深度揭秘手機(jī)芯片能效!到底誰(shuí)功耗最高?為什么會(huì)翻車(chē)?



這里的橫坐標(biāo)是功耗,縱坐標(biāo)是Geekbench的CPU多核性能,比如說(shuō)橫著在2500分這里掐一刀,就能知道每顆處理器需要多少功耗才能跑到2500分。

或者我也可以豎著這樣掐一刀,就可以知道在限定4W的功耗分別能跑多少分

當(dāng)然我們也可以宏觀一點(diǎn)去看它,簡(jiǎn)而言之就是曲線位置越是處于左上角,則能效表現(xiàn)就越好。

首先大家最關(guān)心的一件事:高通到底有多拉胯?

如圖所示為855,865,888,8Gen1的能耗曲線

那么8Gen1拉到什么程度呢?它在2400分以下的中低頻能效只有855的水平,8Gen1干不過(guò)855哇!這簡(jiǎn)直就是個(gè)笑話!

另一個(gè)令人意外的是870,原本以為870只是往865上面再延續(xù),但其實(shí)870的高頻能效是嚴(yán)重遜于865的。

或許高通為了支撐870那顆3.2GHz超大核而使用了很高的電壓,結(jié)果反而影響到了整體高頻下的表現(xiàn)。
不過(guò)在3000分以下的中低頻,870其實(shí)就是865,并不影響日常使用。

那么我們聊完了高通,第二個(gè)問(wèn)題就來(lái)了:蘋(píng)果相比高通到底領(lǐng)先多少呢?我們把A12 ,A13和A14也放出來(lái)看看:

其實(shí)A12和A13這兩代蘋(píng)果和高通的差距還沒(méi)有拉得特別大,A12大概領(lǐng)先855半代,A13也是領(lǐng)先865半代的水平。

但由于高通這兩年的開(kāi)倒車(chē),現(xiàn)在的8Gen1其實(shí)中低頻連A12的能效都不如了,A12是18年出的了,等于高通落后了將近4年啊,這有點(diǎn)太離譜了。

根據(jù)蘋(píng)果的曲線可以發(fā)現(xiàn)A12這一代能效表現(xiàn)很適合用在手機(jī)上,A12不僅更換了內(nèi)核架構(gòu)還是第一顆7nm的SoC,所以中低頻能效表現(xiàn)非常漂亮,低頻甚至已經(jīng)和865差不多了
而到了A13這一代蘋(píng)果對(duì)小核進(jìn)行了重大升級(jí),浮點(diǎn)性能有了顯著提升,現(xiàn)在蘋(píng)果的小核已經(jīng)不能叫小核了,應(yīng)該叫小一點(diǎn)的大核

可以看出它們?cè)絹?lái)越把焦點(diǎn)放在了高性能上,這個(gè)也是在為后面M1登陸桌面做準(zhǔn)備畢竟要共享架構(gòu)。

所以蘋(píng)果A系列的特征曲線也受此影響在慢慢往桌面端靠近,至少芯片上講移動(dòng)端和桌面端的界線正在慢慢變得模糊,這也是個(gè)大趨勢(shì)。
看完蘋(píng)果我們?cè)賮?lái)看看第三個(gè)問(wèn)題,聯(lián)發(fā)科的天璣8100和天璣9000能效上講到底是個(gè)什么水平

?這天璣8100的能效確實(shí)是挺強(qiáng)已經(jīng)快要接近A14的水平了,功耗比865都低了不少可以稱(chēng)得上是安卓最節(jié)能處理器了

不過(guò)換個(gè)角度想想這也就是個(gè)正常換代而已,畢竟865已經(jīng)是兩年前的芯片了,天璣8100僅僅是做出了理想中的888

相比之下天璣9000的能效只有A13的水平,它的中低頻只有865水平,在高頻才有一些優(yōu)勢(shì),作為旗艦處理器這個(gè)表現(xiàn)令人不太滿意

但與同架構(gòu)的高通8Gen1相比天璣9000仍然是遙遙領(lǐng)先,應(yīng)該說(shuō)臺(tái)積電制程相比三星的優(yōu)勢(shì)是巨大的

三家看完這張完整的能效曲線圖也是呼之欲出了,可惜A15還沒(méi)有越獄,測(cè)不了完整的曲線,不過(guò)A15肯定是會(huì)經(jīng)過(guò)這兩個(gè)點(diǎn)的,分別是最高點(diǎn)和省電模式,可以腦補(bǔ)一下這個(gè)曲線

把A15畫(huà)出來(lái)之后這個(gè)情況沒(méi)有我想的那么絕望啊安卓明年 樂(lè)觀一點(diǎn)應(yīng)該是能追上A15的水平的前提就是要正常升級(jí)換代不能開(kāi)倒車(chē)但是對(duì)于安卓來(lái)說(shuō)開(kāi)不開(kāi)倒車(chē)真的很難說(shuō)。
那么問(wèn)題來(lái)了安卓這兩年處理器的翻車(chē)到底是什么原因造成的呢?是三星工藝的問(wèn)題嗎?還是ARM的架構(gòu)設(shè)計(jì)有問(wèn)題呢?

要回答這個(gè)問(wèn)題我們就不能只看這張?zhí)幚砥鞫嗪四苄D了,我們還得把每一種核心單獨(dú)拆開(kāi)來(lái)看,于是我們又測(cè)了幾千組數(shù)據(jù)得到了這個(gè)CPU大核和中核的能效曲線,這個(gè)就比較有意思了,到底是誰(shuí)翻車(chē)了呢?其實(shí)從這個(gè)圖上我們就能分析出來(lái)了,這個(gè)鍋應(yīng)該是ARM和三星都得背一點(diǎn)

ARM這邊翻車(chē)的主要是中核架構(gòu)A710,如圖所示為ARM歷年來(lái)7系核心的迭代,都是臺(tái)積電工藝制程是越來(lái)越先進(jìn)了,但你可以看到從A76到A77到A78,這三代架構(gòu)之間有正常的代際提升,而到了A710這一代就開(kāi)倒車(chē)了,考慮到工藝進(jìn)步這個(gè)A710等于是往回退了一代,能效是明顯不如A78的

不光臺(tái)積電,三星工藝的A710也能印證這點(diǎn),如圖所示三星工藝的A710都快趕上855的A76了,拉胯就完事了

相比A710的拉胯,超大核Cortex-X2的表現(xiàn)倒是還行,到了X2這一代在高頻段相比X1又有了一些提升,中低頻的能效X2和X1是差不多的,應(yīng)該說(shuō)X2這個(gè)表現(xiàn)還算正常吧,可能提升不大但至少?zèng)]開(kāi)倒車(chē)

如圖所示為888上的X1和A78,不難看出兩條曲線相互交匯形成互補(bǔ)關(guān)系,低功耗段A78的效率更高,高功耗段X1性能更強(qiáng),兩者配合可以最大程度改善整體的效率,這其實(shí)符合ARM做Cortex-X超大核的初衷,大核中核都可以工作在自己擅長(zhǎng)的能效區(qū)間上,是個(gè)很健康的搭配,

拿A710和A78跑一個(gè)同頻測(cè)試看看,8Gen1和888兩者都跑2.4GHz,單獨(dú)算一下整數(shù)和浮點(diǎn)性能,其實(shí)從IPC上講A710是有些微提升的,同頻下A78強(qiáng)了5%,但同時(shí)功耗卻比A78高了25%,從2W暴漲到2.5W,你說(shuō)這IPC提了5%,功耗高了25%,這算是哪門(mén)子升級(jí)啊,總之今年安卓芯片的翻車(chē),A710肯定是要負(fù)很大的責(zé)任的

除了A710以外A510似乎也不太漂亮,即使是臺(tái)積電的A510能效都還不如三星的A55,唯一稱(chēng)得上優(yōu)勢(shì)的就是全新架構(gòu)極限性能確實(shí)強(qiáng)了很多,但作為小核性能并不重要,功耗低不下去性能強(qiáng)了又如何呢?

不過(guò)小核在整體性能中的占比非常小,四個(gè)小核加起來(lái)都遠(yuǎn)不如一個(gè)中核,它對(duì)于我們測(cè)得的多核能效影響有限,多核更多受中核影響,所以相比之下還是A710翻車(chē)的性質(zhì)更惡劣一點(diǎn),畢竟A710的翻車(chē)同時(shí)影響了發(fā)熱和續(xù)航,發(fā)熱才是現(xiàn)在安卓端最大的問(wèn)題,而A510的基數(shù)是不影響發(fā)熱的,但會(huì)影響待機(jī)續(xù)航,所以也不是什么好東西就是了。曾經(jīng)萬(wàn)年打磨A55備受吐槽,結(jié)果現(xiàn)在更新了這還不如不更呢

除了ARM新架構(gòu)之外另一個(gè)翻車(chē)的就是三星工藝了,如果說(shuō)ARM的翻車(chē)是意料之外的,話那三星的翻車(chē)就是情理之中了,我們都知道三星工藝不行嘛,可是三星和臺(tái)積電的差距到底有多大呢?三星的A78和臺(tái)積電的A78能效差距已經(jīng)能抵消掉將近兩代的架構(gòu)升級(jí)了,甚至你看這三星5nm的A78能效還不如臺(tái)積電7nm的A77,這樣看下來(lái)現(xiàn)在的三星和臺(tái)積電搞不好得有超過(guò)4年的能效差距了

當(dāng)然了 工藝制程也不是只看能效的三星這5nm 4nm的晶體管密度確實(shí)提升了它也不完全是廢物畢竟芯片想要做小或者想要塞下更多晶體管還是需要去提高密度的但是你光有密度你這能效落后人家四年塞再多晶體管你壓得住嗎?這實(shí)在是有點(diǎn)尷尬啊

那么A710架構(gòu)翻車(chē)和三星工藝翻車(chē)誰(shuí)的責(zé)任更大一點(diǎn)呢?相比之下還是三星的責(zé)任更大一點(diǎn),A710開(kāi)倒車(chē)的幅度比起三星工藝落后的幅度那還是要好一點(diǎn)的,但是考慮到A710本來(lái)應(yīng)有的高度,也只不過(guò)是五十步笑百步而已,反正都很爛就是了,能給高通同時(shí)碰上這對(duì)臥龍鳳雛,做出8Gen1這種萬(wàn)年不遇的神U,也真是倒了八輩子血霉了

好了 CPU我們聊了這么久總算是講完了,那接下來(lái)我們還得聊聊最后的一環(huán)就是GPU,其實(shí)現(xiàn)代手游對(duì)于GPU的要求并沒(méi)有很高,不管是王者榮耀還是原神,GPU都是夠用即可的,真正影響性能的更多時(shí)候還是CPU

不過(guò)GPU有一個(gè)方面我們還是需要重視的就是功耗表現(xiàn),畢竟就算性能需求不大只要你玩3D游戲這GPU總歸還是要耗電的,功耗高了那你就是和CPU齊熱熔熔了你說(shuō)是不是啊,所以我們這次還是拿GFXBench的Aztec Ruins 1440P測(cè)試來(lái)繪制一下GPU能效曲線,看看這些手機(jī)GPU的功耗表現(xiàn)如何

首先還是看看高通這幾年GPU的進(jìn)化,如圖所示為855,865,870,888,8Gen1的曲線,和CPU不同的是,高通自研的GPU哪怕頂著三星工藝的逆風(fēng)也還是有些能效進(jìn)步,尤其是8Gen1這代架構(gòu)大升級(jí)GPU的表現(xiàn)強(qiáng)了一大截,唯獨(dú)888的GPU受三星工藝和老架構(gòu)擠牙膏的影響,它的中頻低頻能效比不過(guò)865,而高頻沖到了10W的功耗但性能還沒(méi)多少提升還是挺糟糕的,888的中高頻雖然可以比870強(qiáng)一點(diǎn),但如果我們給865和870降壓超頻最終的表現(xiàn)也可以和888打一架。

接著我們來(lái)看看蘋(píng)果的GPU,如圖所示這是A12,A13,A14的曲線,只能說(shuō)安卓陣營(yíng)哪怕8Gen1有強(qiáng)大的GPU,在能效上也很難打過(guò)A13,尤其是在游戲常用的中低頻段上遠(yuǎn)不如A13,A13這代蘋(píng)果的GPU提升特別大,放到今天依然很強(qiáng),即使是2018年的A12的GPU能效水平也已經(jīng)超過(guò)865和888了,蘋(píng)果GPU領(lǐng)先安卓的幅度比CPU還要離譜。

而其中最離譜的A15相比A14的GPU大幅升級(jí),這張圖上甚至還沒(méi)放A15,雖然現(xiàn)在還畫(huà)不了完整曲線,但有三個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)是可以參考的,這簡(jiǎn)直就是外星科技,A15的GPU安卓短時(shí)間內(nèi)根本追不上

那么高通和蘋(píng)果看完了聯(lián)發(fā)科的GPU表現(xiàn)又怎么樣呢?其實(shí)還算不錯(cuò),天璣8100的GPU盡管它的峰值性能上不去,但能效上.已經(jīng)優(yōu)于A12了,GPU的中低頻表現(xiàn)要優(yōu)于8Gen1高頻則是稍遜,不過(guò)總體還是不如A13的水平。

相比之下規(guī)模更龐大的天璣9000還是比8100強(qiáng)不少的,天璣9000這顆GPU和A13不相上下,甚至在高頻段贏了A14,全程表現(xiàn)都比8Gen1更好,看來(lái)制程紅利+Mali新架構(gòu)的幫助下發(fā)哥的GPU能效還是挺給力的

但在發(fā)哥平臺(tái)上情況有那么一點(diǎn)點(diǎn)復(fù)雜,現(xiàn)在的兩根能效曲線其實(shí)是在正常發(fā)揮不出問(wèn)題表現(xiàn)最優(yōu)的情況下跑的,但在發(fā)哥平臺(tái)是不可能不出問(wèn)題的,如果在這兩臺(tái)K50上全程開(kāi)啟性能模式去測(cè)那這兩顆天璣的GPU能效就會(huì)測(cè)出這樣的結(jié)果,這低頻能效直接給你打回855水平,這不廢了么

之所以會(huì)出現(xiàn)這種情況是因?yàn)樵谔飙^平臺(tái)上內(nèi)存頻率是可以調(diào)節(jié)的,但是如果你在K50上開(kāi)性能模式,它的內(nèi)存會(huì)全程干滿6400Mbps速率,哪怕在低負(fù)載下CPU和GPU都降頻到最低,甚至在待機(jī)時(shí)它也會(huì)把內(nèi)存頻率也會(huì)拉滿

這就導(dǎo)致性能模式下很多測(cè)試?yán)锩婺涿畎装自黾恿酥炼嘤?.5W的功耗,尤其在中低負(fù)載下這部分就是白耗的電啊

經(jīng)過(guò)測(cè)試其實(shí)最低只需設(shè)置2133Mbps即可滿足中低負(fù)載下的需求,根本沒(méi)必要全程跑最高浪費(fèi)電,而在平衡模式下的內(nèi)存設(shè)定又過(guò)于保守,以至于有時(shí)會(huì)對(duì)CPU和GPU性能造成瓶頸,一個(gè)無(wú)腦懟最高一個(gè)無(wú)腦懟最低,這調(diào)校的人真是個(gè)天才

測(cè)出這種結(jié)果簡(jiǎn)直讓人哭笑不得,明明有這么好的硬件卻因?yàn)檎{(diào)校的問(wèn)題而沒(méi)法發(fā)揮出來(lái)這是真的很可惜的,但我覺(jué)得這也不全是小米的鍋,因?yàn)樵赗ealme和一加的機(jī)器上或多或少也存在著類(lèi)似的能效問(wèn)題,所以當(dāng)時(shí)天璣剛出的時(shí)候我們發(fā)現(xiàn)各家媒體測(cè)出來(lái)的跑分功耗千奇百怪,還有工程機(jī)和各家的零售機(jī)表現(xiàn)也不一樣,我們自己首發(fā)的時(shí)候很多項(xiàng)目就是開(kāi)性能模式測(cè)的所以測(cè)出來(lái)的功耗有的是偏高的,現(xiàn)在我們總算是找到罪魁禍?zhǔn)琢?,要我說(shuō)這發(fā)哥平臺(tái)調(diào)校難我覺(jué)得發(fā)哥自己可能得背點(diǎn)鍋吧,有沒(méi)有給廠商提供合適的工具合適的接口呢?像內(nèi)存這些是不是也可以做智能的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)呢?明明高通沒(méi)那么多破事為啥就你事兒多呢?你看高通多好 爛就是爛 對(duì)吧?

好了 CPU和GPU的能效咱們都深入地分析過(guò)了差不多可以總結(jié)一下了首先 安卓陣營(yíng)芯片的拉胯到底怪誰(shuí)呢?大鍋三星背 小鍋ARM背

三星工藝的拉胯直接抵消了將近兩代的架構(gòu)能效提升

而ARM這邊新設(shè)計(jì)的A710能效又非常糟糕A510也不咋地


架構(gòu)工藝雙擺爛造就了驍龍8Gen1爆炸的CPU功耗

天璣9000也受到ARM的影響能效只能做到稍強(qiáng)于865的水平

放眼整個(gè)安卓陣營(yíng)CPU表現(xiàn)最好的依然是臺(tái)積電+A78的天璣8100這玩意能效已經(jīng)接近A14了成功把安卓和蘋(píng)果的CPU差距縮短到了一年半確實(shí)挺給力的

GPU方面高通倒是盡力了8Gen1的GPU表現(xiàn)倒是還可以可惜受三星的拖累它能效上還是很難和蘋(píng)果去競(jìng)爭(zhēng)尤其是有A15這樣的外星產(chǎn)物在蘋(píng)果的GPU優(yōu)勢(shì)恐怕很難被撼動(dòng)

至于聯(lián)發(fā)科這邊雖然天璣的CPU/GPU硬件表現(xiàn)都不錯(cuò)但是在內(nèi)存調(diào)頻上存在一些嚴(yán)重的優(yōu)化問(wèn)題導(dǎo)致功耗時(shí)高時(shí)低還是需要發(fā)哥和廠商好好配合打磨一下啊

最后我們也把今天分析出來(lái)的能效曲線轉(zhuǎn)制成了一張CPU能效天梯圖,之前我們socpk.com上的天梯圖都是圍繞性能來(lái)做的,但是大家都明白移動(dòng)端能效比什么都重要,所以借著今天視頻的機(jī)會(huì)我們就隆重推出socpk能效天梯圖,這是限制3W-5W的CPU功耗下來(lái)對(duì)比性能,應(yīng)該說(shuō)可以很好地反映手機(jī)端的CPU能效排名了,高清的圖片大家可以去socpk.com自行查看
