高通驍龍855五大維度深度解讀：沒有NPU只有更強大的AI引擎 首款5G移動平台
正在美國夏威夷如火如荼舉行的第三屆高通驍龍技術峰會，來到第二天，高通終於把前一天輕描淡寫的旗艦移動平台驍龍855詳細跟我們介紹各項技術特點，補回了一場技術功能的盛宴。
文｜Kelven
校對｜Kelven
圖源｜集微網
集微網報道，正在美國夏威夷如火如荼舉行的第三屆高通驍龍技術峰會，來到第二天，高通終於把前一天輕描淡寫的旗艦移動平台驍龍855詳細跟我們介紹各項技術特點，補回了一場技術功能的盛宴。
高通從連接、性能、AI、拍攝、娛樂這五個方面跟我們講述了驍龍855的全面進化。對於高通來說，驍龍855是面向未來10年的移動終端所打造的有力基礎，這是因為驍龍855是全球首款支持5G網路連接的移動平台，而具備5G網路能力將會是未來10年移動終端的必備特性。
高通高級副總裁兼移動業務總經理Alex Katouzian表示：「隨著運營商即將在2019年部署5G網路，消費者將最先在搭載驍龍855的移動終端上享受到非凡的5G用戶體驗。我們十分自豪與業界分享我們的技術創新，並率先將5G移動技術惠及全球。」
驍龍855是採用台積電7nm工藝製程打造的，它會在電池續航、遊戲、音頻、XR等方面的應用上更具優秀的能耗比。接下來我們也會從五大維度去解讀這款年度頂級移動晶元平台方方面面。
晶元製程有摩爾定律 移動連接有」阿蒙定律」
高通一向對於自己在連接這個領域上一直自信滿滿，而他們也確實在3G時代和4G時代是領先者的地位。高通高級副總裁兼產品管理高級副總裁Keith Kressin開場還是給我們」嘮叨」和開起了玩笑。
他用一個圖來闡述了無線連接的發展里程，從1G開始，基本是以十年為一個單位而進化，如1G時代1980年代模擬語音通話到2G時代1990年代的數字語音通話，2000年進入3G時代，開始踏入移動互聯網。
進入到2010年代，4G來到我們身邊，我們也到了移動多媒體時代。那麼即將進入2020年的我們，5G也會來到，它將會是一個萬物互聯的新景象。
產品管理高級副總裁Keith Kressin類比說晶元製程是遵循摩爾定律，而無線連接的進化也有相似固定的時間進化歷程，同時跟我們開起了玩笑：」或者這個可以叫做阿蒙（現任高通QCT總裁克里斯蒂亞諾·阿蒙）定律」。
高通在3G和4G時代並不僅僅只是別人眼中的硬體技術提供商，它在連接硬體上也做了很多軟體層面上的框架搭建和功能運算工作。在無線連接能力、計算能力、應用三方面上，3G和4G是有很大的不一樣。
3G時代，無線連接能力和計算能力的基礎驅動下，應用也可能會是初級的移動互聯網，如電子郵件、地圖、標清流媒體視頻等。
4G時代，無線連接能力和計算能力攀升，那麼我們使用的應用的數量和種類也更加豐富，如社交媒體、高清或者超高清流媒體視頻、VR、在線遊戲等等。這就說明，每一次的無線連接革新進化，其相應的計算能力基礎也會一併提升，繼而在應用層面上面也會有很大的變化。
首款5G移動平台 LTE/WiFi大幅度升級
驍龍855是首款支持5G的移動平台，可以搭配驍龍X50的5G Modem，同時在LTE能力方面也集成驍龍X24 LTE Modem，能夠支持最高2Gbps的連接速率，最後在WiFi上升級支持下一代WiFi 6-ready，也就是支持WiFi 802.11ax，而在60GHz的毫米波頻段上支持802.11ay的WiFi平台。
高級副總裁、5G業務總經理馬德嘉博士：」驍龍855將會帶我們進入以Gigabit為單位的時代。」這意味著，無線連接未來將會以Gbps為基礎單位，而不是Mbps，我們的無線連接速度將會有大飛躍。
首先驍龍855能夠搭配驍龍X50 5G Modem支持5G網路，它是全球第一款支持Sub-6和毫米波的5G移動平台。
雖然華為、三星、聯發科都推出了相應的5G基帶晶元，但是他們並沒有宣布他們的5G基帶會配哪個晶元使用，因此驍龍855這一方面是領先的。
暫時來說，驍龍855是通過外接驍龍X50基帶進行5G連接，配以RF前段和天線，並不是在一個基帶上集成4G LTE/5G NR這樣的一個多模多頻的結構。
有人會質疑，這樣的一個外掛方式，會否出現功耗和4G/5G網路切換這些問題？根據會有高通發言人的回答，他們已經跟首批搭載高通驍龍855的5G終端廠商聯合測試，5G連接功耗是符合他們要求的，而且他們提到雖然4G網路和5G網路是兩個不同基帶通過雙連接方式聯網的，可是它們通過休眠機制，使初期5G網路覆蓋不佳的區域自動令5G基帶休眠，降低功耗。
從我角度來看，按照以往3G/4G網路待機切換的問題不一定會出現在4G/5G初期，因為相比那時候可以解決雙待機的連接功耗的方法已經有很多，同時後期必然會向單晶元多模多頻的集成方向邁進。此外，2019年也只是5G試商用的一年，5G還有很多地方可以進行優化。
5G帶來的提升體驗是很巨大的，它的速率能夠達到幾千兆級以上（X Gbps），所以用戶可以獲得更多極致的享受，例如多人VR遊戲、AR在線購物、實時視頻等沉浸式體驗。
驍龍X24 LTE Modem集成在驍龍855內，它峰值下行速率達到了2Gbps，Cat.20，採用7nm製程打造，配以14nm的RF前端，能夠支持最多7個載波聚合，可謂進一步釋放LTE的潛力。作為對比，麒麟980所支持的LTE峰值下行速度僅達到1.4Gbps，而驍龍845為下行峰值1.2Gbps。
驍龍855在WiFi方面也有大幅的提升，支持802.11ax，也就是WiFi 6，能夠有8X8路串流探測機制，相比4X4效率提高兩倍，同時通過目標喚醒時間技術（Target Wakeup Time）降低功耗，能效比提高67%，同時支持最新的WP3安全認證。
11.ax是現在11.ac的後續進化版，它具有更多路的數據鏈路，能夠倍數級提高速率。現在市面上其實已經開始有11ax的路由器上市，可是我們手上能夠支持11.ax的終端設備卻一直缺乏，現在驍龍855已經正是支持11.ax，相信市場將會快速普及。
高通一直在毫米波上有很多研究，以往在WiFi平台上使用毫米波的便是我們熟知的802.11ad，而驍龍855這次提升WiFi在毫米波上的速率，支持毫米波頻段的Wi-Fi連接，基於802.11ay的平台將WiFi速度提升到10Gbps，並且有低時延特性。
高通簡化了整個無線連接系統，包括基帶、射頻前端、天線。驍龍X50把基帶和射頻接收器集成一起，而在QTM052的射頻前端模塊則把射頻前端和天線集成。
高通有著完整一套的4G或者4G/5G的無線連接方案提供，滿足手機等終端的研發需求。
5G可以改變我們現在應用的使用體驗，例如在線觀看8K視頻，秒下電影，低時延暢玩在線遊戲等。同時5G也會開啟眾多新應用，如雲計算、移動VR等等。
高通在5G上面有廣泛合作的運營商和OEM終端客戶，明顯在5G這條路上，合作才能走得更遠。
7nm三叢簇內核架構：1超3性能4效能
來到驍龍855的性能方面，如發布會前傳聞一樣，7nm工藝打造，它採用的是1+2+3的三叢簇架構，基於ARM A76打造的Kryo 485 CPU，與驍龍845相比帶來了45%的CPU性能提升。
高通方面並沒有公布驍龍855的晶元面積和晶體管數量，不過根據下方官方圖片的對比，驍龍855（7nm）和驍龍835（10nm）與新版硬幣1角硬幣的對比，兩者的晶元面積相似。
驍龍855
驍龍835
但是由於驍龍855擁有更先進位程，其容納晶體管數量會更多，而高通方面也回應會是7nm的平均水平，達到60億以上。
我們再來看CPU的架構，它是我們常見三叢簇，擁有1個超級內核，主頻達到2.84GHz，而三個性能內核主頻為2.42GHz，最後四個效能內核主頻為1.8GHz。
高通強調這個架構是根據他們研究市面上普遍應用對於內核的的調用需求的最佳平衡功耗和性能的方案。二級、三級和系統緩存並沒有公布相應數據。
GPU方面升級為Adreno 640相比前代Adreno 630有20%的圖形渲染速度提升，同時保持較低的每瓦特的效能，而且它能夠支持Vulkan 1.1、高動態範圍（HDR）和基於物理渲染（PBR），這些都能夠有效提升遊戲和演示水平。
對於驍龍855的CPU性能，高通形象地描述，驍龍855便是驍龍800+驍龍845的性能。此外還為我們展示了驍龍855與競爭對手相比在常用軟體上的打開應用速度對比，全面領先對手。
現場針對驍龍855的功耗進行了演示對比，對象是驍龍845，在遊戲場景應用裡面他們的整體功耗的大小對比。
首先需要明確的是，這裡對比的是整機的功耗，並不是單一晶元的功耗。兩部對比的手機除了搭載的晶元不一樣外，其餘規格是相近類似，盡量做到一致。
可以看到功耗方面，驍龍855平均2587mW，雖然是隨時跳動，但是基本保持在2500mW這個水平，而驍龍845平均3270mW，基本維持在3200mW水平。驍龍855相比驍龍845功耗相差21%左右。
第二個場景是日常拍照、網頁瀏覽、上社交網站等，可以算是低功耗的項目。
可以看到功耗方面，驍龍855平均1787mW，基本保持在1700mW這個水平，而驍龍845平均2228mW，基本維持在2200mW水平。驍龍855相比驍龍845功耗降低22%左右。
AI性能是對手2倍 軟硬兼施
驍龍855支持的第四代多核人工智慧引擎AI Engine，可以實現每秒超過7萬億次運算（7TOPs），AI性能較前代旗艦移動平台相比提升3倍，同時是競爭對手的2倍。
AI人工智慧方面高通還是遵循它以往一貫的AI運算系統架構策略，沒有如外界所期待的AI運算專用模塊NPU，而是通過協同CPU、GPU、DSP三者進行異構的AI任務學習和運算。
首先驍龍855擁有全新的Hexagon 690處理器，它包含了一個全新設計的Hexagon張量加速器（Hexagon Tensor Accelerator，HTA）和四個Hexagon向量擴展內核（Hexagon Vector eXtensions，HVX）。
這是前代旗艦產品驍龍向量處理的兩倍，並且還增加了四線程標量內核，綜合實現了專有的、可編程的AI加速。
此外，Adreno GPU硬體提升帶來的AI加速包括50%的算術邏輯單元（ALU）提升，同時，全新的Kryo 485 CPU也加入了可以更進一步加速AI性能的全新指令。
可以看到，高通除了構建了以CPU、GPU和Hexagon的AI硬體人工智慧引擎，它還提供了AI引擎的軟體開發套件，包括高通神經處理器SDK、Google Android NN-API以及Hexagon NN和高通Math Library。
在此之上，高通可以與更多AI軟體合作夥伴事先更多AI應用，例如終端側的AI語音、拍攝、遊戲和XR等。
現在高通的AI軟體合作夥伴在不斷擴大，在會上Google也作為合作夥伴受邀請講述Google Lens的AI人工智慧識別圖像功能。
現在正在與高通合作在驍龍855進行AI軟體開發的公司有很多，當中也包括了眾多我們經常聽見的中國AI企業，包括科大訊飛、大象聲科、商湯等，此外思必馳、AnyVision、Nalbi、Arcsoft等也榜上有名。
商湯基於驍龍855移動平台，採用TOF技術所打造的面部識別
驍龍855可以通過專用的回聲消除和噪音抑制AI加速，帶來更先進的終端側語音助理解決方案。當中一個例子便是雙方視頻對話，一方在一個酒吧的情況下，通過降噪等噪音AI消除，另一方可以清楚聽見話語，這是在單麥克風的情況下做到的，意味著並不需要額外的降噪麥克風，全部通過軟體演算法實現。
高通與商湯合作研發AI圖像增強功能和TOF面部識別，此外與Arcsoft合作照片AI夜間增強降噪。
有人會質疑高通還是沒有採用獨立的NPU是否落後了？在我看來，這可能是高通與其他競爭對手對於AI的理念不一樣，它堅信AI需要多個部件協作，而不是單一的NPU。
實際不論是高通的AI引擎還是其他廠商的NPU模式，落到應用上，其也需要特定的內核。以拍照來說，如果是高通的AI引擎，其對於AI拍照，包括CPU、ISP、DSP都需要協同工作，三個部分都有運算部分，而如果是NPU模式，可能大部分的AI運算AI加速和AI學習都在NPU裡面完成，最後它只是輸出一個執行指令到ISP上。
我們不能說哪一套模式更加高效，哪一套模式更加優秀，至少現階段我們用TOPs來衡量AI能力計算能力是不夠全面的。對於消費者和用戶來說，AI還是要看最終的應用體驗。
我們暫時不能來判定或者下定義，獨立NPU便一定優秀，而高通的AI引擎是系統協作，在它們眼裡這至少在現階段是性能和功耗平衡的最佳選擇。
集成計算機視覺（CV）能力 支持HDR10+
驍龍855集成了最新的Spectra 380 ISP，集成了大量硬體加速的計算機視覺（CV）能力，因此驍龍855成為全球首個擁有計算機視覺能力（CV）ISP的移動平台。
CV-ISP能夠支持最頂級的計算攝影和視頻拍攝功能，同時功耗方面降低能最高達到4倍，能做到這個成績得益於各種圖像處理演算法。
CV-ISP能夠實現基於硬體的圖片深度感測，支持在4K HDR@60fps的狀態下實時進行視頻拍攝、對象分類和對象分割。
這意味著我們可以拍攝一段視頻，然後精準選定某個對象或者背景進行實時的替換，而且這一個操作可以支持4K HDR解析度的影片。
這個圖表現的便是CV-ISP+AI Engine的合作結果，圖中的人物在吹泡泡，我們可以精準選擇人物進行固定不動，而吹泡泡這部分操作繼續動起來。
上圖表明使用CV-ISP對比CPU+DSP+GPU組合，在6自由度的VR環境追蹤功耗要節省2倍，目標追蹤功耗降低4倍，目標檢測功耗節省4倍。
Spectra 380 ISP是首個支持HDR10+的視頻拍攝ISP，作為對比，上一代Spectra 360僅支持HDR。驍龍855在4K視頻拍攝方面要相比驍龍800功耗降低3倍。
高通同時還宣布驍龍855支持HELF編碼格式硬體加速，將文件減50%以便於更高效地存儲或對用戶自己生成的內容進行傳輸。同時HELF編碼相比JPEG能夠存儲更多圖像信息，例如深度信息、連拍信息、HDR等等。
高通Elite Gaming平台 支持HDR遊戲畫面
根據高通方面的數據分享，遊戲市場在2018年有約13%的增長，而移動遊戲已經佔了整個遊戲市場的51%，年增長率達到了驚人的25.5%。
可以看到今年市場上有多家推出了專門針對遊戲的遊戲手機，例如努比亞的紅魔、雷蛇、黑鯊、華碩的ROG Phone。當然除了專門的遊戲手機外，搭載驍龍845的旗艦手機在遊戲性能上一直很不錯。
於是高通在驍龍855上將要進一步釋放其遊戲潛能，搭建一個全新升級的娛樂遊戲平台，為了能夠支持更加逼真的遊戲、更出色的視頻體驗和更高性能和更好體驗的XR。
驍龍855宣布支持全新Snapdragon Elite Gaming體驗的平台。這個平台能夠支持true HDR電影級分級調色、電影級色調映射、要求頗高的基於物理渲染（PBR），以及對Vulkan 1.1圖形庫的支持。
這裡要特別一提的是，這是首次Vulkan 1.1首次用於移動遊戲，它能夠理論降低20的功耗，對比Open GL ES。
通過降低90%以上的定製演算法，驍龍855基本能把市面上所有遊戲運行順滑，多人遊戲體驗通過降低時延帶來流暢不卡幀的操作。
現場演示利用驍龍855的手機終端進行塞車遊戲，通過電視隔壁的路由器802.11ay在毫米波60GHz傳輸，不但能完整投屏到電視屏幕，而且做到畫面同步，遊戲畫面非常流暢。
無論你是使用5G，還是毫米波的802.11ay或現有802.11的WiFi標準，高通能通過簡單的演算法增強，實現降低時延的效果。
此外通過全新高通aptX Adaptive音頻編解碼器以及對高通TrueWireless Stereo Plus的支持，其音頻體驗也得以提升。
除了遊戲，在視頻電影觀看方面同樣又大升級。驍龍855是首款支持HDR10+播放的移動平台，可以實現120幀的流暢體驗。此外杜比Dolby Vison也支持，可以支持更加銳利的8K 360度的VR視頻播放。
藉助新增的硬體加速H.265和VP9解碼，驍龍855終端能夠降低效能，延長觀影時間。對比在youtube播放視頻，VP9硬體解碼能節省7倍的電量。
驍龍855還支持8K解析度的 Volumetric VR沉浸式視頻體驗。它可以為用戶帶來絕對的自由——實時、無拘無束地觀看體驗、學習體驗、娛樂玩耍體驗以及分享動態體驗，甚至打破了現實與虛擬世界之間的視覺界限。
關鍵詞：5G、AI、頂級娛樂 體驗更重要
實際從驍龍820開始，高通在宣傳自家的旗艦移動平台的時候，更多透露給外界或者媒體的信息是它能夠做什麼，它能夠達到哪個級別的體驗，而不是它有多少個CPU、跑分怎麼樣等等。這說明高通更多想讓消費者或者用戶清楚了解自己手機哪方面體驗更好，而不是來單純比拼硬體。
驍龍855這一代旗艦移動平台，高通定義它為面向十年的移動終端的基礎，實際這是突出其是首款支持5G網路的移動平台，因為下一個十年正是5G的世界。
第四代AI人工智慧引擎和驍龍Elite Gaming平台，這明顯看出未來移動行業市場的兩大趨勢，此時高通也正在找准方向繼續前進。
One More Thing，驍龍855是首款支持高通 3D聲波感測器的移動平台，它是全球首個支持屏下超聲波指紋識別的商用解決方案，也是唯一一個能夠穿透不同類型污漬準確識別指紋的移動解決方案。這特性功能能夠支持更加輕薄的外觀設計，同時具有更高的安全性和準確性。
驍龍855移動平台已經向OEM廠商出樣，搭載該平台的商用終端預計將在2019年上半年開始出貨。昨天中國移動大會上，包括OPPO、vivo、小米、一加、中興等廠商已經宣布2019年會推出搭載驍龍855的5G終端，而三星、HTC等也明確2019年也會推出5G手機，那必然會選擇驍龍855。
最後附上驍龍855移動平台的技術特性：
Qualcomm 人工智慧引擎AI Engine
? Qualcomm Hexagon 690處理器
? Qualcomm Adreno 640 GPU
? Qualcomm Kryo 485 CPU
連接
? 驍龍 X24 LTE 數據機，支持LTE Category 20
? 驍龍 X50 5G 數據機（面向5G終端）
? Qualcomm Wi-Fi 6-ready移動平台：支持802.11ax-ready、802.11ac Wave 2和802.11a/b/g/n
? Qualcomm 60 GHz Wi-Fi 移動平台：支持802.11ay和802.11ad
? 藍牙版本：5.0
? 藍牙傳輸速度：2 Mbps
? 雙頻GNSS支持高精確的定位
Qualcomm Spectra 380 ISP
? 雙14位計算機視覺ISP（CV-ISP）；2200萬像素@30fps的並行雙攝像頭；4800萬像素@30fps的單攝像頭
? 硬體計算機視覺功能，包括對象偵測與追蹤（梯度方向直方圖、Harris角點檢測、歸一化互相關、線性分類與光流），以及立體景深處理
? 先進的HDR解決方案，包括增強的zzHDR、三重曝光四色濾波陣列（QCFA）HDR
? 支持人像模式（背景虛化）的4K 60 HDR視頻拍攝（HRD10、HDR10+和HLG），10位色深，Rec 2020色域
? 針對抓拍的硬體多幀降噪（MFNR），針對視頻的動態補償時域濾波（MCTF）
? 攝像頭子系統中的硬體穩像解決方案
? 全新模塊ISP設計，支持圖像管線輸出更高的靈活性，包括RAW和YUV像素域
? 高幀率的慢動作視頻拍攝(720p @480fps)
? HEIF照片拍攝和HEVC（H.265）視頻拍攝
音頻
? Qualcomm Aqstic 音頻技術
? Qualcomm aptX ，包括classic aptX、aptX HD和 aptX adaptive
? Qualcomm TrueWireless Stereo Plus
Qualcomm Adreno 640視覺子系統
? Adreno 640 GPU
? 支持Vulkan 1.1 API
? HDR遊戲（10位色深、Rec 2020色域）
? 基於物理渲染（PBR）
? API：支持OpenGL ES 3.2、OpenCL 2.0 FP和Vulkan 1.1
? 最高終端側顯示屏：支持高達4K HDR顯示屏
? 最高外接顯示屏：最多支持兩個4K HDR顯示屏
? 硬體加速H.265和VP9解碼
? HDR播放編碼器支持HDR10+、HDR10、HLG和Dolby Vision
? Volumetric VR視頻播放
? 8K 360 VR視頻播放
Qualcomm Kryo 485 CPU
? 一顆超級內核，主頻高達2.84GHz
? 三顆性能內核，主頻高達2.42GHz
? 四顆效率內核，主頻高達1.80GHz
? 64位架構
製程
? 7納米製程工藝
Qualcomm Hexagon 690 處理器
? 安全處理能力
? 四線程標量內核
? 四個Qualcomm Hexagon向量擴展內核（Vector eXtensions，HVX）
? Qualcomm Hexagon張量加速器（ Tensor Accelerator）
? Qualcomm Hexagon語音助理
? Qualcomm All-Ways Aware 技術
安全
? Qualcomm生物識別認證套件：指紋、Qualcomm虹膜認證、語音、面部、支持移動支付的Qualcomm安全處理單元
? Qualcomm 3D聲波感測器
Qualcomm Quick Charge 4+ 技術
內存
? 內存速度：2133MHz
? 內存類型：4x16位，LPDDR4x
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