什么现在的手机很少有用英伟达处理器的了?

手机SOC行业和传统PC芯片行业不一样,英伟达的Tegra之所以手机市场接受度越来越低,主要原因在于三点:市场定位不准,基带技术不足,利润和成本的限制。Tegra的优势在于图形性能,但是英伟达打烂了一手好牌。早在Tegra2时代英伟达依靠不错的CPU性能和比对手领先一代的GPU性能获得了不少高端手机市场份额,但是由于英伟达吃老本,一直沿用数年前老旧的GeForce 6时代的分离式显卡架构,到了Tegra3,Tegra4时代,不仅CPU性能一般,其GPU性能也逐渐被高通等厂商的芯片追上,而且此时Tegra的发热量和功耗控制不住了,放在手机上就是个灾难,要知道,手机芯片是要先保证合适的功耗发热的前提下再追求更高的性能,这回英伟达犯了大忌。

本来手机市场非常注重图形性能的用户就不多,Tegra的专属游戏数量也少的可怜,市场还没带起来却已经落后于他人,最后到了Tegra K1才算终于用上了新GPU架构,但是此时英伟达早已错失手机芯片行业的良机,也看清了自己的形势,专心拿Tegra去主攻对功耗不太敏感的游戏机和智能汽车行业了。手机SOC除了性能,有个好基带更重要手机SOC能否做好远远不是有个强大的CPU和GPU就足够了,高通之所以牛主要原因就在于其拥有业界最先进成熟的基带技术,涉及的专利也非常多,“买基带送CPU”,可见基带对于手机的重要性有多大,毕竟优秀的通讯能力才是手机的根本。

英伟达当然知道自己在基带方面是一个新手,以及来自于高通的竞争压力,于是巨资收购了基带厂商Icera并开始进行基带的研发,可惜这款基带迟迟才用到了Tegra4上,而且实际效果和市场反映仍然很差,英伟达此时发现和高通正面对抗基带是没有胜算的,白白投入了大量精力和代价,之后便宣布放弃了。不少公司投入基带研发宣告失败,英特尔这样的巨头到现在都难以进入,苹果公司CPU和GPU的研发实力这么强,拥有巨大财力都始终不涉及基带研发,可见难度之大不是英伟达能轻易玩转的。

成本和利润状况不允许英伟达近两年虽说利润和市值提升了很大,但是当年并没有那么乐观,相比英特尔和高通,英伟达就是一个“小”公司,而多年来消耗在Tegra上的研发资金却不断增长,细数下来,在手机市场上获得较好成绩的也就是Tegra2,到了Tegra4后完全就是个赔本买卖,这对于追求利润率的英伟达公司是绝不允许的。

作为美国公司的英伟达,其公司运营成本本身就很高,Tegra为了节省成本直接沿用了好几代的NV40老架构,再加上没有自己成熟的基带技术,造成了低端竞争不过联发科的性价比,高端又落后于高通,但是为了利润率英伟达又不可能完全放下Tegra的身价,这样造成了恶性循环,逐渐导致了Tegra手机市场上的彻底失败。

英伟达CEO黄仁勋在公司策略有误的情况下仍然能做到行事果断,能进能退为什么后来的Tegra K1和X1能用上最新的开普勒和麦克斯韦等GPU架构,其实一大原因还是主攻的智能汽车领域有着更丰厚的利润,而且还是一片蓝海市场,对此英伟达有底气花费更高的投入和成本,用上最先进的架构,而且也确实获得了不小的收获,利润增长速度非常强劲,已经成为英伟达一条非常重要的发展路线。

嘟嘟说:如今手机厂商们选择SOC有三个选择,一是走中高端路线的产品选择高通,二是中低端走量的产品选择联发科,三是走向自主研发的道路,比如华为。其实它们能够存活的三大原因还是因为都拥有基带技术,整体成本能够控制的较好,有符合自身特点的市场定位。多年来退出手机SOC行业的公司也远不仅英伟达,好在Tegra仍然在智能汽车、无人驾驶等新兴行业发挥价值,而且未来活的可能会更好。

手机CPU工艺比电脑先进,但性能落后很多,为什么?

文/小伊评科技制约手机SOC性能发展的关键因素有三个——集成度,板载面积和功耗。01.手机SOC的集成度更高手机上的那枚主控芯片其实不能笼统地叫做CPU,而应该叫做SOC(即System on Chip),系统级芯片,什么意思,简单来说,就是只需要这一枚芯片,就能完成一个电子系统所需要的全部运算功能。

一个完整的手机SOC应该包括CPU,GPU,ISP,基带,DSP,缓存,NPU等等组件,是一个功能及其复杂的“缝合怪”,其集成难度更高。而反观PC上的CPU或者GPU,他就只是CPU和GPU,并不需要额外的缝合其他的功能,最多也就是内置一个性能不算很强的GPU模块,仅此而已,对于集成度的要求其实没那么高。

简单来说,手机的SOC需要把所有的资源都分配给不同的模块,对于集成度的要求也就更高。而CPU则不需要,因为他只要一个或者两个模块,对于集成度的要求没那么高。就像继承父辈的遗产一样,当你是独生子女的时候,你可以获得全部的遗产;但是当你有很多兄弟姐妹的时候,你就无法获得全部的资源。举个例子,假设现在有100亿美晶体管被分别用来打造手机SOC以及桌面CPU,在SOC上可能只有20亿枚晶体管会被用在CPU模块的搭建上,而在桌面CPU上,则有80亿颗晶体管可以被用在CPU模块上,你说谁更强?所以,从功能性上就注定,手机SOC中的CPU永远不可能真正超过同时代的顶级CPU。

02.板载面积所限。众所周知,一块芯片的综合性能和它内置的晶体管数量是有直接关系的,芯片工艺的进步本质上就是为了在相同的体积下放入更多的晶体管。但是大家千万不要忽略芯片体积对于晶体管数量的制约因素。下图分别是PC上的CPU和骁龙888的实物图对比,一块电脑上的CPU封装面积大概就有半个手掌那么大,而手机SOC的封装面积一般都在1平方厘米左右,也就是长宽都在1cm左右,和电脑上的CPU差距极大。

具体罗列一下数据:根据测算,i7 11700K的核心面积达到了270平方毫米,而与之对比,苹果a14板载面积仅为88平方毫米,单论板载面积,i7 11700K是苹果A17的三倍。而工艺的进步并不能完全抵消在板载面积上的巨大差别。如下图所示,采用落后的12nm工艺的英伟达 RTX 2080的晶体管数量达到了186亿颗,而目前采用最新,最强的5nm工艺所生产的手机处理器——苹果A15的晶体管数量也才刚刚达到150亿颗,差距依旧明显。

手机芯片之所以对于工艺的要求更苛刻,主要还是因为其宿主本身的体积不可能无线放大所致,因为手机的体积就那么大,芯片的板载面积越大,手机厂商就不得不使用更大的主板来放置它,这样的结果会带来两个后果——手机体积的增加。那么大家想象一下,你会用一款屏幕超过8英寸,厚度超过1.2cm,重量超过250g的手机么?手机毕竟是一个无源的手持设备,对于尺寸会更加敏感。

与之相对,电脑芯片则没有这种限制,可以随意地发挥,如上图所示,RTX2080的板载面积达到了惊人的754平方毫米,是A14的8倍,其中差距可见一斑。03.功耗限制。骁龙888被誉为一代大火龙,然而他的TDP功耗也不过13-15W左右,而这已经是移动SOC的极限水准。而与之相比,桌面级的CPU和显卡的功耗就要高得多了,英特尔最新的I7 12700K的PL1功耗为125W,PL2功耗则达到228W,远比骁龙888高得多,而且这还仅仅只是一枚CPU的功耗(核心显卡的功耗忽略不计),如果再加上显卡的功耗,至少可以达到400W左右的功耗。

高功耗带来的就是高耗电,我们具体来算一下,假设一台手机配备的电池容量是6000毫安时(这已经是目前手机行业最大的电池),也就6安时的电池,手机锂电池的电压普遍为3.7W,那么根据功率等于电流乘以电压即N=IU的公式来换算,400W每小时所耗的电流等于400/3.7=108A(不考虑电池放电量),每分钟的耗电量为1.8A,也就是说,6000毫安时的电池只能供这套设备运行约三分钟,这样的手机有人用么?此外还有发热的问题,功率越大,发热越高,15W的骁龙888都让手机厂商苦不堪言,更何况是几百瓦以上的芯片?手机直接能融化了。


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