在Android系統(tǒng)生態(tài)中，單純的處理器（CPU+GPU）性能并不能決定最終的用戶體驗，其背后還涉及到網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)和應(yīng)用層面的優(yōu)化（如各種游戲、網(wǎng)絡(luò)加速引擎）、多核調(diào)度能力以及安全設(shè)計。接下來，我們就再來探秘一下SoC中其他構(gòu)成單元的作用。

硬核科普！為啥說SoC的性能取決于架構(gòu)和工藝？

Modem——網(wǎng)絡(luò)先鋒

PC要想無線上網(wǎng)需要安裝無線網(wǎng)卡，但在手機(jī)SoC領(lǐng)域，“無線網(wǎng)卡”（基帶，又稱調(diào)制解調(diào)器或Modem）則是SoC芯片內(nèi)部的組成部分之一，它將決定一款手機(jī)所支持的網(wǎng)絡(luò)制式以及上網(wǎng)、下載速度。

可集成可外掛

Modem并非SoC的必選項，芯片商可以根據(jù)產(chǎn)品定位，選擇將Modem直接集成進(jìn)SoC，或是以獨(dú)立芯片的形式，與SoC一起焊在手機(jī)的主板上。

比如，高通驍龍855就直接集成了驍龍X24 Modem，而驍龍865則取消了內(nèi)置Modem設(shè)計，需要搭配額外的驍龍X55才能聯(lián)網(wǎng)。

相對來說，直接集成Modem的SoC可以節(jié)省主板空間，在能耗方面的表現(xiàn)更好。

2020年，新款手機(jī)都會搭載5G SoC，即集成或外掛支持5G的Modem。

有關(guān)5G SoC的網(wǎng)絡(luò)性能對比，以及影響它們最高速率的因素，感興趣的朋友可以《都是5G網(wǎng)速最多差3倍！毫米波到底是個什么鬼？！》這篇文章。

和Modem一樣，SoC的Wi-Fi和藍(lán)牙模塊也能選擇直接集成在SoC，或是通過外掛芯片的形式實現(xiàn)。

比如，驍龍855就直接集成了Wi-Fi和藍(lán)牙單元，而驍龍865則需要外掛獨(dú)立的FastConnect 6800芯片，才能支持最新的Wi-Fi 6和藍(lán)牙5.1網(wǎng)絡(luò)。聯(lián)發(fā)科天璣1000+則是直接在SoC內(nèi)集成了Wi-Fi6單元的代表。

理性看待Modem性能

目前，三大運(yùn)營商對4G和5G網(wǎng)絡(luò)都采取了限速的策略，其中4G最高下行速率為300Mbps，而5G網(wǎng)絡(luò)也不過1Gbps。

這意味著，無論SoC集成或外掛的Modem性能有多強(qiáng)，短期內(nèi)都無法超過這個上限。

因此，在選購SoC和手機(jī)時，我們也無需太過在意Modem的最大理論速率，而是應(yīng)該把注意力放在它對5G功能的支持上，比如是否支持雙模組網(wǎng)、支持多少頻段、能否實現(xiàn)雙卡5G全網(wǎng)通等等。

ISP——成像關(guān)鍵

如今配備相同4800萬或6400萬像素傳感器的智能手機(jī)有很多，但它們拍照成像的實際效果卻存在很大的差距。

源于手機(jī)廠商方面的成像算法優(yōu)化屬于“軟實力”，SoC內(nèi)集成的ISP單元將決定“硬實力”。

ISP的意義

ISP即圖像處理單元，一款SoC能支持幾顆攝像頭，支持最高多少像素的傳感器、可以錄制多少分辨率和幀數(shù)（如8K/30FPS）的視頻、支持拍攝多少FPS的慢動作、是否支持HDR視頻，以及拍照成像的計算，都離不開ISP的支持。

換句話說，ISP規(guī)格越強(qiáng)，就支持更先進(jìn)的攝像頭，在搭配相同攝像頭時具備更好的成像底蘊(yùn)（不是絕對，成像算法需要復(fù)雜的軟硬協(xié)同，弄不好就變成了“負(fù)優(yōu)化”）。

ISP的命名規(guī)范

在ISP的命名中，高通驍龍的命名也許是最規(guī)范的，比如驍龍710集成的ISP單元型號為Spectra250、驍龍765為Spectra 350、驍龍865是Spectra 480，通過后綴數(shù)字我們一眼就能知道誰更強(qiáng)。

麒麟家族則喜歡用x.0標(biāo)注，比如麒麟980/麒麟810集成了ISP4.0，而麒麟990則升級到ISP5.0。聯(lián)發(fā)科的ISP更愛“堆核”，比如Helio G90系列集成了3核心的ISP，而天璣1000的ISP則擁有5個核心。

DSP——不再單純

DSP即數(shù)字信號處理器，它原本主要用于處理音頻信號，比如語音降噪、數(shù)模轉(zhuǎn)換和實現(xiàn)特殊音效等。只是，在高通驍龍家族中，DSP單元的作用得以進(jìn)一步升華。

熟悉又陌生的DSP

我們都知道DSP是SoC的組成部分之一，但在海思麒麟、聯(lián)發(fā)科和三星旗下SoC的結(jié)構(gòu)圖中，我們根本看不到DSP單元的影子。但是，在高通驍龍移動平臺中，DSP往往會被重點(diǎn)標(biāo)注，從驍龍660的Hexagon 680一路升級到驍龍865的Hexagon 698，后綴數(shù)字越大性能越強(qiáng)。

DSP的跨界應(yīng)用

隨著VR/AR應(yīng)用，以及AI人工智能的興起，高通賦予了DSP單元更多能力，其中就包括向量擴(kuò)展（HVX）和Tensor張量加速器。

沒辦法，驍龍SoC一直都沒有集成獨(dú)立的NPU單元，其主打的“高通人工智能引擎AI Engine”需要CPU、GPU、DSP、內(nèi)存、緩存等模塊協(xié)同作戰(zhàn)。而其他芯片商的SoC很早以前就引入了NPU模塊，所以無需讓DSP進(jìn)行太大的改變。

NPU——聰明靠它

2017年底，華為推出的麒麟970第一次引入了NPU（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器）概念，讓SoC也具備了更強(qiáng)的本地（端側(cè)）AI運(yùn)算能力（類似于“硬解”），執(zhí)行效率可以秒殺CPU的“軟解”。至此，NPU單元就與AI劃上了等號。

從麒麟970的單核NPU、麒麟980的雙核NPU，到最新的麒麟990 5G已經(jīng)集成了2+1三核NPU

無處不在的AI

最開始，AI主要還是用于拍照，比如取景時的智能場景識別功能，讓系統(tǒng)可以快速識別拍攝的物體和場景，并自動做出優(yōu)化調(diào)教。

隨后，AI功能逐漸拓展，從手持超級夜景、AI語音助手、AI游戲引擎、AI網(wǎng)絡(luò)加速、AI節(jié)能優(yōu)化、AI智慧識別、AI識圖翻譯......幾乎所有的應(yīng)用場景都離不開AI加速運(yùn)算。

因此，一顆SoC芯片如果沒有足夠的AI動力，都不好意思出門打招呼。

不一樣的AI單元

不同品牌的SoC，對AI單元的命名和實現(xiàn)方法略有不同，除了高通驍龍AI Engine引擎之中沒有獨(dú)立的NPU單元以外，聯(lián)發(fā)科在Helio P60/P90引入的NeuroPilot AI技術(shù)最早也是通過多個單元協(xié)同計算（APU+CPU+GPU，這個時期集成的APU并非單獨(dú)的硬件，它更像是驍龍DSP中全新集成的張量加速器）。

但從天璣1000開始，聯(lián)發(fā)科也推出了獨(dú)立AI處理器（APU3.0），這顆旗艦級SoC在蘇黎世AI中的跑分成績已經(jīng)可以超越麒麟990 5G。

三星從Exynos 9820開始在SoC內(nèi)部集成了獨(dú)立的NPU單元，最新推出的Exynos 980和Exynos 990集成的NPU單元性能也得以進(jìn)一步增強(qiáng)。

三星Exynos 980 SoC的構(gòu)成

需要注意的是，如今AI單元在手機(jī)日常的應(yīng)用領(lǐng)域還處于初級階段，它的重要性還遠(yuǎn)不如CPU、GPU和ISP，屬于錦上添花的存在。

其他——寂寞英雄

除了上述“知名”的單元，手機(jī)SoC內(nèi)還集成有很多功能模塊，它們雖然不太起眼，但背后承擔(dān)的任務(wù)也非常重要呢。

內(nèi)存/存儲控制器

我們都知道即將量產(chǎn)的LPDDR5內(nèi)存性能遠(yuǎn)勝當(dāng)前主流的LPDDR4X，而UFS3.0閃存的讀取速度也可以秒殺UFS2.1，但并不是所有SoC都支持這些最新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。以LPDDR5內(nèi)存為例，暫時只有驍龍865和Exynos 990有資格享用，麒麟990和聯(lián)發(fā)科天璣1000只支持到LPDDR4X。

協(xié)處理器

很多SoC內(nèi)都集成有一個名為“協(xié)處理器”的單元（如高通驍龍SoC內(nèi)集成的Sensor Hub、麒麟980內(nèi)集成的i8），它們大多采用更加省電的ARM Cortex-M系列架構(gòu)打造，作用是輔助CPU，用于對加速感應(yīng)器、陀螺儀、指南針和全新氣壓計等傳感器進(jìn)行7×24小時不間斷的檢測、統(tǒng)計、再加工，可讓你安心進(jìn)行計步、開啟GPS定位等功能而不必?fù)?dān)心耗費(fèi)電力。

安全模塊

得益于更加方便的移動支付，很多用戶都已經(jīng)習(xí)慣了“無現(xiàn)金消費(fèi)”。然而，誰來確保手機(jī)內(nèi)隱私數(shù)據(jù)和支付相關(guān)認(rèn)證的安全？為了解決這一問題，很多SoC都開始集成專用的安全模塊，比如麒麟芯片內(nèi)置的inSE安全芯片、驍龍芯片集成的SPU安全處理器等等。

它們的作用，就是可以將人臉識別、指紋信息、ISP、DSP、內(nèi)存等所有參與模塊生成的安全數(shù)據(jù)都保存在本地而無需上傳云端，從而最大限度提升系統(tǒng)安全性。

其他模塊

SoC中還集成有顯示、音頻和視頻單元，它們會影響手機(jī)能使用多少分辨率的屏幕、支持哪些格式的音頻/視頻編解碼。此外，一款手機(jī)所能兼容的快速充電技術(shù)，也受到SoC內(nèi)某些單元的牽制，比如驍龍710僅支持QC4快充，而驍龍675卻能支持效率更高的QC4+。還好，這些單元模塊對SoC的性能幾乎無影響，我們只需簡單了解即可。