手机芯片温控功耗简评,联发科CorePilot优势明显
已近年底,各地都迎来了大范围的降温。在移动终端用户圈中每年都流传的一个“季节性”话题又冒了出来。“天冷了,手好冻,怎么办?”“很好办耶,拿出你的手机,打开跑分软件,放在手中循环跑分,保证一会儿就暖和起来~”
当然这只是一个玩笑,但也从侧面反映了手机发热已经在大家脑海中形成了一个根深蒂固的印象,但换个角度来想,其实大家关注手机的发热问题不无理由,毕竟当下智能手机在生活中的作用越来越大,其核心早已经由单纯的通讯变为“随时通联”,并且手机运算也从单纯的单核1GHz发展到多核多架构,甚至可实现最高3.0GHz的主频,性能飞速提升的同时也带来了一些问题,其中最显著的就是功耗和发热问题,所以用户对手机设备的稳定性提出了更高的要求。
事实上影响手机发热的问题其实有很多,但CPU作为代表手机性能的核心模块,它很大程度上会直接影响手机的温控问题。但如何解决手机处理器的性能运算与功耗发热这两者的问题?当然上游芯片IC厂商以及在为之不断努力,从目前来看,降低手机处理器功耗和减少发热的方法在传统方式上大概有三种。
1.主动降频
现在的手机处理器为了满足厂商的营销需求,官方标注的CPU主频从 1.0GHz 到 2.8GHz 都有,甚至未来手机主频还会继续往上提升。当然主频持续提升的目的自然是为了进一步发挥CPU的性能。不过在其他因素不变的前提下,单纯的提高高主频必然会导致更高的功耗,所以又想要提升主频,又不想手机功耗太大,其中一个简单粗暴的方法就是在实际使用中把CPU的主频做降低处理,也就是所谓的“降频”。
举例来说,某手机CPU的最高主频可以达到 2.5GHz,但实际上在 2.5GHz满频状态下运行的使用场景和时间都十分有限,大部分只在跑分以及运用大型应用或游戏的特定功能时,并且这个性能和功耗峰值维持的时间也是十分有限。所以在大多数的时间下,例如聊天、邮件、通信等,这颗CPU只会在较低的主频下运行,毕竟这些使用场景对性能的要求相对较低,所以通过 CPU 内部的控制程序在保证用户体验的前提下,把CPU主频降到一个较低的水平是目前降低功耗较常见的做法。
当然,这种主动降频的方式固然能够在短时间内大幅度的降低功耗和发热,但所带来的用户体验滑坡也是“立竿见影”。试想下,当用户正在激烈的进行“吃鸡”、王者荣耀这一类的游戏时,处理器正火力全开,可是突然因为过热而达到了频率的阈值,所以有可能我们在游戏的关键时刻,处理器不得已进行降频,而随之也带来游戏画面的卡顿丢帧,这是多么让人丧气的事,所以单纯的降频方式并不能给用户完美体验。
2.更先进的制程工艺
相比于降频,通过改善制程工艺带来的性能和功耗红利则好得多。简单来说,移动CPU(处理器)就是由不同材料制成的许多 “层” 堆叠起来的电路,里面包含了晶体管、电阻器、以及电容器等微小元件。这些元器件之间的间距越小,可以排布在整颗芯片上的元器件就能更多,而晶体管之间的电容也会更低,从而提升它们的开关频率。由于晶体管在切换电子信号时的动态功率消耗与电容成正比,所以拥有更大的元器件排布可以在速度更快的同时,做到更加省电,而制程工艺的提升就是增加元器件排布的数量。
所以靠着制程工艺来扼制处理器功耗的方式是目前业内公认的做法,这相比降频来说也靠谱得多,毕竟是从硬件方面去实现的优化。不过它也有着经典的“翻车”案例,例如业界无人不知的高通“火龙810”来说,在当时高通公司拿出了公版的顶级大小核心方案,使用了4个A57大核和4个A53小核的架构,但是却糟糕的选择了当时台积电的20nm制程工艺,而当时台积电的工艺还不足以应对这种规格的处理器设计方案,导致其温控问题备受吐槽。
所以不够先进的工艺以及“过于高烧的反应堆”导致此类SoC一用起来就发热不止,并且一发热就直接导致大核心的关闭,用户使用卡顿感随之而来。但关注手机芯片行业的应该都知道,制程工艺对于整个芯片行业来说,目前还是一个相对紧张的资源。每年顶级制程工艺产能都被苹果这样的巨头独占了,其他芯片公司只能进行“排号”,并且还要负担巨额的成本费用,所以选择对的制程工艺也是个技术活。
3.新的自主调度方式
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