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当28nm遇上Cortex-A72 骁龙652/650功耗表现是否过关

2016-07-14

  在过去Cortex-A57核心当道的年代,手机散热无法满足SoC要求,导致CPU降频,从而影响用户体验令人烦恼。所以当高通表示骁龙652/650采用28HPm工艺时,不少人担忧28nm工艺与最新的Cortex-A72架构结合起来表现如何。毕竟20nm都招架不住Cortex-A57,28nm遇上Cortex-A72会怎么样?可在骁龙652遇上16nm工艺、Cortex-72核心的处理器时,骁龙652上演了一场意想不到的逆袭。

  Cortex-A72:频率1.8GHz

  Cortex-A72是目前应用到手机SoC中性能最高的ARM Cortex A核心,也是三星、MTK、华为旗舰SoC所选用的核心,因此即使骁龙652/650的Cortex-A72最高频率为1.8GHz,性能仍有所保证。大家对于骁龙652/650采用28nm工艺而略表担忧,其它品牌即使不是采用最新14/16nm FinFET工艺,再不济也是20nm SoC工艺。骁龙652/650功耗问题是否能表现过关?

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  根据ARM官方信息,放心在Cortex-A72上使用28nm工艺吧。下图来自ARM官方信息图片, ARM在设计之初已把28nm工艺作为Cortex-A72标准工艺,在28nm工艺下其最高运行频率可达到2.0 GHz,此时比同样采用28nm工艺的Cortex-A15(@1.6GHz)功耗还要低50%,也比20nm工艺的Cortex-A57(@2.0 GHz)也要低20%左右。在骁龙652/650上高通选择了1.8GHz最高频率,从而令核心功耗更加可控。

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  此外骁龙652/650搭载4个Cortex-A53负责低负载任务,并集成Hexagon DSP低功率岛设计,专门负责语音、图像等任务。三者相辅相成保证整个SoC能以最高效率执行任务,从而减少功耗。

  实测如何?

  从理论上说,大家大可不必为骁龙652/650的功耗担忧,实际表现如何呢?下面我们使用vivo Xplay5与华为荣耀V8进行对比,前者采用骁龙652处理器,拥有4个Cortex-A72核心与4个Cortex-A53,后者采用麒麟955处理器,由16FinFET工艺制成,核心配置与骁龙652一样,但其Cortex-A72核心最高频率为2.5GHz。

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  首先是连续运行10轮3DMark Ice Storm Extreme ES3.1测试,此测试主要依赖CPU、GPU与内存性能,模拟运行大型3D游戏时智能手机的负载。在测试进行时,记录下手机背面最高温度与得分,环境温度为26℃,测试开始时手机背面最高温度约为31℃。

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  在第一轮测试开始时,Xplay5与荣耀V8表现非常相似,前者得分为891、后者875,机背温度一致;随着测试深入,两款手机表现大相径庭,Xplay5得分一直维持在890分左右,温度缓慢提高,最高温度在37.0℃止步。荣耀V8得分整体呈走低趋势同时出现反复现象,在第4、5、10轮测试得分仅有590分左右,成绩下跌超过3成,机身背面最高温度为37.4℃。

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  (第7轮3DMark测试,左Xpaly5,右荣耀V8)

  不得不说,二者表现完全出乎意料之外,麒麟高制程16nm处理器在长时间高负载测试中却难敌28nm处理器,为何会出现这种状况呢?上图是3DMark监视器数据截图,提供了CPU在整个测试过程中的频率变化情况,从图中可见Xplay5 CPU最高频率依然维持在1.8GHz,而荣耀V8 CPU的主频却因为负载过高而降低到接近1.6GHz水平,远低于2.5GHz,难免得分降低。

  当28nm遇上Cortex-A72 骁龙652/650功耗表现是否过关? 当28nm遇上Cortex-A72 骁龙652/650功耗表现是否过关?

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  (第10轮3DMark测试,左Xpaly5,右荣耀V8)

  到了第10轮测试中,Xplay5 CPU频率曲线与第7轮相似,荣耀V8 CPU最高频率保持不变,但测试全程中CPU平均频率比第7轮要低,因此得分进一步下降。再考虑到荣耀V8的温度变化情况,可以得出一个结论,采用16nm FinFET麒麟955功耗实测情况不佳,在长期高负载运行下,荣耀V8为了保证处理器温度控制在一定水平,会降低CPU频率,牺牲性能而换取发热控制。

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  骁龙652连续运行3DMark性能不减可谓表现出色。不过现实的使用场景更为复杂,许多用户为保证长时间游戏,一边充电一边使用手机。在这种情况下,骁龙652 表现又会如何,在上述测试完成后将Xplay5与荣耀V8接入Anker 6口60W充电器,再运行3轮3DMark测试:

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  充电时一部分电量会转化为热量,在快速充电时同一时间下涌进手机的电量更多,造成手机发热情况更明显。从数值上看,此轮测试中Xplay5与荣耀V8背面最高温度维持在37℃左右,可用手触摸会感到荣耀V8是整个机身在发热,Xplay5高温区集中在机身上部。高温区域扩大最直接反应是两款手机成绩均有下降,Xplay5降低了约8%(跟最初得分比较),荣耀V8则更是暴跌了38%。在这种极端情况下,骁龙652的表现依然远远优胜于麒麟955。

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  也许有人认为3DMark测试属于理论测试,并不能反应骁龙652和麒麟955在连续运行高负载任务,如3D大型游戏和驾车导航下的真实表现。现在我们将测试进行下去,让骁龙652和麒麟955在《真实赛车3》的赛道上“跑”一圈。

  上面是一段Xplay5、荣耀V8在进行3DMark + 快充后运行《真实赛车3》的视频实拍,其中从3DMark切换到比赛开始前的片段进行快镜头处理。经受了3DMark + 快充折磨下,Xplay5表现如常,游戏画面非常流畅。而荣耀V8画面不时出现卡顿和掉帧状况,影响了玩家判断及操作,比较突出是在1分23秒前后——当屏幕下方弹出新提示,画面突然停顿了,这是CPU降频后性能不足所造成的。在《真实赛车3》的赛道上的表现,再次印证了前文的结论。

  结语:审慎的成功

  先进的工艺却带来了落后的结果,可以说明制程和工艺是部分原因,但厂商的优化及技术的积累更为重要。在长时间高负载测试环境下,28HPm工艺的骁龙652性能远超16nm FinFET的麒麟955,即使在3DMark + 快充的极端使用情况下,前者仅损失8%性能,而后者却损失高达38%。有了优秀的设计以及选择恰当频率,Cortex-A72核心在28nm依然能在长时间高负载的环境中拥有出色的表现,这是高通实力的证明,同时也是严谨态度的成功。


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