6000字長文介紹高通驍龍 835，想買新手機的不要錯過

n n 版權聲明：本文本文由半導體行業觀察翻譯，轉載請聯繫小編，謝謝。n n

n 雖然高通早前就已經披露了Snapdragon 835的相關信息，但是具體的細節還是不夠詳細。在CES開幕之前，高通終於帶來了新一代旗艦的全部信息。作為Snapdragon 820/821的「接班人」，Snapdragon 835的出現會否給增長緩慢的手機產業帶來新的動力呢？且看我們分析一下。n

n 首先我們看一下新旗艦帶來的性能提升。n

n 最左邊是Snapdragon 820、中間是Snapdragon 835，右邊是20美分硬幣n

n 據介紹，Snapdragon 835是全球首個使用三星10nm的「10LPE」FinFET工藝製造的商用SoC。共同並沒有披露整個die的尺寸，但是據介紹，整個封裝尺寸較上代晶元小了35%，而內部集成的晶體管高達30億個。n n 而三星方面也表示，和第一代的14nm 14LPE工藝相比，其第三代FinFET的效率提升了30%，性能也相應地提升了27%，而功耗則降低了40%。n n

n Snapdragon 835除了會給智能手機和平板帶來全新的動力外，還會給IPC、VR和AR頭戴式顯示（據聞現在有好幾個相關的設備正在開發中）帶來全新的支持。另外，早前和微軟聯合宣布的，支持Win10的超便攜蜂窩PC設備，也是Snapdragon 835的另一個支持重點。這些PC將會運行傳統的X86 32bit APP和UWP，同樣也會支持Win10業已支持的介面和eSIM蜂窩連接支持。n

n 對比市場現狀，高通現在所處的位置和一年前有了很大的改變。回想去年發布820的時候，由於在Snapdragon 808和810上的表現不佳，高通當時受盡了行業的批評。事實證明ARM Cortex-A57和TSMC的20nm工藝並不是一個很好的組合。導致了820的「前任」並不能滿足客戶的性能和溫度的需求。但是在Snapdragon 820的優越表現，為高通贏回了客戶的信心和消費者的印象。n

n 而去年的Snapdragon 820的另一個重要意義就是高通首次推出了其自主設計的64bit CPU 核心kryo，這種自研的CPU（或者GPU/DSP/ISP）是SoC供應商打造差異化競爭的殺手鐧。再加上Apple的64 bit CPU加入，手機SoC這個戰場戰況興起。n

n 從設計上看，Snapdragon 820幾乎吊打其他所有SoC。在剛過去的2016年，幾乎所有的安卓旗艦用的都是這顆晶元。n

n n 在推出了Snapdragon 835之後，高通寄望於繼續發揚Snapdragon 820的優勢，並希望藉助這個新旗艦開拓一下未來：異構計算。這種方式是通過融合CPU、GPU和DSP等不同類型的處理器，以求迸發出新的能量。n n

n 高通希望利用這種新方式給設備帶來新的功能和體驗。例如給移動設備帶來VR和機器學習。n

n 從高通的介紹我們可以得知，Snapdragon 835擁有幾項關鍵性能。正是這些特點吸引了我們對Snapdragon 835的深入討論。高通在835內置的Hexagon 680 DSP上添加了單指令多數據（SIMD）的HVX（Hexagon Vector Extensions），這能夠為前面提及的VR和機器學習加速，這同樣給圖片和計算機視覺任務帶來了效率上的提升。n

n 當然，Adreno 530 GPU的運算能力也得到了極大的提升。 高通同樣介紹了為多核處理器提供電源管理的Symphony System Manager。n

和其他競爭對手以及自己的前代旗艦相比，Snapdragon 835的革命性是無以倫比的。之前這系列SoC受到的限制，在Snapdragon 835上基本上都得到了解決。雖然我們已經就其性能和電池壽命上的提升做了解析，但考慮到手機SoC的複雜競爭背景，我們有必要對其一些細節進行深入介紹。首先從CPU入手。

n CPU：n

n Snapdragon 835內嵌的Kryo 280 CPU是第一個使用ARM公司的新「Bulid on ARM Cortex Technology」授權設計的半定製架構，這個授權（縮寫是BOC）是介於傳統Cortex授權和架構授權之間。在過去的幾代產品上，高通這三種授權方式都使用了。在Snapdragon 810上，用的是處理器授權；在Snapdragon 820上，用的是全定製的Kyro核，這是架構授權；而在Snapdragon 835上用的則是BOC這種新型授權方式。n

n BOC授權方式允許高通在ARM的core上做一些改變，更好的集成自身的IP（GPU、DSP等），進而製造出一個更符合自己性能和功耗目標的半定製core，滿足高通預設的應用需求。但是微架構中也有一些東西是不能改變的。n

n 在Kryo 280上，高通配置一個八核的核心，分別是擁有四個高性能大核和四個低性能小核的big.little架構。雖然高通並沒有說採用了哪個ARM核，但我們明顯可以看出，A53會是小核的最好選擇，而高性能核心則可能是A72或者A73。同樣地，高通也沒有披露他們修改了什麼。但高通明確了一點，那就是他們會在新的晶元裡面使用一個定製化存儲控制器。n

n 我們也不確定高通是否在上面使用了CCI-550內部匯流排連接，還是說高通使用了自主的內部連接解決方案。因為大核有有一個很大的指令窗口，這就使得這些指令可以亂序執行，這就提高了晶元的潛力。n

n Kyro280小核的峰值頻率是1.9Ghz，大核的峰值頻率，保守估計也能達到2.45Ghz。根據ARM的介紹， 14nm的節點下，A73的工作頻率能夠輕易達到2.6Ghz和2.8Ghz之間。在三星的10nm工藝支持之下，這個數字應該會又提升一個數量級。基於現在Snapdragon 835的性能，我們就有了很多種猜測：n

n 例如Kyro 280的大核用的是A72，而不是A73；高通做的改變則是指令窗口大小，然後限制了峰值頻率；高通優化了峰值頻率下的電池使用壽命；我預測新旗艦保留了很多動態餘量，讓Snapdragon 835的後續變體處理器可以獲得大幅度的提升。n

n Snapdragon 835的L2 Caches較之Snapdragon 820提升了一倍。在小核上，使用的是1MB的L2 cache，但在大核上，則用到了2MB的L2 cache。這個大幅度增長的二級緩存能夠降低功率損耗。n

n 說到這，你一定奇怪為啥高通在Snapdragon 835使用的是半定製的內核而不是完全定製的Kryo架構。高通方面表示，這是基於現有的情況做的考慮，他們認為這是一種非常不錯的選擇。而其選擇因素涵蓋了性能、功耗、成本、可行性、市場影響力等等。n

n GPUn

n Snapdragon 835使用了一個升級版本的Adreno 540 GPU，它使用的架構和Snapdragon 820上所使用的Adreno 530是一樣的。在新一代產品上，高通聚焦於提升ALU和寄存器組等方面的性能，雖然在產品發布上並沒有提及。n

n 相較於前一代，Adreno 540在擁有高階的紋理濾波能力的同時，還降低了功耗。n

n 根據高通，Adreno 540的3D 繪圖性能相較於前代提升了25%。我們依然無法確定這當中有多少是來自於架構的提升。n

n Adreno指出最新的圖形API，包括了OpenGL ES 3.2, DirectX 12和Vulkan.。值得一提的是他對OpenCL 2.0 和渲染腳本的完全支持。n

n DSP&ISPn

n Hexagon 680 DSPn

n 在去年，高通在Snapdragon 820上推出了一個全新的Hexagon 680 DSP架構，而這個新的HVX針對圖像和視頻處理、虛擬現實和機器視覺等應用有了大的提升。n

n 根據高通介紹，Qualcomm Hexagon 680 DSP（數字信號處理器），使用DSP卸載任務，可比 CPU更快完成且（/或）耗能更少。比如，用於Nexus 5手機的Hexagon DSP能使其MP3 播放續航時間翻倍。Hexagon 680 有兩項主要的新特性：n

n 第一，它是一個完全獨立的、用於感測器處理的DSP。它被巧妙地命名為「低功率島」（ low power island），用於改善「始終開啟」用例中的電池續航時間，包括計步器或活動計數器，以及感測器輔助定位（當GPS 信號不夠強時，你手機的感測器可以提供更精確的定位）。n

n 第二項特性是以Hexagon向量擴展（HVX）的形式為Hexagon DSP 提供更新水平的功率。這個增加的硬體在與Qualcomm Spectra相機圖像信號處理器（ISP） 配合使用時，支持先進的成像及計算機視覺。例如，在弱光情況下，驍龍 820 將通過ISP 和 DSP 自適應地增亮視頻和照片中較暗的區域，使其不會顯得過暗。藉助於Hexagon 680，驍龍 820 在執行該操作時是前幾代驍龍處理器速度的3倍，且能耗僅為10%。n

n Hexagon 680 DSP內置了一個1024bit的SMID矢量數據寄存器，高通稱之為Hexagon Vector Extensions—Hexagon矢量擴展，簡寫為HVX。HVX每次可以處理四條VLIW向量指令，每個循環可以處理多達4096bit數據，需要注意的是，一般實際應用中的指令比DSP支持的最大指令寬度要小很多，不過藉助於SIMD和系統的特性，單個指令可以一次操作多個數據，因此在計算中很多數據可以被一次性填充進入處理過程，實現效能的最大化。n

n 另外，HVX為了實現上下文切換功能，還設計了32個向量寄存器。規格方面，HVX支持32位的定點十進位數的操作，但不支持浮點計算，這應該是考慮到晶體管數量和功耗的原因，一般情況下也沒有浮點計算的需求。總的來看，這樣的規格和性能足以滿足4K視頻以及20M像素攝像頭的處理需求了。高通還展示了HVX底層設計的一些細節。HVX內部擁有L1數據和指令緩存，4個並行的VLIW標量處理單元，單元的運行頻率為500MHz，還有共享的L2緩存。此外，HVX中還有兩組獨立的矢量單元，這樣設計實際上是為了執行多線程任務，比如同時處理音頻和圖像處理，矢量單元可以獨立進行計算。n

n 和CPU一樣，Hexagon 680 DSP使用了一個多線程編程模式，這是專門針對處理器做的設計，目的是為了加速包括數據流在內的特定任務。這意味著這個DSP的存在是輔助CPU和GPU工作，而不是替代。例如，為了降低die的空間和功耗，它只執行整數運算，而不是浮點運算。這樣的設置讓這個DSP在處理某些任務時，比CPU更有性能和功耗的優勢。n

n 高通在介紹中也沒談及太多Snapdragon 835內用到的Hexagon 682的提升。但考慮到去年680的大變化和今年682在型號上的小變化，我猜測Hexagon 682架構和上面介紹的差不多。n

n 和Snapdragon 820一樣，Snapdragon 835同樣有兩個DSP核，一個在X16 LTE Modem中執行信號處理；另一個就是被高通稱為All-Ways Aware Hub的超低功耗DSP核心。後者連接到很多的感測器，做相關的數據處理。值得一提的是，它能夠支持Google的Awareness API，同時它還支持很多低功耗的跟蹤，例如步數統計，利用LTE、WIFI和BLE去確定位置。當然，正如名字所言，這個DSP是常開的，這樣就可以不間斷的收集感測器的數據，並提供給APP，執行更多複雜的計算。n

n Snapdragon 835還封裝了一個升級版的ISP。據介紹，這顆旗艦裡面用到的Spectra 180，這是一個14bit的ISP，能夠支持一個32MP的camera，或者支持2個16MP的camera。這對於現在旗艦機來說，是一個重要的提升。另外，這個ISP的自動對焦系統也獲得了提升，它能夠基於光線情況選擇最好的AF，它同時還支持2PDAF技術，它能夠把每個像素（通常是最大的1.4μm像素）分割成兩個光電二極體，一個用於圖像捕捉，一個用於相位檢測。通過利用每個像素來執行相位檢測，其AF性能獲得了顯著的提升，在低光線的情況下，對焦速度可以做到PDAF的兩倍。n

n 在高通的介紹里，著重介紹了Snapdragon 835的六大優勢，其中包括了電池壽命、連接、安全、圖片和視頻、VR和AR以及機器學習。當中最出彩的要數異構計算。因為這在Snapdragon 835上，是一個震撼的介入。n

n 電池壽命n

n 對於移動設備來說，功耗和發熱是兩個永恆的話題。尤其是在前面提到的高負載應用，問題更加嚴重。而Snapdragon 835的功耗優化比Snapdragon 820有了明顯的提升。可見，轉到10nm工藝的提升是很顯著的，當然，架構轉到Kryo280 CPU的幫助也是不能忽視。高通在小核的功耗優化上花了很多的心思，因為按照高通所說，人們使用設備的時候，80%的時候用的是小核。n

n 而在GPU等方面的優化，同樣帶來了功耗的降低。當然，Symphony System Manager升級也能帶來更好的功耗優化。n

n 高通表示，Snapdragon 835的功耗較之Snapdragon 820，減少了25%，和Snapdragon 801相比，功耗更是降低了50%。這還是在普通的負載情況下的測量。n

n 這樣的話，在一個搭配QHD顯示屏、3000mAh電池和Snapdragon 835的手機上，能夠持續播放4K視頻三個多小時，而VR遊戲時間也可以延續兩個多小時。Snapdragon 835更是支持高通的Quick Charge 4.0，這個快充較之前一版本，速度提升了20%，效率也同時提高了30%。n

n 連接n

n 高通Snapdragon 835集成了一個X16 LTE Modem，利用3×20Mhz的載波聚合（CA）和256-QAM的模式，能夠支持下載速度達1Gbps（cat 16）。這種高下行速度的獲取是通過在兩個CA上利用4×4 MIMO加上在另一個載波上使用2×2MIMO來產生10個獨特的數據流實現的。而上行速度也支持150Mbps（cat 13），這是通過使用2×20Mhz的載波聚合和64-QAM實現的。n

n 隨著業界往5G的推進，高通本身對G級別的LTE有了很高的關注度。而為了實現更好的網路接收，高通認為使用Snapdragon 835的手機應該4個蜂窩天線(加上WIFI、藍牙、NFC等，一個手機所帶有的天線就高達7到10個)。由於手機的空間有限，OEM只能導入更小的天線來實現那麼高的頻率。這就使得在1.8GHz和2.6GHz這個頻段之間，就需要4×4的MIMO，而在低的頻段，2×2MIMO則可以實現了。現在運營商也開始推廣支持G級別的LTE（高通方面表示，運營商會在2017年先後釋出相關的網路支持）。n

n 老實說，我對於OEM在手機中如何安放4條天線，是非常感興趣的。就目前來看，就算運營商不支持4×4MIMO，但是對於手機來說，這種配置帶來的優勢是非常明顯的，就像三星S7，帶來的信號提升是非常顯著的。n

n Snapdragon 835同樣支持2×2 MU-MIMO的802.11ac WIFI，藍牙5，與WCN3990晶元配對是，還支持FM。可以看到，835是首個支持藍牙5的解決方案。據介紹，其帶寬高達2Mbps，是藍牙4.2的兩倍。覆蓋範圍更是前代的四倍。而在WIFI功耗方面，835比820減少了60%.n

n 另外，由於提供了LTE/LAA/WIFI天線共享，這就可以降低了手機的天線使用。據介紹這個降低數字可以高達三個。n

n 再者，Snapdragon 835還支持802.11ad，這就讓其WIFI速度可以高達4.6Gbps。由於這是一個分立的解決方案，所以還需要配合其他晶元才能實現。n

n n 圖片和視頻n n

n 現在由於智能手機的競爭非常激烈，OEM也在尋找差異化產品的設計方案。回到幾年前，很多人選擇的解決方式首先是軟體，然後是更大、更高清晰度的屏幕，緊跟著的材料和設計，到了現在，則是camera了。n

n 在2016年，我們看到，很多款手機旗艦都使用了雙攝像頭的方案，我認為在可見的未來，這種潮流將會繼續持續。n

n 前面我們已經提過，Snapdragon 835的Spectra 180 ISP支持雙16MP攝像頭，這讓OEM可以使用兩個不同的鏡頭。就像iPhone 7上使用的廣角和56mm鏡頭、LG G5上用的廣角和魚眼鏡頭，能夠使用本身的「Smooth Zoom」功能去切換。n

n OEM同樣可以使用高通的Clear Sight演算法去講兩個不同攝像頭感測器的輸出結合到一起。第一個感測器用一個RGB彩色濾波陣列獲取顏色數據；然後利用第二個黑白感測器獲取亮讀數據。通過這種方式，可以獲得更鮮艷，更高對比度和更低噪音的照片。n

n Snapdragon 835同樣通過使用682 DSP，繼續保持對Google Halide語言的支持，進而執行硬體加速的圖像處理。谷歌在Snapdragon 820的時候通過使用Pixel的HDR+ camera模式，實現圖像的增強。OEM同樣可以使用這種方法，通過迅速鎖定人臉來增強自動對焦能力。n

n 因為很多圖像功能實現都需要很強悍的硬體和軟體開發。因此高通推廣了他們的Snapdragon Camera Modules。這些預設方案，已經集成了調試好的軟硬體，OEM可以直接使用。這就加快了他們上市的時間，還降低了其工程師的開發時間。現在有三種模式可選擇：包括含有PDAF的單攝像頭和上面討論的雙攝像頭方案。n

n Snapdragon 835同樣還包含了最新的視頻捕捉和回放能力。Snapdragon 835的VPU和DPU現在能夠加碼4K視頻（HDR10）。n

n 虛擬現實n

n 高通在Snapdragon 835持續推進對AR和VR的支持，能夠被應用到HMD和智能手機的Daydream的支持。由於VR對高清晰度的3D視頻、位置音頻、空間追蹤和手勢識別都有更高的要求，且希望在一個SoC上實現，這對晶元來說，也是一個大的挑戰。同樣這個應用對板上處理器的性能和結合有很高的需求。據高通方面表示，Snapdragon 835的延遲低到15ms，較上一代的18ms有了提升。這就降低了眩暈的可能。n

n 高通的Visual Inertial Odometry (VIO)系統在頭部動作追蹤的過程中，利用Hexagon 682 DSP 去處理從攝像頭來的30fps視頻流。而另一個All-Ways Aware DSP是用來處理頻率為800HZ和1000HZ的加速器和陀螺儀產生的數據。高通表示，使用DSP執行這些功能的效率比CPU提升了四倍。n

n 高通方面認為，機器視覺是AR/VR的另一個關鍵構成。例如眼部跟蹤是不能忽視的。通過對其處理可能會提供一個新的交互方式。手勢識別同時能夠增加你和虛擬物品的交互，在這個過程中則不需要其他的物理控制器或者配件。從DSP來的機器視覺數據能夠傳送給GPU進行處理，提升虛擬世界的沉浸感。n

n n 機器學習n n

n 對於手機來說，機器學習是另一個殺手級應用。這能夠為機器視覺和智能助手等助力。高通的NPE（神經處理引擎）SKD在執行神經網路學習時，可以從Snapdragon 835的異構計算上獲益。n

n 而對於Snapdragon 835來說，其新增的功能包括支持客戶生成神經網路層、同時還支持谷歌的機器學習架構TensorFlow。高通表示，Hexagon 682是首個支持TensorFlow和Halide架構的移動DSP。n

n 老實說，從介紹上看，高通Snapdragon 835帶來的影響力和前景都是可期的。但是憑藉一顆處理器，給智能手機帶來新的變革，希望有多大？未來的智能手機又會發展到什麼方向？對大家來說，也是一個問號。n

n 這個高性能的旗艦晶元又會給硬體市場帶來什麼的新革新和應用呢？讓我們拭目以待。n

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