順著天璣旗艦這4個方向 掌握智能手機的發(fā)展趨勢

智能手機發(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，對于相關(guān)供應商而言，這個階段對發(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技術(shù)布局和發(fā)展方向，為了解智能手機和處理器的發(fā)展趨勢提供了極具價值的參考。

5G的方向

首先是5G技術(shù)。從3GPP的計劃進程看，去年R16標準的凍結(jié)，意味著5G商用進程全面啟動，2022年將是規(guī)?；逃迷?。同時，去年啟動的R17標準制定將在明年凍結(jié)，預計將在2024年開始商用進程。今年底，5G-Advanced（5.5G）的R18標準開始制定，順利的話，2024年將凍結(jié)并開始進入商用階段，之后，基于最早的R15標準的產(chǎn)品將逐漸退出應用。

5G標準的演進，其實質(zhì)是圍繞功耗、速率、新應用、穩(wěn)定性和體驗等幾個方面進行性能優(yōu)化。聯(lián)發(fā)科無線通信系統(tǒng)發(fā)展部運營商產(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標準下的重點方向主要是4個：增強載波聚合CA的能力，提高數(shù)據(jù)傳輸速率；UE（用戶設(shè)備）節(jié)電，延長待機時間；針對高鐵提高移動體驗；通過移動增強技術(shù)提高連接的穩(wěn)定性。

具體從性能提升指標看，R16的CA較R15在速率上可以提升30%和60%；

R16的CA增強加快數(shù)據(jù)傳輸速率

在UE節(jié)電上，通過對空閑態(tài)DRX（不連續(xù)接收）、不激活態(tài)和連接態(tài)、動態(tài)BWP切換等場景和應用進行有針對性的優(yōu)化，包括UE智能輔助信息，使得待機時間提升20%，并減少發(fā)熱；

在高鐵體驗上，通過高鐵標識告知UE高鐵區(qū)域的專網(wǎng)覆蓋信息，通過小區(qū)識別、測量優(yōu)化、重選優(yōu)化、波束管理結(jié)合頻偏糾正和解調(diào)增強來提升高速移動體驗，可支持的移動聯(lián)網(wǎng)時速從目前的350公里上升到500公里；

移動增強技術(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標準，具有多載波聚合和雙卡再升級特性，能夠支持完整的5G網(wǎng)絡(luò)。其上行速率3.67Gbps，弱場增速超過300%；下行速率7.67Gbps，廣域增速提升50%。在高鐵增強、移動連接穩(wěn)定性和UE省電上，都實現(xiàn)了上述指標。

移動端AI技術(shù)的趨勢

AI技術(shù)已經(jīng)在視覺、語音和機器學習領(lǐng)域得到廣泛應用，而目前手機中的AI技術(shù)的應用集中在和影像相關(guān)的部分。據(jù)聯(lián)發(fā)科計算與人工智能技術(shù)事業(yè)群總監(jiān)吳驊介紹，這些應用包括拍照中任意環(huán)境下的人臉偵測，夜拍時辨別影像數(shù)據(jù)和噪點、特效等。

一個AI功能的完成，需要多個處理單元協(xié)同完成，包括ISP、APU（聯(lián)發(fā)科AI處理器）、GPU、CPU等，這個過程每個單元都會耗電并產(chǎn)生熱量，而手機溫度不能超過41-45度，所以需要對各模塊功耗進行限制，而負責AI模型運算的APU需要1W功率來維持長時間的工作。這里的重點是，由于功耗限制，只有APU和其內(nèi)部部分運算單元做AI運算，所以評價算力不僅要考慮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AI運算，APU的每瓦有效算力可達40-90%，遠高于CPU的10%和GPU的20-30%。

吳驊強調(diào)在聯(lián)發(fā)科的實踐中，APU的每瓦有效算力是提升用戶體驗的關(guān)鍵指標，而未來旗艦級AI的關(guān)鍵場景，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用，例如采用天璣1200的OPPO Reno6 Pro和vivo X70在這些應用上都有不錯的表現(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平臺和APU，重點是高能效設(shè)計APU，拓展NeuroPilot功能和針對應用進行軟硬件的垂直整合。詳見下圖。

未來天璣旗艦的AI布局

移動端游戲技術(shù)方向

就手機而言，和AI功能一樣，游戲升級對性能的追求是一個永恒的課題，當下的課題就是如何在手機上獲得端游級的體驗。聯(lián)發(fā)科無線通信事業(yè)部產(chǎn)品經(jīng)理鄒雯姍認為，不論是哪種游戲平臺，高幀率、高畫質(zhì)和低延遲都是滿足玩家聲、光、觸沉浸式游戲體驗需求的關(guān)鍵。

對于手游而言，其技術(shù)儲備需要芯片、終端系統(tǒng)和周邊器件整體搭配才能實現(xiàn)，包括對基礎(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)的平臺套件，而芯片廠商關(guān)心的這是如何打造這個平臺。

游戲體驗對硬件廠商的技術(shù)要求

作為游戲優(yōu)化引擎，聯(lián)發(fā)科的HyperEngine反映了移動端游戲技術(shù)的方向，包括讓游戲保持低延遲運行的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化引擎，從芯片底層優(yōu)化觸控響應速度的操控優(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、超級熱點、溫控穩(wěn)幀和耳機低延遲等特性，預計，明年，聯(lián)發(fā)科將推出HyperEngine 5.0。

在端游級的體驗上，關(guān)鍵技術(shù)是渲染。鄒雯姍表示，過去一個全新的渲染技術(shù)從行業(yè)標準到游戲內(nèi)容生態(tài)的落地，生命周期約需要3-5年，未來，隨著旗艦級手機性能的提升，生態(tài)相互融合，將推動端游技術(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GPU以及游戲引擎的環(huán)節(jié)。

這一趨勢催生了跨平臺渲染技術(shù)，引導游戲內(nèi)容向光追、超分、全局光照等畫質(zhì)提升和畫質(zhì)彌補技術(shù)上發(fā)力。旗艦手機的性能將比肩筆記本電腦，游戲內(nèi)容需求將基于平臺配置逐漸融合。在2021年GDC大會上，聯(lián)發(fā)科公布了和ARM、騰訊游戲共同開發(fā)的移動端光追技術(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

智能手機是一個相對比較集中的產(chǎn)業(yè)，由于手機核心處理器廠商高度集中，如何為市場提供更加個性化體驗的產(chǎn)品，是手機廠商的關(guān)切。聯(lián)發(fā)科因此順勢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、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)需要對處理器中上述單元的多媒體體驗、混合多重處理、AI處理、相機處理引擎和無線連接功能進行算法開發(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)有多家手機廠和聯(lián)發(fā)科基于開放架構(gòu)進行合作，包括一加、vivo和小米，相關(guān)定制化的天璣1200芯片標示有-AI/-vivo/-ULTRA的尾綴，以區(qū)別通用型號。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進行的定制化模式不同，天璣開放架構(gòu)允許設(shè)計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，在追求增強性能的同時，更多個性化的用戶體驗，已經(jīng)成為智能手機下一階段競爭的趨勢，而這將使芯片供應商和手機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)也將成為智能手機升級的重要基礎(chǔ)。