VR沉浸式體驗,可以帶來絕對的自由,比如實時、無拘無束地觀看體驗、學習體驗、娛樂玩耍體驗、分享動態體驗,甚至打破現實與虛擬世界之間的視覺界限。

另外值得一提的是,驍龍855還是首款支持高通3D超聲波傳感器的移動平台,全球首個支持屏下超聲波指紋識別的商用解決方案,也是唯一一個能夠穿透不同類型污漬准確識別指紋的移動解決方案,不但可以讓手機設備外觀輕薄,還具備更高的安全性和准確性。
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