技术决定未来走近这些全新的5G SoC

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　　当前通讯产业最热门的话题莫过于5G技术，虽然目前5G技术无论是在应用还是网络覆盖上都远称不上成熟，但完全不妨碍这一注定会影响全行业甚至全社会未来发展方向，改变人们生活方式的技术快速成长。2020年将是5G技术大规模应用的一年，这其中5G SoC的发展是决定5G技术应用普及的关键一环。因此在专题一开始，我们会先走近各大上游厂商为5G技术推广而准备的这些全新产品，也许在2020年你购买的设备中，就会出现它们的身影。
　　5G时代在2020年终于呼啸而至，从2019年下半年开始，市场已经涌动起5G技术普及的热潮，消费者也迎来了越多越多相关产品，这其中包括了5G通讯环境的布设、5G相关应用以及大家更为熟悉的5G Soc和5G手机的上市等。从目前情况来看，已经推出相关移动芯片的主要厂商包括华为、高通、三星和联发科，推出相关手机、移动设备的厂商就更多了。下面，我们将选取其中最具代表性的产品进行介绍，让大家更清楚地了解其特质。
　　极速先锋 华为麒麟990 5G
　　作为全球移动芯片研发实力很强的厂商之一，华为在2019年9月的发布会上带来了集成5G基带的5G SoC——麒麟9905G。在发布后没多久，它就搭配全新Mate 30 Pr0 5G版本手机一起销售了。不仅如此，麒麟990 5G还是全球首个支持SA/NSA双模的移动芯片，因此市场关注度颇高。
　　首个内置5G基带的移动芯片
　　麒麟990 5G是全球首个采用了集成方式布置基带和AP单元的移动芯片，同时也是全球首个集成5G基带的移动芯片。在产品实现上，麒麟990 5G的基带和处理器部分集成在一颗芯片上，采用台积电7nm工艺制造。这样的做法在技术实现上具有一定风险，主要是基带模块会使用一部分模拟电路，而处理器部分则大量采用数字电路，在制造上模拟电路和数字电路需要不同的工艺和处理，这在成熟的制程工艺上处理比较容易，但是对于7nm并且采用了EUV技术制造的麒麟990 5G而言，需要冒一定风险。好在从实际产品来看，华为和制造商在这一部分的配合不错，很好地避开了新工艺早期的“雷区”，取得了很高的晶体密度。
　　目前5G基带的复杂程度同时带来了芯片面积的增大。即使是采用最新并使用了部分EUV工艺的7nm制程，麒麟990 5G的整体芯片面积依旧超过了100mm2。不过，集成式所需要的PCB面积还是小于分离式外挂基带，并且在热量控制和功耗方面也有一定优势。根据相关透视图显示，麒麟990 5G虽然采用集成基带设计，但是基带有可能依旧采用了两部分，其中4G和以下制式的基带位于芯片下部中央，5G基带则被放置在芯片的右下侧，和4G基带部分存在明显的分隔。目前这种说法尚未得到华为官方确认，但是也从一个侧面反映出5G基带设计之难。
　　作为一款集成基带的产品，麒麟990 5G很难做到“大包全”，考虑到芯片规格和实际使用，华为也在基带所支持的规格上有所取舍。比如麒麟990 5G的基带在5G方面只支持厘米波，也就是Sub-6GHz规格，不支持毫米波模式，因此其最高下载速度为2.3Gbps，上传速度为1.25Gbps。在5G网络的模式方面，麒麟990 5G也是首个支持双模SA/NSA（独立组网/非独立组网）的5G SoC。
　　达芬奇NPU登场 华为自研架构浮出水面
　　除了基带部分引发了关注外，麒麟990 5G在其他地方的设计也颇为引人注目。在CPU架构方面，华为选择的是经过自己优化改进后的Cortex-A76搭配Cortex-A55，架构采用的是华为之前在麒麟980上就已经使用过的“2+2+4”模式，也就是将处理器核心分为三组，其中两个基于Cortex-A76架构的高性能核心运行频率可达2.86GHz，剩余两个基于Cortex-A76架构的中等性能、高效率核心的运行频率为2.36GHz，4个基于Cortex-A55设计的节能小核心运行最高为1.95GHz。GPU方面，华为选择了ARM的Mali-G76 MP16，运行频率为750MHz，这也是有史以来华为采用的规模最大、性能最强的GPU模组。
　　除了CPU和GPU外，麒麟990 5G的最大技术亮点在于其AI计算能力得到了大幅度加强。麒麟990 5G在NPU也就是神经处理单元上采用了自研的全新达芬奇架构，华为宣称其整体性能相比业界其他类似核心高出6倍以上，除了NPU大核心外，华为还在内部设计了一个NPU微核，用于那些对性能要求不高但需要AI加速的场合，以提高整个处理器的能耗比。为了更好地利用NPU，华为在软件上也下了很多功夫，新NPU支持超过300个AI算子，支持90%的开源模型，软硬件双加速，整体效率不错。实际测试显示，麒麟990 5G借助强大的AI计算能力，能够实现视频动态画面人物和背景实时剥离并替换处理的工作，这在之前的产品上是难以实现的。
　　总的来说，麒麟990 5G作为最早上市的5G SoC，其整体设计和取舍都比较恰当，虽然在CPU架构上没有使用最新版本，但是总体性能依旧可圈可点。尤其是集成5G基带的设计，带来了较小的芯片面积，也使得应用它的移动设备能有比较宽裕的空间布置其他硬件，值得称赞。
　　抢占5G高地 三星Exynos 980
　　作为全球移动处理器、通讯设备的巨头之一，三星也在5G时代频频发力，希望加强自己在移动计算市场的地位。在2019年9月，三星就宣布了全新Exynos 980，不過这次属于纸面发布。直到2019年最后两个月，才陆续有采用Exynos 980的手机新品上市，像是近期发布的vivo X30系列手机就是采用Exynos 980，提供对5G支持的代表机型之一。
　　实用至上 Exynos 980定位中端
　　在Exynos 980发布时，三星曾宣称其为全球首款采用全新Cortex-A77架构的移动芯片。从整体设计来看，Exynos 980采用了“2+6”的架构，其中两个大核心为Cortex-A77架构，六个小核心采用的是Cortex-A55架构，大核心最高频率为2.2GHz，小核心最高频率为1.8GHz，较低的频率使得这个处理器性能受到一定限制。此外从目前移动芯片的定位来看，一般类似“2+6”的八核方案多用于主流机型，高端机型大多采用“4+4”或者“2+2+4”的方案。工艺方面，Exynos 980采用的是三星8nm LPP工艺，应该是10nm工艺的深入改进版本，与其定位相符。 　　最强5G基带处理器之一 X55基带
　　本次高通在骁龙865设计上采用了基带和应用处理器分离的设计，并没有像之前数代处理器那样进行集成融合。与之搭配的骁龙X55基带是全球首款商用的从基带到天线完整的5G解决方案，其最高下载速度可达7.5Gbps（毫米波状态，实际Sub-6G连接时下传性能为2.3Gbps），最高上传速度为3Gbps，是全球目前性能最强、规格最全面的5G基带芯片之一。其主要特性包括支持全球所有关键地区的主要5G频段、支持毫米波通讯、支持6GHz以下的TDD和FDD频段，并且还带来了对NSA和SA两种模式的支持以及动态频谱共享、多SIM卡等技术。此外，骁龙X55还提供了对WiFi-6、蓝牙5.1技术的支持。另外在节能方面，骁龙X55带来了5G节能通讯技术、智能传输技术以及信号增强技术等一揽子辅助通讯技术，在很大程度上提高了芯片的易用性。
　　集成5G基带 高通骁龙765系列瞄准主流市场
　　除了在旗舰产品上布局，高通也推出了针对主流市场的骁龙765/765G。可不要小看它们，这两款定位中端的产品其实在工艺、基带集成等方面有着不少值得我们关注的地方。
　　在5G方面，骁龙765/765G与“大哥”骁龙865最大的不同在于它们采用了集成5G基带的方式，而后者是分离式设计。这也让骁龙765/765G成为高通首个原生集成5G基带的移动芯片。骁龙765/765G集成的是高通第二代5G基带骁龙X52。在大家最关注的5G速度上，其5G下最高下载、上传速度分别可达3.7Gbps、1.6Gbps，4G下最高的下载、上传速度则是1.2Gbps、210Mbps。骁龙X52和骁龙X55一样，也支持5G PowerSave、SmartTransmit、Signal Boost、宽带包络追踪等一系列5G技术。同样的，骁龙X52也支持所有关键地区和主要频段，包括5G毫米波和6GHz以下频段、SA和NSA组网模式、TDD和FDD、动态频谱共享（DSS）、全球5G漫游、多SIM卡等，基本上就相当于一个低速版的骁龙X55。
　　不只是5G，骁龙765/765G在其他方面也进行了同步升级。骁龙765/765G采用三星7nm EUV工艺制造，采用全新的八核Kryo 475处理器，“1+1+6”的架构。配置1颗2.4GHz的超级大核，1颗2.2GHz的性能核心，6颗1.8GHz效率核心。GPU部分则采用全新的Adreno 620，得益于和骁龙865相同的架构，以骁龙765G为例，它相较骁龙730的图形运算性能提升接近40%。在曼哈顿3.0离屏测试中，骁龙765G比骁龙730提升38%。在曼哈顿3.1離屏测试中，提升则达到35%。而在负载更大的Car Chase离屏测试中，骁龙765G提升34%。这里就要提到骁龙765和765G的不同。骁龙765G是基于骁龙765打造，“G”意味着Gaming，是骁龙7系列的高性能版本。总体来说，骁龙765G不仅拥有强大的5G和AI特性，游戏性能也更强。从频率来看，骁龙765的CPU频率最高2.3GHz，骁龙765G提高到2.4GHz。其AI性能高达每秒5.5万亿次运算（5.5 TOPS），在增强的Adreno GPU的支持下图形渲染速度提升达10%。
　　骁龙765/765G都拥有第五代AI引擎，Hexagon张量加速器的速度是前代的2倍，显示方面支持120Hz刷新率，内存支持双通道LPDDR4X-2133，最大容量8GB，快充支持QC4+/QC AI，卫星定位导航支持北斗。而在拍照部分，它们能支持长焦、广角、超广角镜头，可以拍摄1.92亿像素照片，录制超过10亿色4K HDR视频以及720/480fps慢动作视频。另外它们可搭配FastConnect 6200无线模块，支持Wi-Fi 6、蓝牙5.0，前者支持2.4/5GHz双频、最高80MHz通道、MU-MIMO、WPA3，后者支持TrueWireless、aptX Adaptive。
　　如果说骁龙865是高通负责向外“秀肌肉”，拉高整个行业上限的产品，那么骁龙765/765G则是高通为了全面推广5G技术而诞生的产物，相信未来会有更多消费者使用到采用这两款移动芯片的手机。
　　5G时代翻身之作 联发科天玑1000
　　作为2G、3G时代的霸主和4G时代的重要厂商，联发科的产品一直以高性价比受到关注。在5G时代，联发科似乎不再满足于以高性价比的形态出现在用户和市场面前，而是希望在5G元年拿出全新的创意产品，抢占高端市场。最终，我们看到了这款名为天玑1000的产品。从它的命名方式来看，天玑系列已经完全不同于联发科在4G时代规划的Helio曦力系列。而首款产品的规格和性能，也使得联发科更有底气在5G时代收获一个开门红。
　　下载高达4.7Gbps 集成5G基带的最强音
　　联发科天玑1000目前引起市场关注的主要原因是，它是一颗采用了高端处理器架构，并且还集成了5G基带的移动芯片。相比之下，华为麒麟990 5G的处理器架构仅为Cortex-A76，高通骁龙865没有集成基带，三星虽然集成了基带但整体产品定位中端。在天玑1000上，联发科实现了高端CPU、GPU架构搭配5G集成基带，堪称目前市场上集成5G基带移动芯片的最强音。
　　在天玑1000集成的5G基带方面，联发科采用了独特的设计方案，无论是基带面积还是能耗比，它相比目前市场主流方案都更小、更节能。根据联发科提供的数据显示，天玑1000的5G基带在功耗上相比竞争对手降低了49%，而性能却提升了2倍。另外，天玑1000的5G基带同时提供了对SA和NSA的双模式支持，这也是目前主流的方案之一。速度方面，天玑1000的5G基带最高下载速度可达4.7Gbps，最快上传速度则为2.3Gbps。尤其值得一提的是，这样的速度是在不支持毫米波方案，仅仅支持Sub-6GHz的情况下取得的，参考之前华为在5G基带上的设计，联发科可能提供了更大的频率带宽，才使得基带在Sub-6GHz下的理论最大下载速度翻倍。
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