麒麟1020/苹果A 14蓄势待发！灵魂拷问：你真能看懂手机SoC吗？

智能手机的更新和迭代，都是从处理器开始的。譬如：下半年即将发布的麒麟1020和苹果A14，就是苹果和安卓阵营各自最顶尖的SoC。不过，你真的能看懂手机SoC的具体架构，或者只能从娱乐兔上面看个跑分？

没关系，今儿小编就来带你了解手机SoC，看完之后你也装装手机界的“懂王”。上图是本文介绍的逻辑思维导图，搞不清楚的可以参照这张图捋顺，别把自己看懵了哈。

1、定义概述：SoC，智能手机的大脑

SoC，全称System on Chip，中文名叫做系统级芯片，也称为片上系统。为什么我们要这样称呼它呢？从字面意思上去理解：SoC是将系统关键部件集中到一颗芯片上。

打个比方：我们的人脑拥有分析能力、理解能力、计算能力等等，通过耳鼻口眼等器官接收到的信息都需要交给大脑，通过大脑的种种能力进行处理并给出反馈——手机SoC类似于人脑，集成了手机的绝大多数核心功能，手机的各个传感器将外界信息 (例如，我们在手机触摸屏上的各种操作) 传达给SoC，通过计算给予我们反馈。我们都知道到大脑分为左脑和右脑，各自负责不同工作，那么对于SoC是怎样的呢？

2、详解SOC的模块组成：AP、BP是什么？

手机的SoC主要分为两大模块，分别是：1、负责处理APP的应用处理器（Application Processor），简称AP；2、负责通信的单元叫基带（Baseband Processor），简称BP。

其中，AP模块通常包含CPU、GPU、ISP、NPU等几个小模块，CPU为主要处理单元，日常使用中的性能都与它挂钩；GPU、NPU、ISP主要负责图像处理方面：GPU直接影响运行游戏性能，NPU、ISP与拍照、视频处理相关。

而BP模块主要负责通信方面的功能，例如：日常生活中打电话、发短信、使用移动网络等。严格意义上讲，只有集成基带的芯片才可以称为SoC；骁龙865、苹果A系列处理器这类使用外挂基带的，只能称之为处理器芯片。使用外挂基带的方式虽然能短时间内让芯片搭载通信技术，但却会增加功耗，同时给散热系统带来压力。

当然，手机SoC还有其他模块，譬如CP多媒体加速。比如苹果A系列/麒麟系列里的协处理器、高通低功率处理单元等等。

3、AP部分详解

在智能手机领域，无论苹果A系处理器还是海思麒麟处理器，AP部分是基于ARM指令集构建的。区别在于：苹果A系列的CPU大小核自己构建；而麒麟CPU则是根据公版核心进行改进的（譬如A76/A77之类的公版核心，进行适配性调整——这一步骤也是相当困难的）。当然，这里就涉及到一个前提，想要构建CPU，必须要有ARM授权的——无论是指令集还是公版核心；这也就是2019年华为第一次禁令遇到的难关。

每个厂家在ARM的底层架构基础上会进行自研设计，得到不同的处理单元。最后将CPU/GPU/NPU/ISP等等不同单元组合在一起，最终形成AP。看到这里，大家可能会产生一个疑问：就AP部分而言，大部分功能本质上都是处理各类数据，那为什么不能使用一颗性能强大的CPU解决所有问题呢？

这是因为：对于移动设备来说，电池容量有限，需要追求功耗和性能的平衡。如果留心观察，大家会发现在SoC参数中，CPU主频的单位是GHz，而GPU主频的单位通常是MHz，这说明在计算能力上，CPU远大于GPU，这也意味着CPU会带来更大的功耗。

GPU被设计出来的初衷就是处理图形数据，分担CPU的压力，通常情况下，对于手机来说，几百MHz的频率配合算法优化在我们打游戏、看视频时性能很充足了，没有必要使用大功耗的CPU进行这些计算。慢慢地，大家发现在手机芯片领域有很多可以独立出来的微核心，都能起到释放CPU性能，减少功耗的作用。也正因此最早手机中的双核芯片慢慢变成了现在SoC的模样（拥有CPU/GPU/ISP/NPU等多个模块）。

4、制程工艺的打磨之路

那么，AP和BP这么多功能各异的处理模块，如何集成在一块指甲盖大小的SOC上的呢？解决这个问题有两种选择：1、增加芯片的面积；2、提高雕刻精度，压缩各模块面积。

如果选择第一种方案，随着芯片面积的增大，其功耗也会随之增大，同时良品率会严重下降，这不但违背了通过分化模块来减少功耗的初衷，同时很会增加很多成本。

主题：