Qualcomm|高通被人骂了两年火龙 到底是谁的锅？
这两年啊，想换安卓的小伙伴，肯定都听过这么一段吐槽：“888，8Gen1，X 都不买！ ”虽然这是一句玩笑话，但也能看得出来，这两年安卓的旗舰产品，给大家折腾的有多 “ 爽 ” 。发布会上的 “ 最强性能 ” 每年都能听到，但功耗却也飙的停不下来 。
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咱把时间再往前拨三年 。
那时候，谁没事儿会吹自己用了多好多好的散热黑科技哦 。。
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但是没办法，大家骂归骂，想换安卓机也没啥别的选择 。
但是吧，心里还是不由得想问一句 。
高通这两年，到底为啥这么热？
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发热问题不可避免
咱知道，只要做功，就一定会带来发热 。
而对芯片来说，这发热则主要由动态功耗和静态功耗两部分构成 。
动态功耗（ Dynamic Power ）主要指的是芯片在工作时产生的热量，包括电路的充放电，晶体管工作状态的跳变 。
静态功耗（ Static Power ）主要是指芯片中各种类型的漏电流和竞争电流等等 。
拿开关来举例子的话，动态功耗就像是咱们反复开关这个开关而产生的功耗 。
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【Qualcomm|高通被人骂了两年火龙 到底是谁的锅？】而静态功耗就像是这个开关为了维持它当前的状态（ 是导通还是截止 ），静置在原地所产生的功耗 。
那咱们做的芯片嘛 。。。
自然是希望晶体管密度越来越高，对应的芯片的性能越来越强，功耗越来越低 。
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然而，芯片才不和你讲什么 “ 理想 ” 。
这几年咱们把 “ 开关 ” 越做越小，动态功耗的的确确是降低了不少 。
但是随着芯片设计进入纳米领域之后，静态功耗的漏电问题就开始翻车，而且越来越严重 。
归其原因，可以理解为 “ 开关 ” 做的太薄了，挡不住两边的电子 “ 偷渡 ” 。。。
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所以想要减少这漏电呢，就需要整点新的结构，新的材料 。
重新构建这又薄，又能阻挡 “ 偷渡 ” 的开关 。
在芯片做到 28nm 的时候，这个技术就是 FinFET （ 鳍式场效应晶体管 ） 。
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而现在工艺慢慢做到 5nm，FinFET 也不太管用了 。
漏电水平仿佛一个圈，重新回到当年 28nm 工艺时的困境 。
这时候，大家伙倒腾出来解决问题的未来新工艺，叫做 GAA （ 全环栅晶体管 ） 。
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这俩工艺和之前的区别，简单来讲就是从二维拓展到三维 。
增大了接触范围，能够更好的控制漏电 。
不过吧，可能是出于保守和以及工艺验证的原因，目前还没人用上 GAA。
所以目前没得选，大家的 5nm 就只能继续用着老工艺 FinFET。
缝缝补补来硬抗这漏电问题 。
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到底是工艺不行么？
那既然大家都是硬抗这漏电，那为啥隔壁人家隔壁苹果就可以把能耗比控制的那么好？
这就不得不提广为人知的第一个背锅侠了：
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和苹果不同，高通这两代的 SoC 都是找三星代工生产 。
别看三星，台积电啊都称呼自己的技术叫 5nm。
但是在如今 FinFET 的时代，工艺的名称和芯片的物理参数其实并没有直接对应，更像是一种技术节点的称呼 。
这两家 5nm 工艺做出来的晶体管密度差距，里面甚至还能塞下一个英特尔的 14 nm。单从晶体管密度来说，台积电的 5nm 工艺可以做到在每立方毫米里摆下 1713 万个晶体管，也就是 171.3 MTR 。
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而三星的 5nm 却只能做到 126.5MTR 的水平 。
在这里我提一点额外的小知识，之所以在晶体管密度上有这些差别，这和两家厂商的技术迭代路线有关 。
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我们长话短说，对台积电来讲，我们可以理解成台积电的 7nm -> 5nm 是一次完整的技术迭代路线 。
另一边的三星则是激进了许多，在他们的计划中，可能 7nm -> 3nm 才是一次完整的技术迭代，他们打算首发直接在 3nm 工艺上全新的 GAA 。
所以对于三星来讲，它的 5nm 工艺相比自家的 7nm 进步就略显保守 。
不过说实话，从单个晶体管的角度来讲，这点差距其实也还好 。
还有人认为三星工艺的良品率也值得说道说道 。
前俩月，一个新闻把托尼给看笑了...
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不是，你良品率为啥低，你居然自己心里没数？？？
根据 @wccftech 报道，三星晶圆代工部门在 4nm 制程上的良品率只有 35% 的水平 。
而还在研发中的三星 3nm GAA 技术良品率更是仅仅 10%~20% 的水平 。
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根据 DigiTimes 报道，三星在 5nm 、 4nm 、 3nm 工艺上都存在着良品率谎报的情况 。
咱甚至不清楚，现在这个良品率是谎报前，还是谎报后的数字 。
也不知道是不是这个原因，吓得高通决定把 4nm 的 8 Gen1 plus 来交给台积电来代工 。
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哦对了，那么隔壁台积电的 4nm 工艺良品率是多少呢？
70%。。当然了，我们在这儿分析工艺和密度差距，只能说算是在旁敲侧击的推理三星和台积电工艺的差距 。
但是在托尼看来，这次发热的 “ 黑锅 ” ，可不能全丢给三星的代工 。
还是架构顶不住？
为什么托尼觉得全都怪三星是不对的呢？
因为天玑 9000 来了 。
曾经被我们寄予厚望，交给台积电代工的天玑 9000 ，功耗也不是非常理想 。
数据来源，极客湾▼
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在一些测试场景下，甚至还打不过自己的小兄弟天玑 8100 。
所以 。。。问题会不会是出在它们采用的 ARM 公版架构上？
托尼给大家分析一下啊，骁龙 8Gen1、天玑 9000 这两款 SoC 采用的架构都非常一致，用上了 ARM 公版的 1 + 3 + 4 的结构 。
也就是 1 个 X2 超大核+3 个 A710 大核+ 4 个 A510 小核 。
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光看发布会上讲的性能嘎嘎顶，但是这几个核发热起来是个什么水平呢？
只能说是惨不忍睹 。
在 Geekbench 5 的测试下，大核 A710 的功耗能跑到 2.1w，而超大核 X2 的单核功耗甚至能突破 4w 。
单单一颗核心！
要知道，当年的一代神 U，骁龙 865 整颗 CPU 在测试下，也才只能跑到 6.7w。。。
虽然说 8Gen1、天玑 9000 的跑分性能都上去了吧，但是这接近翻倍的发热也不是一般手机能扛得住的 。
这两年托尼知道的，能压制住这散热的手机长这样：
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没错，还得是往里面塞风扇 。
根据其他媒体的测试，在 8Gen1 完全发力的情况下，CPU 和 GPU 的峰值功耗更是能双双突破了 10W ！
隔壁苹果这两年也有一款能突破 10w 的芯片，差友们不妨猜猜是啥？
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是移动端的 M1。
同样是 10w 功耗，你 M1 能干啥 。。。这 8Gen1 能干啥 。。。
《上帝在制造 8Gen1》▼
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而且还有一个情况，现在 ARM 是对 64 位应用有优化的，高负载的情况下可以用超大核 X2，低负载的情况下准备了小核 A510 。
所以 ARM 跑起 64 位应用的时候，要性能有性能，要功耗有功耗 。
可由于安卓阵营还没根除 32 位应用，ARM 仅保留了大核 A710 来运行 32 位程序 。
所以安卓手机一旦运行 32 位应用，不管应用负载大小，都得丢到大核 A710 上跑 。哪怕这个应用就是个记事本，A710 也得运行 。
这结果 。。。不热才怪 。
苹果就不一样了，从 A7 就开始自己研究架构，今年已经更新到 A15 了 。
和公版的 ARM 完全不是混一条道上的 。
而且，苹果也是个心狠手辣的角色，在 2017 年就把 32 位应用这个包袱给丢掉了 。
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所以看下来，苹果整体功耗控制得更好 。
已经热了，然后呢？
咱们这一通盘点下来，可以理解为什么安卓这边的高端芯片发热这么严重了 。
漏电越来越严重的制程工艺 + 三星的 5nm “ 注水 ” + ARM 公版架构设计太激进 + ARM 为了兼容 32 位应用而做出了牺牲 。
这几套卧龙凤雏是刚刚好凑一起了 。
最终造成的结果，让消费者是哑巴吃黄连 。手机热的实在不行 。。。
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好在呢，厂商们也不是直愣愣一根筋，不知道改的人 。
毕竟在探索全新工艺的路上，谁还能说自己绝不翻车呢？
台积电当年在 28nm 的时候因为工艺问题，还被人戏称为 “ 台漏电 ” 。
而三星所押宝的，自然是计划中的 3nm 工艺 GAA，根据业内消息，GAA 这套工艺甚至能把制程拉到等效 1nm 都没问题 。
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对手机厂商来讲，大家对 32 位应用的 “ 排斥 ” 也是越来越明显了 。行动也越来越快 。
今年不少手机内置的应用商店在上架 APP 的时候，也开始强制要求开发者同时上传 32 位和 64 位的应用，大家都用上 64 为应用，那大核浪费现象也就没了 。
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现在，高通更是以 14 亿美元收购了 Apple 前首席架构师 Gerard Williams 成立的初创公司 Nuvia。
虽然距离重新组建自己的架构自研团队还有些距离 。
但也是希望能借助他们团队的研发经验，来减少自己对 ARM 架构的依赖，有朝一日，高通自己的芯片赶上苹果也不是不可能 。
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顺带一提，接下来没几天，就是高通的新产品发布会了 。
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到时候带来的产品，就算不是大家心心念念的 8 Gen1 Plus，也多半是台积电代工的新芯片 。
虽然大家目前普遍不太看好 ARM 这次的架构 。
但是指不定，这回台积电能超常发挥，能给咱们带来惊喜呢？
图片、资料来源：
部分图片来自于互联网
部分数据来自于极客湾
三星4nm为什么不如台积电4nm？
数字IC后端设计工程师修炼之路 | 阎浮提
https://www.qualcomm.com/news/releases/2021/01/13/qualcomm-acquire-nuvia
https://zh.wikipedia.org/zh-mo/FinFET
https://m.eprice.com.tw/mobile/talk/102/5717005/1/
深度分析 | 5nm芯片为何集体翻车?10年前困扰台积电三星的问题又回来了 – 芯合汇
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