单元模块对SoC的性能是否有影响 SoC中其他构成单元的作用分析

在Android系统生态中，单纯的处理器（CPU+GPU）性能并不能决定最终的用户体验，其背后还涉及到网络、系统和应用层面的优化（如各种游戏、网络加速引擎）、多核调度能力以及安全设计。接下来，我们就再来探秘一下SoC中其他构成单元的作用。

硬核科普！为啥说SoC的性能取决于架构和工艺？

Modem——网络先锋

PC要想无线上网需要安装无线网卡，但在手机SoC领域，“无线网卡”（基带，又称调制解调器或Modem）则是SoC芯片内部的组成部分之一，它将决定一款手机所支持的网络制式以及上网、下载速度。

可集成可外挂

Modem并非SoC的必选项，芯片商可以根据产品定位，选择将Modem直接集成进SoC，或是以独立芯片的形式，与SoC一起焊在手机的主板上。

比如，高通骁龙855就直接集成了骁龙X24 Modem，而骁龙865则取消了内置Modem设计，需要搭配额外的骁龙X55才能联网。

相对来说，直接集成Modem的SoC可以节省主板空间，在能耗方面的表现更好。

2020年，新款手机都会搭载5G SoC，即集成或外挂支持5G的Modem。

有关5G SoC的网络性能对比，以及影响它们最高速率的因素，感兴趣的朋友可以《都是5G网速最多差3倍！毫米波到底是个什么鬼？！》这篇文章。

和Modem一样，SoC的Wi-Fi和蓝牙模块也能选择直接集成在SoC，或是通过外挂芯片的形式实现。

比如，骁龙855就直接集成了Wi-Fi和蓝牙单元，而骁龙865则需要外挂独立的FastConnect 6800芯片，才能支持最新的Wi-Fi 6和蓝牙5.1网络。联发科天玑1000+则是直接在SoC内集成了Wi-Fi6单元的代表。

理性看待Modem性能

目前，三大运营商对4G和5G网络都采取了限速的策略，其中4G最高下行速率为300Mbps，而5G网络也不过1Gbps。

这意味着，无论SoC集成或外挂的Modem性能有多强，短期内都无法超过这个上限。

因此，在选购SoC和手机时，我们也无需太过在意Modem的最大理论速率，而是应该把注意力放在它对5G功能的支持上，比如是否支持双模组网、支持多少频段、能否实现双卡5G全网通等等。

ISP——成像关键

如今配备相同4800万或6400万像素传感器的智能手机有很多，但它们拍照成像的实际效果却存在很大的差距。

源于手机厂商方面的成像算法优化属于“软实力”，SoC内集成的ISP单元将决定“硬实力”。

ISP的意义

ISP即图像处理单元，一款SoC能支持几颗摄像头，支持最高多少像素的传感器、可以录制多少分辨率和帧数（如8K/30FPS）的视频、支持拍摄多少FPS的慢动作、是否支持HDR视频，以及拍照成像的计算，都离不开ISP的支持。

换句话说，ISP规格越强，就支持更先进的摄像头，在搭配相同摄像头时具备更好的成像底蕴（不是绝对，成像算法需要复杂的软硬协同，弄不好就变成了“负优化”）。

ISP的命名规范

在ISP的命名中，高通骁龙的命名也许是最规范的，比如骁龙710集成的ISP单元型号为Spectra250、骁龙765为Spectra 350、骁龙865是Spectra 480，通过后缀数字我们一眼就能知道谁更强。

麒麟家族则喜欢用x.0标注，比如麒麟980/麒麟810集成了ISP4.0，而麒麟990则升级到ISP5.0。联发科的ISP更爱“堆核”，比如Helio G90系列集成了3核心的ISP，而天玑1000的ISP则拥有5个核心。

DSP——不再单纯

DSP即数字信号处理器，它原本主要用于处理音频信号，比如语音降噪、数模转换和实现特殊音效等。只是，在高通骁龙家族中，DSP单元的作用得以进一步升华。

熟悉又陌生的DSP

我们都知道DSP是SoC的组成部分之一，但在海思麒麟、联发科和三星旗下SoC的结构图中，我们根本看不到DSP单元的影子。但是，在高通骁龙移动平台中，DSP往往会被重点标注，从骁龙660的Hexagon 680一路升级到骁龙865的Hexagon 698，后缀数字越大性能越强。

DSP的跨界应用

随着VR/AR应用，以及AI人工智能的兴起，高通赋予了DSP单元更多能力，其中就包括向量扩展（HVX）和Tensor张量加速器。

没办法，骁龙SoC一直都没有集成独立的NPU单元，其主打的“高通人工智能引擎AI Engine”需要CPU、GPU、DSP、内存、缓存等模块协同作战。而其他芯片商的SoC很早以前就引入了NPU模块，所以无需让DSP进行太大的改变。

NPU——聪明靠它

2017年底，华为推出的麒麟970第一次引入了NPU（神经网络处理器）概念，让SoC也具备了更强的本地（端侧）AI运算能力（类似于“硬解”），执行效率可以秒杀CPU的“软解”。至此，NPU单元就与AI划上了等号。

从麒麟970的单核NPU、麒麟980的双核NPU，到最新的麒麟990 5G已经集成了2+1三核NPU

无处不在的AI

最开始，AI主要还是用于拍照，比如取景时的智能场景识别功能，让系统可以快速识别拍摄的物体和场景，并自动做出优化调教。

随后，AI功能逐渐拓展，从手持超级夜景、AI语音助手、AI游戏引擎、AI网络加速、AI节能优化、AI智慧识别、AI识图翻译......几乎所有的应用场景都离不开AI加速运算。

因此，一颗SoC芯片如果没有足够的AI动力，都不好意思出门打招呼。

不一样的AI单元

不同品牌的SoC，对AI单元的命名和实现方法略有不同，除了高通骁龙AI Engine引擎之中没有独立的NPU单元以外，联发科在Helio P60/P90引入的NeuroPilot AI技术最早也是通过多个单元协同计算（APU+CPU+GPU，这个时期集成的APU并非单独的硬件，它更像是骁龙DSP中全新集成的张量加速器）。

但从天玑1000开始，联发科也推出了独立AI处理器（APU3.0），这颗旗舰级SoC在苏黎世AI中的跑分成绩已经可以超越麒麟990 5G。

三星从Exynos 9820开始在SoC内部集成了独立的NPU单元，最新推出的Exynos 980和Exynos 990集成的NPU单元性能也得以进一步增强。

三星Exynos 980 SoC的构成

需要注意的是，如今AI单元在手机日常的应用领域还处于初级阶段，它的重要性还远不如CPU、GPU和ISP，属于锦上添花的存在。

其他——寂寞英雄

除了上述“知名”的单元，手机SoC内还集成有很多功能模块，它们虽然不太起眼，但背后承担的任务也非常重要呢。

内存/存储控制器

我们都知道即将量产的LPDDR5内存性能远胜当前主流的LPDDR4X，而UFS3.0闪存的读取速度也可以秒杀UFS2.1，但并不是所有SoC都支持这些最新的技术标准。以LPDDR5内存为例，暂时只有骁龙865和Exynos 990有资格享用，麒麟990和联发科天玑1000只支持到LPDDR4X。

协处理器

很多SoC内都集成有一个名为“协处理器”的单元（如高通骁龙SoC内集成的Sensor Hub、麒麟980内集成的i8），它们大多采用更加省电的ARM Cortex-M系列架构打造，作用是辅助CPU，用于对加速感应器、陀螺仪、指南针和全新气压计等传感器进行7×24小时不间断的检测、统计、再加工，可让你安心进行计步、开启GPS定位等功能而不必担心耗费电力。

安全模块

得益于更加方便的移动支付，很多用户都已经习惯了“无现金消费”。然而，谁来确保手机内隐私数据和支付相关认证的安全？为了解决这一问题，很多SoC都开始集成专用的安全模块，比如麒麟芯片内置的inSE安全芯片、骁龙芯片集成的SPU安全处理器等等。

它们的作用，就是可以将人脸识别、指纹信息、ISP、DSP、内存等所有参与模块生成的安全数据都保存在本地而无需上传云端，从而最大限度提升系统安全性。

其他模块

SoC中还集成有显示、音频和视频单元，它们会影响手机能使用多少分辨率的屏幕、支持哪些格式的音频/视频编解码。此外，一款手机所能兼容的快速充电技术，也受到SoC内某些单元的牵制，比如骁龙710仅支持QC4快充，而骁龙675却能支持效率更高的QC4+。还好，这些单元模块对SoC的性能几乎无影响，我们只需简单了解即可。