这一刻，一个手机处理器离你的手心只要0．5公分。 尽管你看不到它，可是四分之一炷香之后，你就会了解它实践是这个世界上最杂乱也是最懂你的芯片。 由于你看完这篇《鬼话手机处理器》。 尽管我自己写过很多篇的介绍的芯片的文章，可是我以为这篇是最费力的。
其时国内芯片职业创业一片茂盛，各种草创公司层出不穷。例如DPU赛道，GPU赛道，AI赛道，CPU赛道都是一群公司在搞。 可是没有哪个草创公司敢应战手机处理器芯片，有手机大厂造芯也是也先从从做小芯片开端。 2019年全球手机出货量在14亿台，这背面是14亿个手机处理器。 这是个千亿人民币以上的生意。 一方面是巨大的出货量，另一方面玩家很少。 这便是歪曲的实际。 现有的几个手机SOC厂商。 苹果A系列，三星的Exynos系列，华为的麒麟，高通骁龙，联发科，紫光展锐。 其他人去那里了？ 原因很简略，手机处理器芯片的难度十分之大，足以挡住如此之火的芯片创业风潮。 或许了解的会说，手机处理器不便是买了一堆IP，然后组合到一同。
攒个芯片，还有优越感了？ 手机处理器芯片，其实不仅仅是处理器，又能够称为手机SOC芯片，这个SOC的意思是片上体系的意思。System On Chip。 SOC这个词愈加精确描绘了手机处理器芯片功用，这是一个SYSTEM体系。包含CPU，GPU，DSP，ISP，4G／5G基带，NPU，WIFI，蓝牙，GPS斗极，显现体系等等。
就这，华少一口气也说不完。 这个体系为什么这么杂乱，还需求从手机处理器开展谈起。
假如说苹果是智能手机年代的王者，那么功用机年代的王者便是诺基亚。功用机年代供给手机SOC芯片最著名厂商便是TI（德州仪器）。 TI（德州仪器）是一家老牌的芯片规划厂商。 提起TI，你必定就不困了。 由于这个公司和集成电路芯片密切相关，其自身便是一部集成电路的开展前史。 1954年，TI出产了全球榜首个晶体管，1958年，TI发明晰全球榜首块集成电路。1982年TI发布了全球榜首个数字信号处理器DSP。 那么国内做数字信号处理的工程师和厂商，谁没有用过TI的芯片。 没有用过就不敢称做过数字信号处理。 TI后来发布了手机处理器OMAP系列， 这是是一个经典的运用处理器。 这个处理器榜首个提出了异构的概念，便是DSP＋ARM处理器。 这种处理器结构一下赢得了手机厂商的喜爱，由于能够处理各种无线通讯的数字信号处理事务，确保通话的质量，究竟功用机年代的手机最重要的功用便是打电话。 瞄准中心诉求，TI的DSP才能谁能对立。 2004年末诺基亚推出其榜首款Series60途径手机—6630时，用的便是TI公司的创作—OMAP1710。
OMAP1710傍边包含的程序处理器型号为ARM926，最大作业频率能够到达 220MHz，与此一同， ARM926的一级缓存现已提高为32KB，到达了前一代处理器的2倍，仍旧支撑JAVA硬件加快，因而TI声称OMAP1710比前一代处理器又有了40％的功用提高。
OMAP1710选用了Low－voltage 低电压技能，制程的减小也就意味着作业电压的下降，而一般待机状态下的耗电量仅为10mAh，可谓节能高手。
而跟着诺基亚产品线的不断强壮，OMAP 1710用过的诺基亚手机又多少？
天上的星星数不清，用OMAP1710的诺基亚的手机也欠好数，6630、 6680、6681、E50、E60、E61、E62、E65、E70、N70、N71、N72、N73、N80、N90、N91和N92等等。 一款SOC运转那么多产品线和坚硬这么长期，这个是智能机年代的手机SOC所不能幻想的。当然TI后边也不断推出更新一代的SOC处理器。 TI赋能了诺基亚，诺基亚也成果了TI功用机芯片之王。
一代功用机芯片之王TI占有了手机处理器的60％以上的比例，这个是现在的高通也望尘莫及的。
看到TI的在移动范畴的顺风顺水，其他厂商也想在这个范畴分一杯羹。那些厂商都有谁？ 这个名单就很长了，而且都是大牌厂商，英特尔，飞思卡尔，marvel，高通等等。 英特尔 xscale系列很早呈现了。PXA210便是这已系列的集大成之作。 PXA210是intel根据ARM指令集的一款芯片，其内部叫做strongARM。 英特尔运用ARM指令集，没有想到吧。 英特尔在移动范畴下手也很早，而且功用很强，应该是那个年代功用最强的手机处理器。 可是打个电话，发个短信，谁需求一个功用这么强的处理器。
生不逢时。 终究，仍是老朋友比尔．盖茨来帮助了。 为了一同翻开手机商场的局势，微软一同推出了一款面向移动端的体系，WINCE。 便是PXA210＋WINCE，要仿制PC端X86＋WINDOWS的光辉。
这个是一个多普达的2006年的智能手机产品，Intel PXA ＋ WINCE的组合。 坦白说，没有掀起什么风波，仅仅在某些小型途径盛行过一阵。
电脑上的文件，例如WORD，MP3，MP4，在手机上直接能翻开，音频，视频播映都没有问题，在其时并没有掀起购买的风潮。
英特尔和微软不谋而合的看到了未来智能手机的雏形。 智能手机年代便是一个盖世英豪，迟早踏着七彩祥云来解救芯片厂商。
英特尔和微软猜到了开端，却没有猜到结束。 由于另一个人猜到了，那个人叫做乔布斯。 尽管英特尔产品功用抢先，可是在功用手机年代，并没有太高的功用焦虑。 英特尔还依照PC事务那套打法，高深典雅，不接地气。 2005年全球手机运用处理器商场总计达8．39亿美元，德州仪器占69％，高通占17％，英特尔只占7％的比例， 由于移动范畴远没有INTEL的PC端和服务器端赚钱，INTEL把PXA手机事务卖给了MARVEL，退出了这个范畴。 高深典雅的英特尔走了，更接地气的芯片公司来了。 2005年，一家开端本来是研制光驱芯片的公司，完结了GSM样片的开发，一同为了卖芯片，手机运用处理器和GSM处理器整合到一同，供给了MTK芯片的解决方案，一同供给了一整套的SDK。 这家便是联发科，其创始人蔡明介也被称作”山寨机“之父。 在没有Andriod体系之前，每个厂商都要开发一套手机界面，关于小厂来说仍是有一些难度的。 联发科推出一站式手机解决方案，将手机芯片和软件途径预先整合在一同，这一会儿就让手机厂商制作手机门槛下降太多了，一时间造开饭馆相同简略。 2007年，我国手机车牌撤销，深圳一会儿冒出了很多的手机小厂商。 时局造英豪，仍是英豪造时局？ 从联发科和山寨机来看，都赶上了前史的大势，也发明晰归于他们的年代。 华强北的厂商依托着联发科这套解决方案，大杀四方，盆满钵满。 山寨机最张狂时，年销售到了1亿部。 MTK芯片成果了华强北，也成果了联发科。
2007年，乔布斯发布了榜首代iPhone，它的3．5英寸全触控屏幕、金属机身以及iPhoneOS真实推开了智能手机年代的大门。 这款iPhone3G用的三星的SOC处理器，S5L8900。 S5L8900选用90nm工艺制作，主频在412－620Mhz，内部选用ARM11。
GPU是智能手机年代的规范装备，而且有着逾越CPU的重要性。Imagination的PowerVR是嵌入式GPU的领导者。英特尔的PXA系列也被授权PowerVR MBX的GPU。 高通自己收买ATI移动GPU部分Imageon，将其改名Adreno。这个时分还在探索阶段，不成气候。连和ARM的Mali比照处于下风。
用了三星的处理器，苹果搞成了一代IPHONE。 而苹果也点着了三星做处理器之火。 抓住时机，三星推出的Exynos系列，成为智能手机SOC最重要的玩家之一。 当世界呈现苹果手机时，其他的手机厂商开端焦虑，怎样对立苹果手机以及IOS。 WINCE是没有掀起什么水花，这个体系太像WINDOWS，理念和操作都是。尴尬大用。
Andriod应运而生了。 其实Andriod最早并不是google开发的，Andriod是安迪·鲁宾创立的Andriod公司开发的， 安迪．鲁宾也被称为Andriod之父。 安迪．鲁宾是一个大神级的技能人员，可是却不是一个优异的经理人。挨近开发结束时分，公司也是财政极度严峻，一度需求依托借债度日。 这个现已不是安迪．鲁宾的榜首次创业了，早在2002年，安迪．鲁宾和他的朋友们成立了一家名为“风险（Danger）”的公司，发明晰一款可上网的智能手机叫做Sidekick。 2002年头，鲁宾在斯坦福大学给硅谷工程师讲课，其间谈到了Sidekick的研制进程。 他的听众中有两个人，下课后，这两个人走到鲁宾身边检查Sidekick，被这个能够上网的新玩意儿深深招引。对啊，正经人谁不喜爱上网。
这两个人便是谷歌创始人拉里·佩奇和谢尔盖·布林。 有了这层布景，Andriod公司又缺钱，2005年8月份Andriod被Google收买，这是google最成功的收买之一。 2007年，Andriod很快就推出了榜首个版别，而且创立了敞开手机联盟。 Andriod以开源方法服务于全球手机厂商，可是Andriod仅仅一个操作体系。 可是，其时却没有一家硬件手机公司支撑。 机缘巧合，HTC（宏达）呈现了。
宏达最早开端做智能手机代工，老板是王雪红，2008年收买了多普达，可是实践上多普达和宏达是一家人。 一个代工，一个自有品牌，玩的便是PXA＋WINCE。 玩过WINCE的宏达看到Andriod，就像看到生疏的老朋友，梦中的新情人，一定要搞成。
那就和WINCE说拜拜吧。 HTC的首席履行官周永明，2002年和鲁宾最草兴办的公司Danger洽谈过代工制作Sidekick手机，和鲁宾是老相识。 衣不如新，人不如旧。 安迪．鲁宾想起了周永明，鲁宾许诺周永明与HTC协作。而HTC也派人挨近50名工程师直接在google总部作业。 终究有了世界上个榜首款Andriod手机。 这款Andriod手机，成果了HTC的在Andirod年代的时间短的光辉，也带火了智能机年代的SOC王者。 2008年，HTC推出全球首款安卓手机T－Mobile G1，成为榜首个站在苹果iOS体系对面的安卓应战者。 这款手机选用了高通的MSM720 处理器。 本来在高通的这款处理器不是专门为Andriod开发的。 最早是用在WINCE上的。 对这款芯片熟门熟路的HTC用高通芯片榜首个来做了Andriod手机。 高通MSM7201A选用了双核的解决方案（选用ARM11＋ARM9双核构架），内部3D图形处理模块，还有3G通讯模块。一同图画模块高分辨率的图画以及视频播映，流媒体功用体现也很超卓 从通讯一路走来的高通，总算搞理解智能SOC应该怎样来做了。 巨细核，GPU，集成通讯模块。一向沿用至今，成果了一代晓龙。 而后续跟进的厂商的开发Andriod的智能手机，在挑选手机SOC时，不谋而合的挑选了高通。 以通讯发家的高通，关于通讯十分内行，究竟CDMA的专利权等都在自己手里，集成通讯处理器彻底不再话下。 反观本来的霸主TI，则有两个下风：一方面：TI处理器无法掩盖悉数网络制式，导致选用OMAP芯片组的制作商购买了德仪处理器还要额定购买基带芯片，这样既添加了出产本钱，又添加了功耗，商场比例大减。 另一方面：手机处理器更新换代十分之快，TI选用自己制作，其实和英特尔十分相似，假如自己规划，自己制作，就会有高制程工艺的需求，TI的制程是难以满足手机处理器对工艺无节制的讨取的。 基带搞不定，节奏跟不上。 进入智能机年代，TI的比例一降再降。 2012年，TI决议抛弃OMAP系列处理器，未来将会把要点出资从移动芯片范畴转移到包含轿车出产和工业设备等更广泛的商场。 TI和诺基亚，难兄难弟，不离不弃。 一同消失在智能机年代。 而也成果了高通 Android范畴榜首霸主的位置。 HTC成果了高通，却没有成果自己。 2017年，HTC的手机事务现已岌岌可危，谷歌宣告将斥资11亿美元收买HTC公司的手机事务。 除了专利外，其间一个重要因素便是，HTC推出了榜首款Andriod手机。还有HTC从前派50人驻场一同开发，那些一同战役的热情焚烧的年月，没有白搭。 十年之前，我不知道你，你不归于我，咱们一同建功立业。
十年之后，Andriod日出澎湃，HTC现已衰败，是在一同也是永久别离。
05推出了榜首代iPhone之后，就像翻开了智能手机未来之门。 很快苹果就开端体会了智能手机SOC和之前最大不同了，那便是智能手机对功用无尽的讨取。 智能手机，既是装在口袋里的电脑，也是游戏机，仍是照相机，是全部文娱的集大成者。 假如文娱关键时间频频卡顿，手机的伴侣人类，体会就会很差。
体会很差就会移情别恋。 更好的手机值得更优异的处理器，苹果自研的处理器就走上了日程。 苹果并没有芯片研制根底，可是这个不是问题。 2008年，苹果公司出手收买P．A．Semi，一家面向嵌入式设备的芯片厂商。 这是一次平平无奇的收买。 可是却因而得到了一位大神Jimkeller。Jim keller其时在P．A．Semi做技能负责人，这次收买的成果便是他入职苹果。 便是那位以AMD的ZEN之父而闻名天下的Jim keller。而其时他还仅仅一个优异的芯片规划师Jim keller，还不是享誉世界的芯片大神Jim keller。 jim keller就这样成为苹果公司的职工。在苹果作业期间，Jim keller掌管规划了A4、A5两代移动处理器，用在iPhone4／4s、iPad／iPad 2等设备上。敞开了苹果自研手机处理器的之路。 Jim keller 采访回忆说，自研的处理器让乔布斯十分满足。 除此之外，所以Jim keller在苹果时，就在手机SOC项目中开端大核架构的规划。 当需求处理器更强壮时，有两种办法能够做到：一种方法是根本结构做得更大，简略说便是一个大核。第二种是调整功用，搞一堆小核。显着前者的难度更大，也更有用，由于不是一切程序都能够并行到多核上履行，就有某些规划厂商规划出”一核有难，七核围观“的场景 苹果SOC处理器一向以更少的核数，供给给用户更强功用体会。 从此苹果的SOC一向成为了手机SOC芯片功用的天花板。 一向被追逐，从未被逾越。 可是苹果SOC处理器一向没有集成通讯处理器。这也是被人诟病的部分。 苹果的手机一向运用的英特尔的基带，所以一向被诟病信号欠好。 可是说句公道话，信号欠好，不是由于手机SOC和通讯基带别离的原因，更或许是基带芯片自身的规划就会差一些。 比起高通以通讯发家的SOC厂商来说，英特尔的储藏更单薄一些。 2019年，苹果收买了英特尔的基带事务，终究一块拼图完整了。 可是IPhone12 用的仍是高通的基带。 拼图完整了，什么时分能够拼上还需求一段时间。
作为整机厂商，苹果自研芯片开了个好头。 后边就有更多厂家踏上了这条路。 华为来了。 2011年，余承东调任华为终端事务董事长，敞开了华为搞高端手机之路 自研处理器仅仅其间一个环节。 2012年，华为发布了K3V2，号称是全球最小的四核ARM A9架构处理器。集成GPU，40nm制程工艺，这款芯片得到了华为手机部分的高度重视，直接商用搭载在了华为P6和华为Mate1等产品上面，可谓寄予厚望，要知道最初华为P6是作为旗舰产品定位。
但由于其芯片发热过于严峻且GPU兼容性太差等，使得该芯片被各大网友所吐槽。
自己规划的芯片，含着泪也要的用到自己手机里，被用户一脸厌弃。 经过了几轮迭代，到麒麟9系列时，现已逐步渐至佳境。 2017年9月2日，在德国柏林世界消费类电子产品展览会上，华为发布人工智能芯片麒麟970。同年10月16日，首款选用麒麟970的华为手机为Mate 10在德国慕尼黑正式发布。 麒麟970不是华为最牛的芯片，可是确是华为带给整个手机SOC智能年代的标志。 从麒麟970开端，华为首先在手机SOC芯片中集成了一个曾经从来没有的部件，NPU。 现在手机内部集成AI加快部件称为了一致，其时在其时，根本上很少人能够知道这其间的含义。 榜首款华为选用了寒武纪的IP，后边逐步转向了 Da Vinci 达芬奇架构。
英豪所见略同，智能手机SOC的“人工智能”年代开端了。 华为麒麟970的NPU（神经网络处理器）、Google Pixel2内置的IPU（图画处理器），以及苹果A11 Bionic，都是完结上述功用特性的专用硬件解决方案。 手机芯片处理器，除了多核CPU，多核GPU，DSP，ISP，基带，显现，安全等等。 现在NPU也来参加进来了。 手机拍照现已进入了“核算拍照”的年代，能够给用户供给更好的拍照体会，可是便是需求更为频频的AI的运算。 2020年，华为海思被而美国制止在我国台湾的台积电流片，麒麟9000也成为了一代绝唱。 华为SOC最早引进了NPU，引领智能手机真实进入“人工智能”年代。 手机“人工智能”仍在开展，华为的处理器却不能出新了。
人面不知何处去，桃花仍旧笑春风。 华为人总说：烧不死的鸟是凤凰。 等待凤凰涅槃时。
时至今日。 手机SOC芯片现已到了5nm。 面临着三大问题，规划杂乱，本钱添加，功耗难以操控。 最早的手机SOC便是CPU，现在早已超出了CPU的概念。
多个ISP引进，比赛般支撑了2个／3个／4个CMOS摄像头。 CPU也是相同，从单个CPU，从双核，巨细核，四核，六核，到现在8核。
ARM架构 A8A9到A78，A79，直到现在的 X1；从ARM A8的双发射，A78的四发射，X1变成了五发射。 GPU从ARM的MALI，高知晓龙的AdrenoGPU，苹果用过多年的imagination的powerVR、 这些子体系，包含CPU，GPU，印象，AI，存储，无线，安全等等；通常在芯片的介绍或许手册上，这些都是孤立的存在。 可是，一个SOC上最中心还有IP的互联和数据流向，这些一般是经过总线和各种DMA模块来完结的。经过总线衔接各种IP子体系，一同各种通用DMA或许定制DMA模块进行数据流的交流。这些才构成了整个杂乱的SOC体系。 十分检测集成才能，还带来本钱添加。 这些本钱添加，一方面是面积添加，另一方面而在7nm今后，制程的提高，单个晶体管的本钱反而添加了。
全都在提价，只要全球手机销量在削减。 一个手机SOC挨近八九十个平方mm2，这个是在7nm或许5nm来算的。这么大的芯片，假如是平等类比AI芯片，估计要几十瓦。而手机SOC芯片的功耗在几瓦，休眠功耗就更小了。 怎样操控手机SOC的功耗是手机SOC的中心问题，首要便是时钟操控，电源封闭，电压调理三种手法，乃至电压频率动态调理等多种手法。
下图是一个典型三从集功耗功用剖析图，绿色为小核，蓝色为中核，赤色为大核。横坐标为功用提高，纵坐标为能耗添加。
工程师都知道，在小负载下运转在小核，负载再添加，运转在中核，更高的负载，只能运转在大核。单线程形式下。可是在什么负载运转在那个核上，比较经济，经过这个图就能看出来。。 跟着单线程功用的提高，一同也有功用的添加，怎样确保功用添加的一同，尽或许运转在一个合理的功耗，这全部调整芯片固件调整有联系。也是检测各个厂家底层优化才能的部分。 现在几款5nm处理器，用户不谋而合反应功耗比较大，是“火龙”。 现在看，跟着集成度添加，在程工艺下，越来越多的功耗的问题就或许层出不穷。
手机SOC引领着手机的开展。 苹果，三星，高通，华为，联发科等等，每年发布的芯片时间都是芯片规划业界一流高手对决。 高手对决三个要素，快，勇，智。 高手对决要快，均匀12个月迭代一款百亿晶体管量级的芯片。 芯片错失一时，手机就错失一代。 高手对决要勇，7nm，5nm都是手机SOC芯片需求催着制程的开展， 杂乱的集成度可是还要严格的低功耗，程是必定却又不知道的挑选，是芯片制程工业不知道范畴的趟路人。 高手对决要智，多路ISP到集成NPU，手机SOC产品界说从未完结过。 怎样坚持特征，在功用，功耗，体会上得到用户的认可，成为最懂用户的芯片。 手机处理器作为手机的大脑，在不断进化，成为人类最密切的帮手。 而沉浸手机的人类则在不断退化，越来越依靠手机。 这是一个风趣却又挖苦的实际。