骁龙品牌史记:一步一个脚印 15年的积累非同小可

历史上,一般称2007年是移动时代的开始,因为那一年发生了两件深刻影响人类发展轨迹的事情:2007年年初,苹果发布了元祖iPhone;同年11月,高通发布了第一代骁龙芯片。它们成为分割PC和移动时代的界碑,新时代的序幕缓缓拉开。

“高通骁龙”是已经被载入史册的名字,它是移动时代的最大功臣,可能没有之一。高通骁龙贯穿了整个安卓阵营的发展历史,所有具有里程碑意义的安卓旗舰,里面都有一颗“骁龙的芯”。

 

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  高通骁龙芯片,是当今所有安卓旗舰的共同点。高通在技术和体验上优势,犹如不可逾越的鸿沟,把安卓移动平台分为两种,一种叫骁龙,一种叫其他。

“史前时期”

故事要从移动电话诞生之初说起,移动网络经历了从频分复用的NMT、AMPS到GSM、CDMA,再到3G/4G/5G的多代演进,移动设备也经历了从“大哥大”到非智能机,再到智能机的脱胎换骨。

贯穿这么多年,“买手机就是买SoC”的老话依然适用。SoC是包括CPU、GPU、ISP、调制解调器等多个组件的核心元件,调制解调器让手机“永远联网、永远在线”,而CPU和移动操作系统让智能手机上能跑各种应用,它们共同组成了移动时代的基石。

在现代智能手机概念雏形形成之前,高通就已经开始布局了。因为面对的是从未有人探索过的全新领域,高通“只能”全部自研:

1. 2005年,高通首个自主CPU构架“Scorpion”发布,它是以后名震天下的Krait架构的前辈;

2. 2006年,高通首个SoC片上系统发布,延续至今的Hexagon DSP也在此时一同面世;

3. 而意义重大的2007年,现在已经几乎无人不晓的“骁龙”系列芯片发布。此时距离初代Android系统发布,还有1年。

从那时开始,这15年间,高通几乎每年的新SoC,都会带着新的制程、新的CPU、GPU和调制解调器亮相。初代骁龙成为一切的原点,见证着移动SoC性能的指数爆炸式飞涨。

骁龙S1-S4系列:2007年到2011年的蛮荒时代

 

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HTC HD2 ↑

1. MSM7225/7625,诞生在移动SoC还没GPU的时代,高通就带来了3G网络的支持,而被国内3G元年的2009年,还是2年之后的事情;

2. QSD8250/8650,从它们开始,骁龙就已经是旗舰御用,CPU和GPU都是自主架构,这里同样是Android最强GPU Adreno系列开始的地方。它们巨大的用户基数,也造就了初代“刷机之王”HTC HD2的辉煌;

3. 骁龙S2系列包括MSM7230/7630、APQ8055、MSM8255/8655。在这一代,骁龙调制解调器的前身“Gobi系列”面世,后者是首款同时支持3G和LTE的调制解调器。而那一年,是2011年;

4. 2010年的骁龙S3系列,虽然是时间跨度最短的一代,但当中的MSM8260/8660和APQ8060,使用了高通的首个双核CPU架构,安卓阵营随后开始维持数年的核心竞赛。如果说SoC型号不容易唤起回忆的话,那搭载骁龙S3的惠普TouchPad、三星Galaxy S II LTE、HTC Evo 3D、LG Optimus LTE、初代小米手机,估计还能唤起不少人的回忆;

5. 骁龙S4是最为庞大的一代产品线,旗下细分为Play、Plus、Pro、Prime四个子系列。此时4核CPU出现,Krait架构接替Scorpion架构,其在2012年就已经有2MB的L2缓存。而搭载骁龙S4的初代Moto X、LG Optimus G、太子Nexus 4、小米2都成了无数玩机人士难以忘怀的经典。

骁龙800系列:向8核64位迈进

 

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  2013年,高通启用了新的命名和划分方案,包含骁龙200/400/600/800四阶定位:

1. 初代骁龙800,根据有无调制解调器,分为APQ/MSM系列,包括8074/8274/8674等一些列产品。此时已经有LPDDR3内存、eMMC 5.0支持,以及随后统一快充市场的QuickCharge 2.0快充,大量现在都广为人知的技术规格在当时定型;

2. 之后的骁龙801和骁龙805,不停改进工艺并提升频率。骁龙805创下了不可思议的2.7GHz超高率记录,并一直维持到2018年才被骁龙845打破。而其内存带宽已经高达25.6GB/s,为以后的4K屏做好了准备。同时,第三代Gobi LTE调制解调器加入对LTE-Advanced(4G+)以及全网通的支持,逐步终结国内消费者需要根据运营商选择机型的历史,并为后来统一制式打下了硬件基础。

3. 2014年的骁龙810/808,核心数分别增长到6核和8核,并成为安卓阵营首批进入64位时代的产品。当时的Hexagon V56 DSP和Spectra ISP已经支持5500万像素的摄像头。也正是这时候,高通启用了骁龙X系列LTE调制解调器的命名,同年速度就达到LTE Cat.9(450Mbps)级别。其规格之领先,以致于5G到来之前,国内运营商根本就没用满过。

骁龙820到骁龙855:异构化与多平台发展

从这个时期开始,高通把骁龙的定位扩大为“移动平台”,并开始了异构化计算平台的尝试。

 

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骁龙835架构图↑

1. 2016年初的骁龙820,其第三代Kryo架构是安卓阵营绝无仅有的2+2巨核路线,引入了“CPU+GPU+DSP”的异构AI构架。同年Spectra 180 ISP和Hexagon 680 DSP横空出世,夸张的吞吐量已经提前为后面的计算摄影打好了硬件基础;

2. 2017年的骁龙835,刷新了旗舰SoC的能效比记录,让安卓阵营旗舰的续航首次整体超越iPhone,当时的X16 LTE调制解调器就已经迈进1000Mbps大关。这一代引入了机器学习和VR等大批新属性,并开始向笔记本领域拓展,QC4/QC4+快充也在此时诞生。骁龙835的领先,也让搭载它的小米6、Galaxy S8等机型无比“长寿”;

3. 骁龙845作为2018年旗舰标配,晶体管数量达到53亿,Kryo 385 Gold架构的频率冲上了2.8GHz,Adreno 630的性能也达到了737GFLOPS,Spectra 280 ISP最高支持1.92亿像素摄像头,这一代还引入高通自己的aptX HD蓝牙标准;

4. 在2019年的骁龙855上,高通首次在CPU使用1+3+4架构,GPU性能冲破了1000GFLOPS大关。此时移动游戏大火,骁龙845首发了Snapdragon Elite Gaming解决方案,开始提供全局统筹的游戏体验,并支持PBR物理渲染等一系列技术。

“近代”的骁龙:依然是旗舰的代名词

1. 随后就是大家熟悉的骁龙865。作为2020年旗舰,它的规格至今依然主流。骁龙865的晶体管数量达到103亿,基于A77的Kryo 585架构在IPC上再上了一个层级,Adreno 650更是凭借超强的能效比,在随后的骁龙865+和骁龙870上不提地提升频率,FP32性能从1200GFLOPS一直飙到1370GFLOPS,并集成独立的安全模块SPU;

2. 老朋友骁龙888就无需赘言了。2021年御用旗舰芯,CPU部分有安卓阵营久违的超大核X1,4MB三级缓存,CPU性能提升25%,GPU提升35%。其为移动端带来了以往端游才有的VRS可变着色率技术,第六代AI引擎更是性能暴涨50%,达到26TOPS,集成X60 5G调制解调器,支持100W级别的QC5快充。

 

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  时间来到2021年底,高通启用了全新的命名方式,传闻中的骁龙895,最后以“全新一代骁龙8 ”的身份登场,Adreno GPU也不再使用数字后缀。

新骁龙8,带来了近年最大的CPU架构革新,超大核、大核和小核全部更新为Armv9指令集,X2超大核频率冲上2.995GHz,6MB L3缓存+4M SLC缓存。而更可怕的是,这一代的GPU性能暴涨50%以上,把GPU性能代入了另一个次元。

给游戏玩家的情书:Snapdragon Elite Gaming

现在回看骁龙,它已经是拓展到平板、PC、XR设备、可穿戴、物联网、汽车等多个领域的计算平台。

经过多年发展,用户最关心的游戏、音频、音响、连接的子模块,都已经发展壮大,催生出Snapdragon Elite Gaming、Snapdragon Sound、Snapdragon Sight、Snapdragon Connect等不同的技术矩阵,共同组成高通骁龙旗舰体验重要核心。

面对疯狂增长的游戏需求,高通在骁龙855时代推出了系统级的游戏体验解决方案Snapdragon Elite Gaming,把强大Adreno GPU性能、触控、音频、连接等原来独立的部分进行深度融合优化。

 

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  骁龙855上的初代Snapdragon Elite Gaming就引入了端游上的基于物理渲染(PBR)技术,大幅提升光照效果和纹理质感,让其在比原神更可怕、更偏重GPU的“烤机游戏”《光明山脉》中,可以展现真正逼近端游的画面效果。

而CPU、GPU、AI引擎多模块的混合调用,aptX Adaptive 和 Qualcomm Aqstic音频、Vulkan 1.1支持、4K TV Out、防作弊拓展程序等技术特性都早在此时就引入了。

骁龙865上的第2代Snapdragon Elite Gaming大幅提升了帧率和HDR效果,带来90/120/144FPS高帧率支持、有True 10-bit HDR和Adreno HDR快速混合技术,有端游级正向渲染技术进一步强化粒子渲染效果。

而一年后的第3代Snapdragon Elite Gaming,在骁龙888上带来又一个端游级的特性——实时可变分辨率渲染技术(VRS),后者能对非视觉焦点内容的进行混合着色,大幅提升能效比,并且不会牺牲画质。此外也有降低触控延迟的Game Quick Touch等众多特性。

而在全新一代骁龙8上,第4代Snapdragon Elite Gaming如期而至。50多项优化中,包括把VRS升级为VRS Pro,开发者能基于屏幕位置自行控制渲染分辨率,并支持同样是端游级的立体渲染技术。此时的Snapdragon Elite Gaming能把音频任务分配到Hexagon DSP上,并已经有空间音频的支持。

此外,高通还发布了Snapdragon Game Toolkit(骁龙游戏工具包),让开发者可以更好地利用此前的游戏成果和示例代码。

别无分店的Snapdragon Sound、Snapdragon Sight和Snapdragon Connect

在游戏之外,声音、影像、连接等重要功能上,高通都有大量“只此一家别无分店”的技术特性。

 

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  在2021年初,高通发布Snapdragon Sound骁龙畅听品牌,希望整合一系列音频的软硬件技术,提供更强的无线音频体验。和“蓝牙无音质”的刻板印象相反,Snapdragon Sound当中的Qualcomm Aqstic DAC能支持高达32-bit 384kHz的PCM格式和DSD格式。

而引入aptX Lossless技术后,aptX Adaptive能根据环境在140Kbps到1Mbps之间调整传输速率,实现最高24-bit 96kHz高清音频传输和最低89毫秒延时,并有16-bit 44.1kHz CD无损音质支持。此外高通主动降噪(ANC)技术、aptX Voice超宽带语音等幕后型的技术,其实都是Snapdragon Sound的一部分。

另外,LE Audio特性的引入,也让全新一代骁龙8可实现广播音频、立体声音频录制和游戏语音同步回传等功能。

在作为厂商必争之地的拍照部分,Snapdragon Sight是刚划分出来的影像技术方案。在新骁龙8上,移动端首个18bit ISP就是Snapdragon Sight的一部分,前者每秒吞吐的像素数量达到惊人的32亿,能单次拍摄2亿像素的照片或同时拍摄3张3600万像素的照片,大幅提升成像速度的同时,也是多帧合成的核心硬件基础,让其超级夜拍模式从前代的5帧堆栈,暴力提升到30帧堆栈。

而视频方面,新骁龙是首款支持8K HDR视频拍摄的移动平台。10亿色HDR10+的视频规格,怕是5、6年内都是完全溢出的级别。但最有趣的是,肯定是新加入的低功耗ISP,它能全天候在线,持续提供人脸检测等各种AI支持。

而最后要说的Snapdragon Connect连接部分,更加是高通的主场。新骁龙8上的X65 5G调制解调器是全球首个符合3GPP Release 16规范的5G解决方案,下行峰值速度已经冲到了10Gbps,上传峰值3Gbps,比很多5G产品的下行都快。

而从骁龙865开始独立的连接子系统FastConnect系列,即便是当时的FastConnect 6800,也有蓝牙5.1、Wi-Fi 6、60GHz Wi-Fi(10Gbps)支持。在新一代骁龙8上的FastConnect 6900(同代的还有FastConnect 6700),除了蓝牙5.2,也支持Wi-Fi 6E,速度直接就是封顶的3.6Gbps。

总结:无敌是最寂寞

 

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  在最新的半导体企业专利质量与专利规模统计中,高通以极为庞大的技术储备,成为半导体行业中的一极。

骁龙移动平台从出生那天就拿着“龙傲天”的剧本,iPhone发布前2年就已经有自研CPU架构,随后Scorpion、Krait、Kryo架构一路走来。而GPU和调制解调器就更加过分了,Adreno GPU从最开始到现在就一直是安卓最强,骁龙X系列调制解调器更是从未受过威胁,孜孜不倦地刷新4G、5G时代每个节点的速度。

 

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高通七位创始人,右三是艾文·雅各布博士↑

高通与众不同的商业模式,让它能在技术上一路狂奔。回顾骁龙系列历史,会发现它经常会做出领先数年的硬件特性,它和其他友商的“竞争”从来都不在同一层面上。

高通创始人艾文·雅各布斯老爷子,在回顾创立高通的经历时说道:“当时我们没有商业计划,在头6个月时间里,我们想出了不少点子,这些点子也让我们一直忙到了现在。”骁龙的强,或许从高通创立之时就已经被定调了。

(本文内容转载自雷峰网)

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