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智能手機(jī)發(fā)展到今天，留給核心處理器性能迭代的空間似乎已經(jīng)不多，對(duì)于相關(guān)供應(yīng)商而言，這個(gè)階段對(duì)發(fā)展方向的定義和規(guī)劃，其戰(zhàn)略意義重大。日前，聯(lián)發(fā)科在圍繞其天璣處理器的旗艦技術(shù)論壇中，首次全方位介紹了該公司的重點(diǎn)技術(shù)布局和發(fā)展方向，為了解智能手機(jī)和處理器的發(fā)展趨勢(shì)提供了極具價(jià)值的參考。
5G的方向
首先是5G技術(shù)。從3GPP的計(jì)劃進(jìn)程看，去年R16標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)，意味著5G商用進(jìn)程全面啟動(dòng)，2022年將是規(guī)模化商用元年。同時(shí)，去年啟動(dòng)的R17標(biāo)準(zhǔn)制定將在明年凍結(jié)，預(yù)計(jì)將在2024年開始商用進(jìn)程。今年底，5G-Advanced（5.5G）的R18標(biāo)準(zhǔn)開始制定，順利的話，2024年將凍結(jié)并開始進(jìn)入商用階段，之后，基于最早的R15標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品將逐漸退出應(yīng)用。
5G標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)，其實(shí)質(zhì)是圍繞功耗、速率、新應(yīng)用、穩(wěn)定性和體驗(yàn)等幾個(gè)方面進(jìn)行性能優(yōu)化。聯(lián)發(fā)科無線通信系統(tǒng)發(fā)展部運(yùn)營(yíng)商產(chǎn)品開發(fā)部技術(shù)經(jīng)理岳希亮表示，該公司天璣處理器在5G R16標(biāo)準(zhǔn)下的重點(diǎn)方向主要是4個(gè)：增強(qiáng)載波聚合CA的能力，提高數(shù)據(jù)傳輸速率；UE（用戶設(shè)備）節(jié)電，延長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間；針對(duì)高鐵提高移動(dòng)體驗(yàn)；通過移動(dòng)增強(qiáng)技術(shù)提高連接的穩(wěn)定性。
具體從性能提升指標(biāo)看，R16的CA較R15在速率上可以提升30%和60%；
R16的CA增強(qiáng)加快數(shù)據(jù)傳輸速率
在UE節(jié)電上，通過對(duì)空閑態(tài)DRX（不連續(xù)接收）、不激活態(tài)和連接態(tài)、動(dòng)態(tài)BWP切換等場(chǎng)景和應(yīng)用進(jìn)行有針對(duì)性的優(yōu)化，包括UE智能輔助信息，使得待機(jī)時(shí)間提升20%，并減少發(fā)熱；
在高鐵體驗(yàn)上，通過高鐵標(biāo)識(shí)告知UE高鐵區(qū)域的專網(wǎng)覆蓋信息，通過小區(qū)識(shí)別、測(cè)量?jī)?yōu)化、重選優(yōu)化、波束管理結(jié)合頻偏糾正和解調(diào)增強(qiáng)來提升高速移動(dòng)體驗(yàn)，可支持的移動(dòng)聯(lián)網(wǎng)時(shí)速從目前的350公里上升到500公里；
移動(dòng)增強(qiáng)技術(shù)提高連接的穩(wěn)定性，主要是通過條件切換（CHO）的方式，保證從源小區(qū)向目標(biāo)小區(qū)的切換命令可以正確接收，減少切換失敗幾率，由此提升小區(qū)切換魯棒性，提高連接的穩(wěn)定性。
上述性能優(yōu)化，在聯(lián)發(fā)科今年年初發(fā)布的新款5G基帶M80上都得到了體現(xiàn)。據(jù)聯(lián)發(fā)科無線通信事業(yè)部產(chǎn)品行銷副總監(jiān)粘宇村介紹，與上一代M70相比，M80基于R16標(biāo)準(zhǔn)，具有多載波聚合和雙卡再升級(jí)特性，能夠支持完整的5G網(wǎng)絡(luò)。其上行速率3.67Gbps，弱場(chǎng)增速超過300%；下行速率7.67Gbps，廣域增速提升50%。在高鐵增強(qiáng)、移動(dòng)連接穩(wěn)定性和UE省電上，都實(shí)現(xiàn)了上述指標(biāo)。
移動(dòng)端AI技術(shù)的趨勢(shì)
AI技術(shù)已經(jīng)在視覺、語音和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，而目前手機(jī)中的AI技術(shù)的應(yīng)用集中在和影像相關(guān)的部分。據(jù)聯(lián)發(fā)科計(jì)算與人工智能技術(shù)事業(yè)群總監(jiān)吳驊介紹，這些應(yīng)用包括拍照中任意環(huán)境下的人臉偵測(cè)，夜拍時(shí)辨別影像數(shù)據(jù)和噪點(diǎn)、特效等。
一個(gè)AI功能的完成，需要多個(gè)處理單元協(xié)同完成，包括ISP、APU（聯(lián)發(fā)科AI處理器）、GPU、CPU等，這個(gè)過程每個(gè)單元都會(huì)耗電并產(chǎn)生熱量，而手機(jī)溫度不能超過41-45度，所以需要對(duì)各模塊功耗進(jìn)行限制，而負(fù)責(zé)AI模型運(yùn)算的APU需要1W功率來維持長(zhǎng)時(shí)間的工作。這里的重點(diǎn)是，由于功耗限制，只有APU和其內(nèi)部部分運(yùn)算單元做AI運(yùn)算，所以評(píng)價(jià)算力不僅要考慮CPU、GPU和APU的總算力以及每瓦消耗提供的算力，最重要的是每瓦有效算力，比較而言，針對(duì)AI運(yùn)算，APU的每瓦有效算力可達(dá)40-90%，遠(yuǎn)高于CPU的10%和GPU的20-30%。
吳驊強(qiáng)調(diào)在聯(lián)發(fā)科的實(shí)踐中，APU的每瓦有效算力是提升用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵指標(biāo)，而未來旗艦級(jí)AI的關(guān)鍵場(chǎng)景，主要是4K視頻錄制、急速夜拍、高清穩(wěn)幀游戲和高清視頻等應(yīng)用，例如采用天璣1200的OPPO Reno6 Pro和vivo X70在這些應(yīng)用上都有不錯(cuò)的表現(xiàn)。
下一步，聯(lián)發(fā)科天璣旗艦的AI布局將在軟硬件層面展開，包括NeuroPilot AI平臺(tái)和APU，重點(diǎn)是高能效設(shè)計(jì)APU，拓展NeuroPilot功能和針對(duì)應(yīng)用進(jìn)行軟硬件的垂直整合。詳見下圖。
未來天璣旗艦的AI布局
移動(dòng)端游戲技術(shù)方向
就手機(jī)而言，和AI功能一樣，游戲升級(jí)對(duì)性能的追求是一個(gè)永恒的課題，當(dāng)下的課題就是如何在手機(jī)上獲得端游級(jí)的體驗(yàn)。聯(lián)發(fā)科無線通信事業(yè)部產(chǎn)品經(jīng)理鄒雯姍認(rèn)為，不論是哪種游戲平臺(tái)，高幀率、高畫質(zhì)和低延遲都是滿足玩家聲、光、觸沉浸式游戲體驗(yàn)需求的關(guān)鍵。
對(duì)于手游而言，其技術(shù)儲(chǔ)備需要芯片、終端系統(tǒng)和周邊器件整體搭配才能實(shí)現(xiàn)，包括對(duì)基礎(chǔ)技術(shù)需求的支持以及協(xié)同技術(shù)的搭配。游戲內(nèi)容開發(fā)者關(guān)心的是內(nèi)容生態(tài)的進(jìn)化，如GPU渲染技術(shù)，終端廠商關(guān)心的是滿足游戲技術(shù)的平臺(tái)套件，而芯片廠商關(guān)心的這是如何打造這個(gè)平臺(tái)。
游戲體驗(yàn)對(duì)硬件廠商的技術(shù)要求
作為游戲優(yōu)化引擎，聯(lián)發(fā)科的HyperEngine反映了移動(dòng)端游戲技術(shù)的方向，包括讓游戲保持低延遲運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化引擎，從芯片底層優(yōu)化觸控響應(yīng)速度的操控優(yōu)化引擎，提升畫面質(zhì)量的畫質(zhì)優(yōu)化引擎，和通過智能調(diào)節(jié)游戲幀率保持游戲平滑順暢并降低功耗的智能調(diào)度引擎。
目前，HyperEngine已經(jīng)發(fā)展到3.0版本，新增了SA網(wǎng)絡(luò)支持、高鐵模式、超級(jí)熱點(diǎn)、溫控穩(wěn)幀和耳機(jī)低延遲等特性，預(yù)計(jì)，明年，聯(lián)發(fā)科將推出HyperEngine 5.0。
在端游級(jí)的體驗(yàn)上，關(guān)鍵技術(shù)是渲染。鄒雯姍表示，過去一個(gè)全新的渲染技術(shù)從行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)到游戲內(nèi)容生態(tài)的落地，生命周期約需要3-5年，未來，隨著旗艦級(jí)手機(jī)性能的提升，生態(tài)相互融合，將推動(dòng)端游技術(shù)快速下沉到手游，生命周期約2-4年，融合主要發(fā)生在PC和移動(dòng)GPU以及游戲引擎的環(huán)節(jié)。
這一趨勢(shì)催生了跨平臺(tái)渲染技術(shù)，引導(dǎo)游戲內(nèi)容向光追、超分、全局光照等畫質(zhì)提升和畫質(zhì)彌補(bǔ)技術(shù)上發(fā)力。旗艦手機(jī)的性能將比肩筆記本電腦，游戲內(nèi)容需求將基于平臺(tái)配置逐漸融合。在2021年GDC大會(huì)上，聯(lián)發(fā)科公布了和ARM、騰訊游戲共同開發(fā)的移動(dòng)端光追技術(shù)。此外，聯(lián)發(fā)科也推出了結(jié)合GPU和AI異構(gòu)方案來實(shí)現(xiàn)功耗和畫質(zhì)的平衡的游戲超分技術(shù)，以及通過延遲渲染改變傳統(tǒng)計(jì)算流程的全局光照優(yōu)化方案。
開放架構(gòu)的重要性
智能手機(jī)是一個(gè)相對(duì)比較集中的產(chǎn)業(yè)，由于手機(jī)核心處理器廠商高度集中，如何為市場(chǎng)提供更加個(gè)性化體驗(yàn)的產(chǎn)品，是手機(jī)廠商的關(guān)切。聯(lián)發(fā)科因此順勢(shì)推出了天璣開放架構(gòu)，基于天璣5G芯片，為設(shè)備制造商提供更接近底層的開放資源，為相機(jī)、顯示器、圖形和AI處理單元，以及傳感器和無線連接等子系統(tǒng)提供解決方案。
這一開放架構(gòu)涉及處理器中的ISP、APU、DISP和Sensor Hub單元，據(jù)聯(lián)發(fā)科無線通信事業(yè)部技術(shù)規(guī)劃總監(jiān)李俊男介紹，其關(guān)鍵特性是設(shè)備制造商可以根據(jù)需要對(duì)處理器中上述單元的多媒體體驗(yàn)、混合多重處理、AI處理、相機(jī)處理引擎和無線連接功能進(jìn)行算法開發(fā)、參數(shù)調(diào)整、配置取舍等。
天璣開放架構(gòu)涉及的關(guān)鍵技術(shù)
目前，已經(jīng)有多家手機(jī)廠和聯(lián)發(fā)科基于開放架構(gòu)進(jìn)行合作，包括一加、vivo和小米，相關(guān)定制化的天璣1200芯片標(biāo)示有-AI/-vivo/-ULTRA的尾綴，以區(qū)別通用型號(hào)。聯(lián)發(fā)科無線通信事業(yè)部產(chǎn)品經(jīng)理陳立峰表示，和傳統(tǒng)的提供一些固定選項(xiàng)進(jìn)行的定制化模式不同，天璣開放架構(gòu)允許設(shè)計(jì)鏈路上的更大的彈性，包括開放代碼，更高自由度的配置，甚至更換客戶自己開發(fā)的功能模塊。
不難看出，在追求增強(qiáng)性能的同時(shí)，更多個(gè)性化的用戶體驗(yàn)，已經(jīng)成為智能手機(jī)下一階段競(jìng)爭(zhēng)的趨勢(shì)，而這將使芯片供應(yīng)商和手機(jī)廠之間的深度合作聯(lián)合開發(fā)模式成為新常態(tài)，而在這一過程中，開放架構(gòu)也將成為智能手機(jī)升級(jí)的重要基礎(chǔ)。
