手机处理器你真的懂吗？——一文带你了解手机处理器

本文由什么值得买用户原创：句号之后

写在前面的话

句号一直以来就比较喜欢研究些数码产品，但是很多事情都是只知道皮毛，前段时间618有很多征稿文，实在心痒，但是又怕自己写出来的东西有误导的嫌疑，迟迟不敢下手。仔细思考之下，决定对各单元进行一番深入研究，磨刀不误砍柴工。由于小弟才学疏浅，对一些点的理解难免有所偏差，还望各位大神不吝赐教！

今天主要和大家聊的就是手机的核心——处理器。这是一个非常关键的点，一般来说大家购买手机都会首先看处理器是哪一款，因此先对处理器这块骨头下手，啃起来。尽可能的说全说透，有疑问大家可以评论区探讨。

片上系统

和PC电脑不同，其实手机的处理器更正规的叫法应该是Soc，即片上系统，大概有“把系统都做在一个芯片上”的意思。通常所说的CPU只是Soc的一部分，片上系统一般包括CPU、GPU、基带、ISP、DSP等等，是一个集成芯片。完成封装后的Soc各个厂家都会给出一个命名，比如骁龙855、麒麟980等等。

骁龙845内部布局图

虽然Soc集成了很多的功能部件，但是有些厂商在设计手机时根据实际情况并不会选择集成在Soc内部的功能模块，而是选择外搭该功能更优秀的模块芯片进行设计。比如锤子T1没有选择高通Soc中的ISP而是外挂了一颗富士通的ISP芯片。同时也有很多厂家不选择Soc内的音频处理，而是额外使用其他的音频方案，比如外挂高端音频芯片就是VIVO增加Hi-Fi性能的做法。说这个就是告诉大家，并不是搭载了某个Soc芯片就会使用其内部的功能部件，要看具体厂家的设计。所以不能靠Soc内的功能部件来推断手机的某些方面性能，比如音频。

数据运算的大脑CPU

架构

如果说怎么看一个CPU的性能如何，相信很多朋友都会选择主频和核心数这两个参数，其实这是被误导的一种观念，其实决定处理器性能的不是主频和核心数，而是架构和工艺，然后才是主频和核心数。

PC处理器架构示意图

说到处理器的架构，相信有些朋友会非常了解，有些朋友就会很迷糊了。架构用百科的话说就是“CPU厂商给属于同一系列的CPU产品定的一种规范”，也就是说架构决定了CPU核的晶体管排列规律。说的通俗点，晶体管就好比是一块砖，架构就是房屋的设计图纸，我们需要根据图纸来进行施工，哪边需要多少砖，砌多高多厚，这样就能够做出来房子。按照这个图纸做出来的房子，我们就可以给它归到一个类别，比如平房、别墅、洋楼等等。

言归正传，既然架构这么重要，那么谁来设计这个架构呢？要知道，架构的设计可不是那么简单的，需要考虑性能、功耗等各个方面，其实有很多公司都可以进行架构的设计。其中影响最大的就是目前多数手机处理器背后的那个公司——ARM（除此之外还有Intel、英伟达等），不过几乎所有手机都会采用ARM的产品进行设计，我们这里就以ARM产品为例进行讨论。

ARM A9架构图

相信会有朋友说，你说的不对，高通、苹果采用的就不是ARM架构。这里说下，CPU除了实现架构外还有指令集架构，高通和苹果则是采用ARM的指令集架构，自己去设计实现架构，如苹果的Vortex架构和高通的Krait架构（目前高通也开始采用公版架构），麒麟、联发科则是采用公版架构，如Cortex-A57等。

ARM的不同授权模式

简单来说，ARM做了两种设计，一种是打好地基，把地基的图纸给你，你来自己设计房子，就像苹果这样，还有一种就是把整个房子的设计方式都给你，你来盖房子，比如联发科。前者可发挥空间大，但是要求公司实力跟得上，后者开发难度小，发挥空间也小。所以说，几乎所有的手机Soc都是以ARM架构为基础进行设计的。

Cortex架构系列性能提升图

不同的架构能够直接决定Soc的性能好坏，目前市场上的低端手机的处理器也常见有八个核心，主频超过2GHz的，但是多数是采用低功耗架构搭建的，如A53架构，性能反而不如双核的A76架构来的直接。从苹果这些年的处理器我们也不难看出，核心数并不能决定Soc性能，架构的选择才是主要的。除了架构之外，次重要的就是制程工艺了。

制程工艺

制程工艺还是比较好理解的一个地方，所谓制程工艺就是指芯片内电路与电路之间的距离，数字越小越先进，更先进的工艺往往能减低处理器的耗能和热量，缩小芯片面积，提升性能。这一点很好理解，骁龙810和三星Exynos 7420两款处理器，同样是4颗A57+4颗A53的大小核架构设计，14nm的7420比20nm的810性能优异很多，后者发热和功耗都被数落到不行。

当然，一定要是成熟的制程工艺才符合这个结论，苹果A9代工时，三星采用不成熟的14nm工艺，反而效果还不如台积电16nm的工艺出来的Soc效果好。相同道理，同样是14nm的工艺，随着迭代，也会有性能提升，虽然都是14nm工艺，三星14nmLPP工艺就要14nmLPE工艺要好，这个也是要区分的。目前全球最好的量产工艺是7nm！

综上所述，决定一款CPU性能好坏的是架构和制程工艺，然后才是主频和核心数。

决定游戏性能的GPU

相信很多朋友购买手机都会偶尔打两局游戏玩玩，因此在Soc中GPU也是必不可少的一部分，可以说GPU是决定一款手机游戏性能好坏的关键部件。目前主要的GPU厂家分别是ARM、高通、Imagination和NVIDIA四家，当然，三星和苹果也都有研发GPU芯片。

PowerVR GPU内部布局

ARM的儿子Mali主要被麒麟、联发科和三星使用，我们经常能在这三家的Soc介绍中看到Mali的介绍，高通则是采用自己的孩子Adreno，性能强悍，可以Adreno是目前最好的GPU系列，Imagination的PowerVR系列则是苹果的专属，不过现在两家闹得不太愉快，苹果也开始研发自己的GPU了，Imagination的低端GPU有部分被联发科采用。哦，还有NVIDIA的GPU只给自己家使用！

GFXBench跑分汇总

一般来说，和CPU不同的是，通过架构没有办法确定一款GPU的优劣，主要是各个厂家的架构形式差别过大，一般来说看GPU的优劣是通过看其三角形输出和像素填充率的，太专业，我们普通用户评价一款GPU的好坏可以通过跑分来判定，比如使用GFXBench软件，能够非常直观的测试出GPU的优劣。

Adreno 530

另外，通过看GPU的命名也可以大概的了解到性能大概，有兴趣的朋友可以关注句号下一篇文章，会对命名有所讲述。

基带

如果说一部手机最重要的功能是什么，相信很多朋友都会说打电话，发短信。打电话、发消息包括上网这些基本的通讯功能靠的就是基带。相信很多朋友都听说过基带这个芯片，通俗的来说，基带就好比家里的路由器、猫一样，是对外数据的接口。

基带芯片

总的来说，基带决定了你的手机支持什么样的制式网络以及频段、通话质量、网速快慢、信号抢夺等等，可以说直接决定了你手机的使用体验，基带芯片也是手机中最核心的部分，技术含量比较高，能够设计研发的厂家比较少，出名些的还是高通、华为这些实力派。

最粗略的判断基带的优劣的方法就是看它支持的制式和频段多少，号称支持全网通的就是使用了高端基带，几乎所有制式都会支持，随着5G时代的来临，是否支持5G就成了基带的又一个特点，骁龙855就不支持5G网络。目前采用855处理器的手机能够支持5G的，都是采用外挂基带的手段。

除了看制式的支持之外，基带还有一个重要的特性，就是LTE的UE接入能力等级，采用Cat.X表示，X数字越大下载速度越高，相信很多朋友都看到过这个参数，最新的高通855处理器最高支持LTE Cat.20，可以说是4G的最终阶段了。

其他部件

除了上述说到的CPU、GPU和基带这三个大件之外，手机处理器内还集成了SP、ISP、RAM内存、Wi-Fi控制器、基带芯片以及音频芯片等等功能模块，由于各个厂家设计不同，不一定集成的功能都一样，这些部件各有职责，RAM内存决定了可以用什么等级规格的内存以及最大支持容量，ISP部件可以对拍照数据进行处理，号称手机内部的PS，DSP是保证你能看各种规格的视频的保证。如果大家对这些也比较感兴趣，可以在评论留言讨论，有必要的话，句号整理下再开一篇文。

好了，手机处理器聊到这基本上大家应该都应该有所收获了，有疑问或者文内有不正确的，希望大家留言探讨，下一篇将和大家聊一聊目前几家手机处理器厂家和他们的命名有什么不同。

CPU并不是全部 你的手机里还有这些芯片

近日，网上有人爆出了一则有关“华为屏幕驱动芯片领域”消息，消息称华为将成立新部门自主研发屏幕驱动芯片。这一消息的曝光让人们将目光移向手机内除了CPU之外的众多芯片之上，虽说CPU是一部智能手机的核心硬件，但是单有一块CPU并不能让手机正常运行，在此之外还需要诸多芯片的加入，才能让一部智能手机能上网能显示画面、能发出声音。今天便带大家来聊一聊智能手机里都有哪些芯片以及它们都分别发挥哪些作用。

说到手机内的芯片大家最熟悉的自然还是SoC了，SoC被称为系统级芯片，SoC在物理上可以被看成是一块芯片，但它其实是集成了多款芯片的一个模块其一般集成了CPU、GPU、ISP、AI等芯片，因此我们可以说SoC是手机的“核心处理器”。

麒麟990 5G SoC

由于SoC现在一般都集成了CPU（中央处理器）和GPU（图形处理器）这两个性能芯片，所以SoC的性能水平往往也代表着手机的基本性能表现。除了大家熟悉的CPU和GPU之外，SoC内往往还集成了基带、ISP、AI等功能芯片。其中ISP名为图像信号处理器，主要用来处理相机传感器传回的图像信号；AI芯片是最近今年新加入手机SoC的芯片模块，其主要被用于为手机提供强劲的AI算力，可以用于处理图片美化、视觉识别等任务。

麒麟990 SoC内置NPU

例如，华为海思麒麟990 5G SoC便在集成了由Cortex-A76和Cortex-A55构成的八核CPU和Mali-G76 MP16 GPU的基础之上，还集成了自研的ISP 5.0图像处理器和达芬奇架构NPU（AI芯片）以及双模5G基带，从而实现一颗芯片便可以完成了手机上的主要运算需求，节约了手机内部空间并降低了功耗。

麒麟990 5G SoC

说到手机上的闪存大家经常会把RAM和ROM搞混，一般而言在我们常说的8GB+128GB中，前者8GB一般是指RAM（运行内存）其作用相当于电脑上的内存，后者128GB一般是指ROM（ 存储内存）作用和电脑上的硬盘类似用来存储手机运行时的缓存和用户存储的数据，而RAM和ROM作为闪存，其本身也是一种芯片。例如iPhone 11 Pro Max便采用了来自东芝的Toshiba TSB4236 512GB NAND Flash闪存芯片。

东芝512GB闪存芯片（图片来自：techinsights）

因为和传统PC电脑所使用的机械硬盘不同，闪存也是使用半导体技术制造的一种芯片，也通常被直接封装在手机的主板上，因此其也可以被称为内存芯片。

说到手机上的通信芯片，大家最了解的自然就是基带了。基带芯片是指用来合成即将发射的基带信号，或对接收到的基带信号进行解码的芯片。简单理解就是它主要是负责收发手机的蜂窝网络数据信息。

高通X55 5G基带芯片

目前手机上的基带芯片主要分为集成和外挂两种方案，上文中我们提到的麒麟990 5G SoC便集成了双模5G基带。目前最知名的基带外挂设计便是高通旗下的高通骁龙865处理器+骁龙X55 双模5G基带芯片的组合。此外，手机一般还会搭载独立的射频芯片，例如由Skywork、Qorvo、AVAGO等厂商提供的第三方射频芯片，不过进入5G时代之后越来越多的手机厂商开始选择由高通提供的5G整体解决方案中打包出售的射频模组。

高通X60 5G解决方案

除了负责移动网络的通信的基带芯片之外，还有负责支持wifi和蓝牙网络技术的相应芯片，这些芯片同样既可以选择集成在SoC中也可以选择进行外挂配置。例如，iPhone 11系列便采用了独立支持Wi-Fi 6+蓝牙 5.0的Murata 339S00647 Wi-Fi/BT Wireless Combo IC。

Murata 339S00647（图片来自：techinsights）

除了占据手机大部分空间的SoC、闪存、通信芯片之外，负责各种具体功能的芯片则分布在手机内的各个角落。一般来说手机还会配备电源管理芯片、屏幕触摸控制器、音频IC、NFC芯片、无线充电控制器等芯片。例如，iPhone 11 Pro Max里面便配备了STMicrolectronics STB601A0N电源管理IC、Intel PMB6840基带PMIC、Cirrus Logic 338S00509音频编解码器、NXP SN200 NFC芯片以及苹果的UWB技术芯片Apple U1。同时，GPS、陀螺仪等设备也分别有自己的控制芯片，这里便不一一列举了。

iPhone 11 Pro Max主板局部（图片来自：techinsights）

此外，对于音频体验有一定追求的手机型号还会采用独立的HiFi芯片，例如iQOO 5便采用了独立HiFi芯片CS43131。

随着智能手机的所配备的功能越来越多，其相应所搭载的各类芯片也随之增多，不过与此同时，越来越多的芯片也开始被集成到同一块SoC模块之中。通常被认知的CPU和GPU并不是手机上全部芯片，甚至其在主SoC中也并不能占据大部分的面积。对于现在的智能手机来说其体验是由手机上的每一个部件所共同组成的，就像木桶一样缺少一块木板便会带来体验上的缺失。

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