終極指南:2013年手機(jī)CPU的現(xiàn)狀與未來(lái)
雖然都屬于Tegra 4家族，但是實(shí)際上Tegra 4和Tegra 4i的核心并不相同：前者基于Cortex A15，而后者基于改進(jìn)版Cortex A9。對(duì)于后者我們不會(huì)多加論述，我們將主要關(guān)注前者。
如同Tegra3，Tegra 4也引入了nVIDIA自行設(shè)計(jì)的vSMP 4+1技術(shù)。因此對(duì)于Tegra 4的效率分析，將會(huì)分為兩個(gè)部分：4核部分與附加單核部分.
首先是4核部分。Tegra 4的所有核心都是典型的Cortex A15架構(gòu)，工藝使用了TSMC 28HPL，因此對(duì)于這一部分的分析我們可以找到一個(gè)極好的參照物，那就是Nexus 10所配備的Exynos 5250。后者是一枚雙核Cortex A15、32nm HKMG LP工藝、工作頻率1.7GHz的SoC。根據(jù)已有的測(cè)試結(jié)果，Exynos 5250的CPU功耗為4W，也就是說(shuō)單核功耗為2W。這項(xiàng)對(duì)于Exynos 4412的440/600mW而言是一個(gè)相當(dāng)大的數(shù)值，這也意味著Cortex A15的性能必須要四倍于Cortex A9，才可以維持效率的一致。NV做到了嗎？很明顯，也很遺憾，沒(méi)有。Cortex A15的性能提升幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有功耗提升幅度大，兩者之間的差距導(dǎo)致了Cortex A15的每瓦特性能相對(duì)于Cortex A9來(lái)說(shuō)有著至少一半的下降。
采用A15架構(gòu)的Exynos 5250單個(gè)CPU核心功耗約為2W，數(shù)據(jù)來(lái)自Anandtech
那么回頭來(lái)看看Tegra 4。由于核心是相同的，我們只需要對(duì)比工藝。TSMC 28HPL相對(duì)于三星32nm HKMG LP，究竟有沒(méi)有性能和漏電方面的提升我們很難判斷，但是大體上兩者屬于同一時(shí)代的同一水準(zhǔn)工藝，相信差距并不會(huì)過(guò)大，我們假設(shè)臺(tái)積電的28LP工藝總體能耗比三星降低30%——這已經(jīng)幾乎是同一代工藝可以存在的最大差距——這也遠(yuǎn)不足以抵消Cortex A15和Cortex A9近乎200%的差距，更何況Tegra 4的主頻高達(dá)1.9GHz，這進(jìn)一步降低了它的功耗可以低于2W/核心的可能性。這也就意味著，即便只有一顆核心工作，Tegra 4的功耗就已經(jīng)逼近了4寸手機(jī)的散熱功耗極限，而四核同時(shí)工作，如果不加限制，CPU部分的總功耗必將輕松突破8W。
Tegra 4功耗有多大NV很清楚，所以給自家的Shield游戲機(jī)裝上了風(fēng)扇！
既然能耗比如此之低，那么技術(shù)有何改變、理論性能有何提升、在哪里提升就完全沒(méi)有意義了。在手機(jī)上，Tegra 4的四枚Cortex A15所能發(fā)揮出的長(zhǎng)期性能，除了極少數(shù)情況下，可以幾乎肯定的說(shuō)，將遠(yuǎn)不如一個(gè)設(shè)計(jì)優(yōu)秀的四核Cortex A9處理器。
那么輔助的拌核部分呢？NV沒(méi)有公布拌核的細(xì)節(jié)資料，我們假設(shè)它工作在1GHz，由于HPL工藝帶來(lái)的低漏電，預(yù)計(jì)可以讓這枚核心的功耗降低到0.6W左右，大約等同于一顆1.6GHz的Cortex A9。在這個(gè)工作條件下，Cortex A15的能耗比和Cortex A9比較接近，因此它們具備了接近的體效值。但是此時(shí)的Tegra 4，絕對(duì)性能只有四核Cortex A9的四分之一，體效值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于絕對(duì)性能，這也就意味著此時(shí)的Tegra 4會(huì)因?yàn)檫^(guò)慢而無(wú)法滿足用戶需求。
伴核要想省電，必須工作在更低的頻率
綜上所述，Tegra 4不論在哪個(gè)模式下，所能提供的最大性能都難以超越四核心Cortex A9處理器，把這樣一顆處理器做進(jìn)手機(jī)唯一的意義也許只有一個(gè)——想方設(shè)法讓手機(jī)堅(jiān)持滿載運(yùn)行三分鐘，跑出一個(gè)驚世駭俗的基準(zhǔn)測(cè)試分?jǐn)?shù)，給手機(jī)發(fā)燒友作茶余飯后跑分攀比的資本，就好比購(gòu)買超級(jí)跑車上下班，除了炫耀以外沒(méi)有任何意義。
至于Tegra 4的GPU部分，由于目前資料較少，所以無(wú)法給出分析對(duì)比，希望讀者海涵。
當(dāng)然我們也需要明白，Tegra 4的悲劇并不全是由于Tegra 4本身或是nVIDIA的技術(shù)實(shí)力導(dǎo)致的，究其根本，元兇還是Cortex A15核心過(guò)低的能耗比。這也決定了不僅是nVIDIA，其他任何試圖在產(chǎn)品中引入標(biāo)準(zhǔn)Cortex A15架構(gòu)的廠家，例如未來(lái)的華為海思K3V3，最終都將難逃“性能超不過(guò)A9”的魔咒。對(duì)于手機(jī)等便攜式設(shè)備而言，Cortex A15毫無(wú)疑問(wèn)是一個(gè)失敗的設(shè)計(jì)，也無(wú)怪乎高通和蘋(píng)果在幾年前就決定放棄這個(gè)架構(gòu)，自行以Cortex A9為基礎(chǔ)發(fā)展自己的強(qiáng)化核心。這也從另一個(gè)方面看出，至少在目前可以看到的ARM產(chǎn)品中，Cortex A9依然是可以提供最強(qiáng)實(shí)際性能的產(chǎn)品，即便它已經(jīng)問(wèn)世超過(guò)了2年。
最后提一下Tegra 4i。相信nVIDIA規(guī)劃這樣一個(gè)產(chǎn)品，也是因?yàn)镹V實(shí)際上非常明白Cortex A15是一顆怎樣的核心。因此，我們甚至可以理解為，Tegra 4i才是針對(duì)手機(jī)市場(chǎng)所推出的高性能產(chǎn)品。改進(jìn)的Cortex A9 r3p1核心可以帶來(lái)最多15%的同功耗性能提升，也就是更高的體效值與實(shí)際性能。但是Tegra 4i卻如同驍龍800一般選擇了HPM工藝，并且因?yàn)樾枰苫鶐Ф鵁o(wú)法在2013年上市，這對(duì)于Tegra 4i和nVIDIA而言無(wú)疑是徹頭徹尾的悲劇，尤其是如今Cortex A12箭在弦上的情況下。如果說(shuō)Cortex A15可以看作ARM在被成功沖昏了頭腦之后的大躍進(jìn)，那么后者就可以看作是ARM在大躍進(jìn)失敗后的反省之作，肩負(fù)了Cortex A9正統(tǒng)繼任者的使命。對(duì)于它，我們?cè)诤竺嬗枰杂懻?，這里暫不多言。
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