骁龙888变火龙？5nm手机芯片翻车谁该背锅？

这几天手机数码圈的一件大事，就是不少媒体开始讨论小米11的功耗和温度都很高，甚至有部分评测机构（如极客湾）测出最高温度达到了50度。因此也就产生了一个话题#骁龙888#翻车，既而讨论出一个结论：骁龙888采用5纳米2.42Ghz的ARM a78内核，其功耗居然比7纳米同频率的ARM a77高。甚至用骁龙865进行超频后，在性能表现上也要优于骁龙888。

不过，很快就有不少自媒体和数码博主出来，开始称其它5nm旗舰芯片功耗同样也翻车，甚至有人在知乎问出了这样的问题：5nm芯片都遭遇问题，是否意味着近几年手机芯片行业进入瓶颈？

根据Geekbench的测试数据。2020年发布的苹果A13仿生、苹果A14仿生、高通骁龙888、海思麒麟9000、三星Exynos 1080这几颗处理器的峰值功耗均在14.36W-17.16W之间。而已经被行业论证功耗存在问题的骁龙810，总功耗达到25.4。

值得一提的是，上述的数据并非峰值功耗。实际上95%的时间，手机都达不到峰值性能，只有在运行少数大型游戏或软件的情况下，才会出现峰值功耗。由于长时间使用，功耗较高的情况下，会产生降频。不过我们一般玩高负载游戏的时候，大多数时间是在家中没事的时候，峰值性能强可以使用手机散热神器，保证长时间的性能释放。而这次导致骁龙888翻车的问题，很明显是峰值功耗。

根据网上曝光的实测数据显示，与上代采用台积电7nm工艺的骁龙865相比，骁龙888单核及多核运算效能上确实提升了10%，图形性能更是提升40%，延迟表现也因搭载LPDDR5而改善。但代价是功耗明显提高，不论单核或多核的功耗均较上代骁龙865高出32～43%，在运行大型手游时也会出现降频情况，约10分钟后性能会降到与上代骁龙865相当的水准。

目前手机CPU天梯图的排名（截至1月12日）

实际上，如果单从测试结果来看的话，今年发布的5nm芯片，实际能效比表现都没能达到官方所宣传的效果。此前还有消息指出iPhone 12系列搭载的5nm A14处理器也存在着发热问题，一天晚上待机就逝去超过15%的电量。麒麟9000功耗翻车的问题也有GPU堆料过头的原因。

当然，考虑到数码评测的结果有很多不可控性，其结果未必就权威。加上最近荣耀要发布新手机V40(1月18日)、高通的竞争对手联发科也将发布新品天玑1200（1月20日），广大吃瓜群众也应该以平常心看待。

以往按照摩尔定律，芯片工艺的提升必然带来性能的提升和功耗的降低，但是这一次在骁龙888上，这一定律似乎失效了。那么，5nm工艺在性能功耗上真的不如7nm吗？为何会出现这种违背摩尔定律和行业常识的现象呢？

三星5nm工艺为何成为“背锅侠”？

很不幸的是，三星这一次再次成为了“背锅侠”。主要是业界一直对于三星宣传的5nm工艺表示怀疑态度。

在晶圆制造中，不同的工艺区别主要体现在晶体管密度上。以5nm和7nm为例，前者每平方毫米的晶体管数量超过1.7亿个，较7nm提高了80%。5nm工艺在处理器单位面积内提供了更多的晶体管数量，按理说能够带来更高的性能与更低的功耗。

从上图可以看到，相差不大的晶体管密度，三星叫3GAE（195.0），Intel叫7nm（201.6），TSMC叫N3（291.2）。

4nm工艺之后三星将进入3nm节点，官方称之为3GAE工艺，不过3nm工艺时代不再使用FinFET晶体管，而是使用全新的晶体管结构——GAA（Gate-All-Around环绕栅极）晶体管，通过使用纳米片设备制造出了MBCFET（Multi-Bridge-Channel FET，多桥-通道场效应管），该技术可以显著增强晶体管性能，主要取代FinFET晶体管技术。

未来的工艺方向将是FinFET还是GAA技术？相比于现在的FinFET，GAA解决了栅极间距尺寸减小后带来的各种问题，包括电容效应等，业内估计基本上可以解决3nm乃至以下尺寸的半导体制造问题。目前台积电的5nm工艺依然在采用FinFET制程，而三星则押宝GAA，三星的GAA技术叫MBCFET。从商业角度来看，台积电的FinFET大获成功，已经宣布将继续应用到3nm工艺中，苹果也表示将继续使用台积电finFET。

苹果2021年所有产品将全面转入5nm制程，A14及M1处理器都将采用台积电5nm工艺。苹果后续还将推出搭载于桌面电脑的Apple silicon及图像处理器GPU。下半年还将推出搭载于iphone13 A15应用处理器等。因此苹果将在今年第二季度及第三季度大量采用台积电5nm工艺。至于苹果空下来的7nm产能，则由联发科和AMD补上。

由于众所周知的原因，去年小米、oppo、VIVO等国产手机厂商为了供应链安全，纷纷开始转变对于高通芯片过渡依赖的局面，加大了对于联发科的芯片采购。主打高端市场的天玑1000+系列被不少旗舰机采用，天玑800也在中端市场大获成功。联发科也因此在去年年底一举成为全球最大的智能手机芯片供应商。

同时联发科今年一季度也扩大了对于台积电7nm芯片的投片，6nm旗舰级5G芯片天玑1200也开始量产。预计Q1将在台积电7nm与6nm投片量累计将达11万片，成功挤下高通成为台积电第三大客户。

面对台积电的强势进攻，三星则宣布全面转向3nm的MBCFET以求实现弯道超车。不过，这一次帮高通代工的骁龙888出现翻车现象，恐将拖累后续合作。有消息称，高通下一代芯片骁龙895将转回台积电代工。

骁龙变“火龙”，X1内核或是罪魁祸首？

骁龙888的CPU拥有8个核心，由1个超大核Cortex-X1+3个大核Cortex-A78+4个小核Cortex-A55组成，GPU为Adreno660。

虽然snapdragon 888出现了功耗问题，但是888作为首个采用ARM Coretex-X1内核的芯片。

可以说ARM X1内核偏离了ARM以往追求功耗和性能平衡的思路，单纯的追求极致性能，这显然给移动芯片带来了新的发展思路。ARM Coretex-X1的出现也让Intel警惕,因为苹果和微软都已经打算在未来设计基于ARM内核的PC芯片。

从这个角度来看，未来移动芯片功耗的上升是必然的，将责任怪罪于工艺似乎并不公平。至于搭载X1内核的PC未来是否能跟X86架构掰手腕？这就是另外一个话题了。

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