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什么是移动处理器?英特尔的移动处理器?移动处理器制造工艺?

来源:
2024-01-09
类别:基础知识
eye 10
文章创建人 拍明芯城

  什么是移动处理器?

  要了解何谓移动处理器之前,我们不得不弄明白什么是处理器,处理器英文全名为Central Processing Unit,即中央处理器。是电脑中的核心,中央处理器在计算机的功能就如同人的大脑。

  在笔记本电脑内部产生热量的大户,除了硬盘之外就是CPU了,而使用低电压工作的CPU所产生的热量比较少,计算机也比较稳定,所以虽然都同为Pentium IV的CPU,但台式机与笔记本电脑所用的中央处理器是不同的。笔记本电脑所使用的是低电压的CPU。有些高档机型使用的是专为笔记本电脑设计的Pentium-M中央处理器。

  笔记本电脑专用的CPU英文称Mobile CPU(移动CPU),它除了追求性能,也追求低热量和低耗电,最早的笔记本电脑直接使用台式机的CPU,但是随CPU主频的提高, 笔记本电脑内部狭窄的空间开始无法迅速的散发热量,笔记本电脑小得可怜的电池也无法负担台式CPU庞大的耗电量, Mobile CPU的制造工艺往往比同时代的台式机CPU更加先进,因为Mobile CPU中会集成台式机CPU中不具备的电源管理技术,而且往往比台式机CPU先采用更高的制造工艺。笔记本电脑的刚面世时直接使用台式机的CPU。

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  英特尔的移动处理器

  移动处理器目前按照供应商的不同主要分为英特尔移动处理器,AMD移动处理器,全美达移动处理器以及苹果G4移动处理器。

  移动处理器制造工艺

  制造工艺的微米是指IC内电路与电路之间的距离。制造工艺的趋势是向密集度愈高的方向发展。密度愈高的IC电路设计,意味着在同样大小面积的IC中,可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。制造工艺一般用微米表示,目前英特尔的移动处理器已经达到了0.09微米的制造工艺,并向0.065微米的制作工艺进军。

  史上最强的移动处理器大PK

  高通的骁龙 820 开始揭开了面纱,这似乎也拉开了下一代移动处理器大战的序幕。

  根据 Phone Arena 的消息,智能手机领域下一代旗舰级 Soc 的 Geekbench3 跑分成绩被悉数曝出。这些旗舰 Soc 包括英伟达 Tegra “丹佛 2”、三星 Exynos M1、苹果 A9&A9X、海思麒麟 950 以及之前刚曝出没多久的 LG NUCLUN 2,基本上除了骁龙 820 和 MTK Helio X20,下一代旗舰 Soc 都有亮相。

  这张图可以十分直观地看出这些旗舰 Soc 的单核和多核成绩。其中单核成绩最好的是英伟达“丹佛 2”为 2599 分;多核成绩最好的是三星 Exynos M1 为 7497,其次是海思麒麟 950 的 6096。苹果的下一代处理器 A9 和 A9X 的表现则不算亮眼。

  不过这里需要指出的一点是,这张对比图描述的是这些成绩是单线程和多线程的分数,而 Phone Arena 的原文里则称这些成绩是单核分数(single-core score)和多核分数(multi-core score),核心与线程并不相同。一般来说,Geekbench 软件主要是用来进行测试单核和多核性能,而非测试线程的。

  对于旗舰 Soc 来说,除了 CPU 性能,图形处理能力也不能忽视。

  在 GFXBench 3.0 软件的图形测试中,英伟达 Tegra “丹佛 2”的分数一马当先,而且分数相当恐怖,离屏(off-screen)模式下,曼哈顿场景取得了 117 fps,霸王龙场景中取得了 206.9fps 的成绩;三星 Exynos M1 在上述两个场景中的成绩分别是 59.4 fps 和 108.9 fps;A9 在两个场景取得的成绩则相比没那么乐观了,分别为 30.3fps 和 66fps,相比上代的 A8 增长还是比较显著的,不过竞品相比这个进步幅度显得有点小了。

  海思麒麟 950 和 LG NUCLUN 2 的图形处理分数并没有一起被曝出,不过 Phone Arena 有提到麒麟 950 采用了 16 纳米制程工艺,并且 GPU 部分不再是 Mali-T628 MP4,改为了 Mali-T880 MP6。

  总的来说,这次的曝料由于没有实物曝出,再加上之前的“线程”与“Core”的谬误,其可信程度有多高还需要打一个问号。不过,如果这份曝料完全正确的话,那么,我们会在麒麟 950 上,“惊喜”地发现“祖 传 GPU”——Mali-T628 MP4 终于不见了。

  十大移动处理器排名

  Geekwan 排名前 10 的移动旗舰处理器:1.M1(垫):295.4%——苹果2.A12Z:198.5%——苹果3.A15(iPhone 13 Pro Max):193.7%——苹果4.A12X:190.1%——苹果5.A15(iPhone 13):176.0 - 苹果6.A14(iPad):168.4%——苹果7.天玑 9000:167.9%——联发科8.Snapdragon 8 Gen 1:153.6%——高通9.A14:148.5%——苹果10.A13:129.0%——苹果

  天玑9000旗舰处理器

  天玑9000作为联发科打造的顶级旗舰处理器,采用台积电最先进的4nm工艺制造,从根本上保证了不仅性能更好,而且功耗、发热量最低,更全球能效优化技术。这有助于提高能效性能,而且更加出色。

  在架构方面,天玑9000也非常先进。CPU基于最新的ARMv9,共8核,包括1个超核X2 3.05GHz、3个大核A710 2.85GHz、4个小核A510 1.8GHz、8MB L3。它还拥有一个 6MB SLC 大缓存,这使得它更有利于性能。

  GPU也是最新的ARM Mali-G710,共有十个核心。在AI方面,升级为最新的第五代独立AI处理器APU 590,在性能和能效方面均拿下苏黎世AI Benchmark。各种硬核配置,让天玑9000成为安卓阵营旗舰手机芯片的新标杆。也为旗舰安卓手机市场带来了新的选择。

  目前市面上的天玑9000智能手机并不多。但是,我们目前有 Oppo Find X5 Pro 天玑版和 Redmi K50 Pro。这两款旗舰终端的性能和能效都非常出色。据热门微博科技博主@DCS报道,搭载天玑9000的vivo X80系列已经在路上。天玑9000在安兔兔上的跑分是107万,该芯片支持联发科手游超级评分技术。

  骁龙 8 Gen 1 旗舰处理器

  CPU保持了三簇设计,与之前的泄露完美契合。有一个带有 3.0 GHz 时钟速度的 ARM Cortex-X2 内核的 Prime 内核。还有三个基于较新的 ARM Cortex-A710 标准的“支持”性能内核。这些将运行在 2.5 GHz。最后,我们有四个效率内核,它们也将采用运行在 1.8 GHz 的新 ARM Cortex-A510 标准。

  总体而言,新 CPU 将比高通骁龙 888 中的 CPU 快 20%。它还将功耗降低多达 30%。这当然是一个重大的升级。例如,即将推出的小米 12 将比其前身快 20%。

  现在下一件大事是在 GPU 部分。新芯片组引入了新的 Adreno 730 GPU,其新架构带来了 30% 的性能提升和高达 25 节电。高通开发了三项 Elite Gaming 功能,其中一项将使开发人员能够在性能和能效之间取得平衡。Adreno 帧运动引擎允许 GPU 在使用相同功率的情况下以双倍的帧速率渲染游戏。或者,它可以保持 FPS 不变,同时将功耗减少一半。

  这套新功能还包括桌面级体积渲染。它用于戏剧性的照明效果,关卡设计师似乎非常喜欢的神光。同样新的还有可变速率着色 Pro,这是一种基于图像的 VRS,应该可以简化 VRS 与更多游戏的集成。据芯片制造商称,已经与可靠的游戏开发商建立了许多合作伙伴关系,以充分利用新硬件。

  Snapdragon 8 Gen 1 带来了集成的 X65 5G 调制解调器。它支持 sub-6 和 mmWave 操作。它可以提供 10 Gbps 的理论峰值速度。它还首次支持上行链路的载波聚合。

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  移动版CPU与桌面版CPU有何区别?

  外形——封装不同

  与我们熟悉的桌面端CPU相比,应用在移动端(笔记本电脑上)的CPU在外观上有很多不同点。 拆开笔记本背板,去掉整块的散热模块后,就可以看到笔记本电脑上主板上的那颗CPU了。和桌面端那种稍有分量,一只手刚好拿的过来的“铁疙瘩”相比,移动端的CPU体积小,形状通常为长方形,且已经被焊在主板上不能取下来。造成两种CPU样式不同的原因,是它们的封装模式不相同。

  目前AMD与英特尔的桌面端CPU通常采用LGA(Land Grid Array)封装模式。它的特点很明显,CPU正面为银色的顶盖,通过硅脂与散热器相连接进行热传导;背面则是密密麻麻的金色接脚,负责与主板上CPU卡座上的针脚链接,与主板交换信息。在AMD锐龙CPU应用am5接口之前,其am4接口都是采用PGA(Pin Grid Array)封装,即针脚在CPU上,插孔或接脚在主板上。不过很多消费者反应这种封装很容易让消费者弄弯针脚导致CPU损坏,AMD也在新一代CPU上换装了LGA封装。 而移动端CPU采用的封装模式为BGA(Ball Grid Array)。它的外形的特点就是CPU会通过回流焊技术焊接在在主板上,一般消费者无法更换。此外,由于不需要消费者自己安装散热器,也就不需要担心散热下压过紧导致压裂芯片,因此该类型封装通常没有桌面端CPU的顶盖。

  内部——核心不同

  英特尔和AMD通常会将不同功能的CPU的以前、后缀的方式进行区分,这里简答说一下两家处理器的常见后缀类型,方便读者进行移动端与桌面端区分。英特尔方面:无后缀:标准版CPU,集成了核显,但无法超频; 后缀K:代表用户可以对这颗CPU进行超频,通常为该型号的高端产品线; 后缀F、P:无核显CPU,若想点亮主机需要独立显卡; 后缀X:该系列顶级产品; 后缀H、M、U:代表移动版CPU,核心电压与功耗依次降低,H>M>U。 这些后缀也可以相互组合,例如i9-12900KF,代表该CPU可以进行超频,但不集成核显。AMD方面:无后缀:代表标准版CPU; 后缀X、XT:支持AMDXFR技术,类似自动超频,属于高端产品线; 后缀G:代表集成了核显; 后缀H、U:代表移动版CPU,H代表标准电压,U为低电压。 在网上我们能看到许多关于桌面端与移动端CPU的测评文章。记者找到一份国内媒体给出的i9- 12900H与i9-12900K的处理器性能对比。

  不同处理器性能对比 图源:超能网

  从图中很轻易就能看出,移动端处理器的性能要远低于桌面端的。不过这并不意味着移动端处理器仅仅是被限制性能上限,保证功耗和发热都处于合理的区间范围内。事实上,虽然型号都是i9-12900,其内部可能完全是两种不同的芯片。 我们对比官方给出的i9-12900H与i9-12900的参数。桌面端的12900其内核数为16,性能核心数为8,单核心24线程。移动端12900H的内核数为14,性能核心数为6,单核心20线程。可见两颗CPU从内核配置上完全不同,移动端CPU也并不是简单的将桌面端CPU做降压或限制功耗的处理。核心数不同也就意味着整颗芯片的布局、面积都不同,因此在芯片设计阶段就会分别进行设计。由于芯片制造阶段需要考虑批量生产的成品,因此它们也不可能放在一颗晶圆上制造。也就是说,12900与12900H虽然型号近乎一样,但两颗处理器完全算是两种芯片了。

  有意思的是,不同等级的CPU其内核可能是一模一样的,同时,完全相同的CPU型号,其内核也可能完全不同。这是因为芯片在生产时受到良品率影响,当芯片中的某颗小核损坏后,厂商并不会将整颗CPU丢弃,而是屏蔽掉损坏的核心,将芯片“降级”后再出售。例如i9-12900的内核坏了四个,厂商就会将损坏核心屏蔽,然后调整其他核心数量与工作频率,最终作为12个核心的i7-12700K出售。这样做厂商就能最大程度的降低损失,减少废品率。 除了核心数量和线程数不同,部分移动端CPU是没有二级缓存的。在计算机系统中,CPU高速缓存(CPU Cache,通常指一级缓存,L1 Cache)是用于减少处理器访问内存所需平均时间的部件。在金字塔式存储体系中它位于自顶向下的第二层,仅次于CPU寄存器。其容量远小于内存,但速度却可以接近处理器的频率。而二级缓存(L2 Cache)指的是CPU的第级高速缓存,其容量较大于一级缓存、远小于内存,主要用来协调一级缓存于内存之间的速率差。缓存就像货车准备往仓库卸货时的临时存放点,容量很小,但速度较快,可以缓解CPU与内存之间性能差距较大的问题。多级缓存通常用在频率高、速度快的CPU上,移动端CPU受限于核心与线程数量,往往不需要二级缓存联通内存。

  总的来说,虽然移动端与桌面端名字几乎相同,但核心数量、线程、缓存等影响CPU性能的重要参数都有所差别。

  “装备”——核显、内存、功率上限不同

  除了核心本身的不同外,移动端与桌面端CPU的外部配置也不尽相同。 两种处理器在集成显卡上区别较明显。首先是工作频率,桌面端因功率上限更高,其核显工作频率通常要高于移动端。但在性能方面,移动端的执行单元(专用于图形计算的多线程处理器)数量要明显高于桌面端,甚至能达到一倍左右的差距。在对DirectX、OpenGL与OpenCL的支持上,移动端也往往更胜一筹——通常支持更新的一代图形技术。这是因为桌面端CPU通常要搭配独立显卡使用,对核芯显卡的要求没有那么高。 在对内存的支持上,由于部分台式机的主板是可以支持双通道4条内存的,因此桌面端CPU支持的内存上限为128G(4×32G)。移动端受限于主板体积,仅能支持双通道两条内存,因此上限为64G(2×32G)。 另外,受限于散热器体积,移动端的标准电压CPU功率通常被限制在45W,低压版甚至到了15W或10W;桌面端CPU功耗上限往往被控制在100W以上。总结总的来说,移动端与桌面端CPU虽然在名称上极其相似,但是从外到内,各种参数全都不同。因此即使我们将笔记本电脑搭载的CPU解放了功耗限制并使用更强大的散热器,其性能也赶不上同名的桌面端CPU。各位读者在选购电脑时要分清两种CPU的区别,不要以桌面端的性能来要求移动端。


责任编辑:David

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