安卓CPU性能原地踏步的两年

　　2020年的骁龙865是高通最近几年最成功的旗舰SoC，同年的麒麟9000成为海思绝唱。随后2021年的骁龙888永久改变了安卓手机的散热配置，2022年的骁龙8 Gen 1更进一步，连用风扇主动散热的游戏手机都在继续升级散热。
　　当年骁龙810机型并未大批量铺货，所以公众其实还是第一次感受到移动SoC的热情如火，这是安卓手机GPU性能飞涨的两年，但也是安卓CPU原地踏步的两年。
　　下面故事概括就是一条条逻辑链：
　　SoC：功耗高>发热>降频>卡顿
　　厂商：增强散热>更严格的温度控制>降频>卡顿>一顿操作猛如虎，表现不如865。随后衍生出＂更激进的跑分白名单+游戏降分辨率>皇帝的新衣＂
　　媒体：测试机调度激进性能良好>开卖后推降频固件>用户结果和媒体结果冲突>首发媒体被喷>跑分无用论
　　用户：看到连续两年的摆烂>厂商＂不调好，不发布＂宣言>实测打脸>实际＂不调，好不，发布＂
　　热情如火的骁龙888
　　iPhone用户和非手机圈用户，可能并不了解为什么安卓阵营哀嚎了两年，我们按时间顺序理一下，究竟发生什么事。毕竟大家习惯了手机性能以每年20%-30%幅度增长的日子，但实际上安卓阵营已经出现性能体验原地踏步的情况了。
　　故事从2020年底骁龙888发布说起。后者首发三星5nm工艺，也首发搭载arm首个真正的超大核架构Cortex-X1。骁龙888发布之前，微博大V数码闲聊站称骁龙888性能强，功耗低，大家对未来充满了期待。
　　极客湾视频
　　首发骁龙888的小米11在2021年元旦开卖，极客湾在1月6号的《骁龙888性能分析：翻车！》为骁龙888火热的一年拉开了序幕。骁龙888是否翻车，成为了2021年机圈最热门的话题之一。
　　2017年的骁龙835日常功耗在3W的量级，随后的骁龙845、骁龙855、骁龙865功耗＂稳步增长＂，来到了5W到6W区间。而骁龙888的X1大核，单颗功耗就能跑到3.3W，CPU多核功耗从骁龙865的5.9W直接飙到7.8W。其GPU部分的功耗和能耗比曲线也不普通，以致于早期很多人都认为骁龙888的GPU只是在骁龙865的基础上继续超频并导致功耗偏高。
　　因为骁龙888的功耗数据高得不正常，所以后来还出现了物理拆机，用＂假电池排线＂的物理方法强行测试功耗。虽然结果比软件测试功耗低2W，但整机功耗依然达到了10W级别，瞬时功耗迫近11W。
　　功耗的上涨，导致在＂交互化跑分软件＂《原神》中，骁龙888机型都能轻松突破45度，部分极端机型可以冲到近50度。3C数码产品有48度的温度线，以防止用户被＂低温烫伤＂，所以骁龙888机型几乎都遭遇了屏幕强制降低亮度，系统锁帧等现象（游戏手机除外）。
　　随后的事情，可能很多用户都有所听闻。天气转暖，先是大批用户反映骁龙888旗舰会有发热卡顿的问题，甚至会触发过热警告。随后一众厂商赶在夏天之前推送了降频固件，用限制性能输出的方法来降低发热，以压制骁龙888的热情。
　　紧接着就是出现大批量＂骁龙888降频后性能不如骁龙865＂的反馈和不满。最惨的小米，一来是首发的骁龙888，二来是早期执行＂为发烧而生＂的积极调度策略，夏天出现了小米11因高温烧Wi-Fi的事件。虽然后续有相当良心的换机政策和机型改进，但一朝被蛇咬的小米，随后成为温控和频率控制最保守的厂商。
　　骁龙8 Gen 1：火炎焱燚！
　　时间可以冲淡一切，大家坦然接受了骁龙888的热情，甚至亲切地调侃＂只有骁龙888还在冬季给我一丝温暖＂。然后，骁龙8 Gen 1来了。
　　大米评测数据
　　一代新人胜旧人，称号也从＂火龙＂升级为＂炎龙＂。新的 X2大核，单核功耗刷新了骁龙888的纪录，从3.3W跃升到4W级别，新的A710大核也有2.1W（中核有3颗）。而新的Adreno GPU，在GFXBench曼哈顿3.0场景的功耗，也从骁龙888的8.2W跃升到10.9W。
　　这是手机SoC历史上从未出现过的功耗成绩，CPU峰值和GPU峰值功耗双双突破10W，俨然是平板电脑，甚至是轻薄本级的功耗级别了。苹果M1和骁龙8 Gen 1，以不同的方式达成了各自的＂PC级＂标准。
　　上一颗这么奔放的手机SoC还是2015年的骁龙810。但和7年前不同的是，现在的手机厂商有足够的技术储备，能短时间压住它的发热。骁龙8 Gen 1不羁的功耗表现，让包括三星在内的所有安卓厂商，都在发布会上强调自家的散热配置。＂驯龙高手＂从以前的调侃，变成所有安卓厂商的目标。
　　再叠加现阶段国内部分32位应用的效率问题（骁龙8 Gen 1新架构中，8颗核心里只能3颗中核支持32位应用），加剧了老旧应用中的发热和卡顿问题。要知道，一年里对手机发热最为友好的冬春季节即将结束，对温度更加敏感的夏天就在眼前了。
　　同样的发热问题，也出现在使用同款三星5nm/4nm工艺的Exynos 2100和Exynos 2200上（欧版韩版的三星Galaxy S21系列和欧版的S22系列）。后者是首个搭载AMD RDNA2 GPU的移动SoC，其不但GPU绝对性能没打过骁龙8 Gen 1和天玑9000，CPU部分也和骁龙8 Gen 1一样出现能耗比倒退。
　　同一条时间线上，在用户饱受发热之苦的2021年12月，联发科发布了第一个真正超越高通的SoC——天玑9000。联发科在量产机开卖前3个月就把工程机拿给媒体进行测试的操作，也是以前从未出现过的。
　　台积电4nm、更有诚意的堆料、测试机上压倒性的CPU和能效比，都让大家期待值拉满。＂干翻X通！天下人苦X通久矣＂的欢呼声不绝于耳。最终万众期待的天玑9000，由OPPO Find X5 Pro天玑版PPT首发，由Redmi K50 Pro物理首发。
　　联发科天玑9000量产机确实展现出碾压骁龙8 Gen 1的能耗比，但峰值功耗依然夸张，能耗比也不如工程机逆天。故有梗：联发科提前给测试机，是为了防止后续厂商调不好的时候赖芯片。至此，2022年3颗采用armv9新架构的新SoC，全部都在能耗比上＂挂彩＂。
　　还有一个小插曲。2021年的三星Galaxy S21 Ultra、一加9 Pro和OPPO Find X3系列等安卓旗舰搭载了更加省电的LTPO屏幕（可以动态调整屏幕刷新率的省电技术），而2022年旗舰更是大批量搭载更加省电的LTPO 2.0屏幕。这2代LTPO屏幕恰巧遇上骁龙888和骁龙8 Gen 1，它们省下的电根本不够SoC吃，故有＂关于纳智捷发动机油老虎厂家去拼命优化轮胎省油的那些事儿＂的梗。
　　反向升级、体验倒挂和尴尬
　　＂热＂本身不致命，致命的是CPU性能也原地踏步。这里涉及能耗比（性能和功耗的比值）和热承载的概念：
　　能耗比：如果芯片能以更快的速度完成任务，然后回归低频，实际体验还是会有提升的。最好的例子是苹果的A系列芯片，它们的峰值功耗也不低，但A15峰值性能强，大幅拉升了能耗比。
　　热承载：无论手机如何堆石墨散热贴、VC均热板等散热部件，热量最终都只能通过手机外表面被动散发，只能通过增大表面积、增加风扇等方法继续提升。翻译就是，手机被动散热再好，也只能改善短时间的性能输出，正常手机能维持的热承载只有6W出头。
　　骁龙8 Gen 1的CPU性能和骁龙888并没实质性提升。另外要注意，骁龙888的X1大核是2.8GHz的，而骁龙8 Gen 1的X2大核的3.0GHz的，同频率下的性能甚至还反向升级了。功耗增长，性能不涨，能效比那日常效果怎么样呢？
　　摆在厂商面前的选择有两个：放开骁龙8 Gen 1跑，续航和发热受累。或控制频率，保住续航和发热。从结果上看，所有厂商都选了后者。导致新骁龙8只有在GeekBench、GFXBench、3DMakr等极少数跑分应用能火力全开。
　　从2018年的骁龙845开始，安卓旗舰SoC的最高频只会在应用开启和信息加载等重负载场景出现，部分骁龙888机型在2021年夏天采用全局降频的调度，开启应用也无法调用最高频率。而到骁龙8 Gen 1这一代，除游戏手机和moto，已经没有国产厂商敢在日常开放最高频率。这是骁龙8 Gen 1旗舰的日常流畅度还赢不了骁龙888直接原因（即便是天玑9000的Redmi K50 Pro也得开性能模式才能冲到最高频，日常流畅度也无法和下面提到的天玑8100拉开差距）
　　跑分性能和日常性能的巨大差异，让今年 ＂跑分作弊＂的问题愈发明显。跑分白名单是存在多年的设定，锤子手机时期的罗永浩就炮轰过安卓平台的跑分白名单问题：手机遇到跑分软件就疯跑，日常使用却降频卡顿。
　　但今年骁龙8 Gen 1在跑分和日常调度上的差距之大，确实也是史无前例的，进一步促进了＂跑分无用论＂，冲击到跑分工具的信任基础：跑分那么高，不还是卡？
　　三星因跑分作弊被GeekBench除名
　　但跑分平台才是最着急的那个，著名跑分平台GeekBench多年来一直有声讨跑分白名单的操作，三星、华为、一加、小米都是被炮轰的常客。
　　大米评测数据
　　那骁龙8 Gen 1日常调度下有多少性能呢？通过修改跑分工具的APK包名，让GeekBench伪装成普通应用绕开系统白名单，结果除开之前被除名的三星S22系列，小米、iQOO、真我、一加和系列都有明显的性能下降。
　　调度最保守的小米12 Pro，多核成绩下降12%，是早期骁龙865级别（对的，安卓CPU性能2年涨12%，而且只能在跑分白名单里）；单核成绩下降35%，低于中端的骁龙778G。卢伟冰在K50电竞版发布会上说＂破芯片＂的梗，一定程度也得和严格的温控和频率调节有关。
　　不过热归热，必须承认骁龙8 Gen 1的GPU性能进步巨大，暴涨50%以上，其GPU能耗比还是高于骁龙888的。这两年来，无论是高通的Adreno，还是三星、联发科等使用ARM公版Mali架构的GPU，都有巨大的性能进步。例如，骁龙888的GPU有35%的提升，然后骁龙8 Gen 1的GPU又提升50%，一举把前两年被苹果A13/A14拉开的差距追了回来。
　　但遗憾的是，移动平台还没有能完全利用这批GPU性能的重要应用出现，《原神》等主流游戏的瓶颈一直都在CPU上，移动GPU的性能却在持续溢出。而GPU规模的增长，让其中低负载的功耗依然可观。在机身只能承载6W功耗的情况下，GPU和GPU＂抢功耗＂的情况非常明显，加剧了CPU的降频。
　　面对热情的芯片，手机厂商都不约而同地做出了一致的＂联合优化＂：降亮度、锁帧、降分辨率。而且这三板斧还从《原神》波及到负载不算高的《王者荣耀》、《和平精英》上，这样是＂盛况＂同样是历史上从未出现过的。
　　以前也有降低游戏渲染分辨率的设定（某GPU Tubro），厂商可以获得发布会上一条条笔直的游戏帧率曲线，并能有效降低游戏发热。红魔和黑鲨的骁龙8 Gen 1游戏旗舰还能对perfdog的帧率曲线进行＂补帧＂，做到真正的直线，从而让测试工具失去检测实际帧率的效果。
　　但降分辨率的代价也是显而易见的，顾名思义，就是画面糊了。但惨痛的现实是，厂商后期OTA或用户自行破解画面限制后，发现骁龙8 Gen 1旗舰的游戏体验依然赢不了2两年前的骁龙865（类比梗：不明白为什么有的家长会支持禁网络游戏，这样别人不就发现你孩子没出息其实是因为笨了吗）。
　　现在安卓阵营的情况：好消息是骁龙865还能再战，坏消息也是骁龙865还能再战。形成了＂骁龙870倒挂骁龙888，而骁龙888又倒挂骁龙8 Gen 1＂的奇景。
　　联发科这边也出现了倒挂：22年3月刚发布的天玑8100，用着老一代的台积电5nm和老一代的A78架构，展现出历史最强的能耗比，在《原神》等大型游戏测试中，亲手把天玑9000击败，成为物理意义上的＂年度＂旗舰。天玑8100：高通870！接受我的挑战吧！ 然后骁龙8 Gen 1和天玑9000应声倒下。
　　三星工艺和ARM新架构的＂强强联手＂
　　两代骁龙的热情原因，大家第一个怀疑的就是三星的5nm和4nm工艺。除了代工骁龙888和骁龙8 Gen 1，三星也用相同的工艺做了同样＂火热＂的Exynos 2100/2200，并为Google自研的Tensor（唯一搭载双X1超大核的SoC）代工。除了相似的工艺和架构，＂热情＂就是它们最大的共同点。
　　半导体的晶体管密度，是衡量工艺先进程度的重要指标。相同情况下，制程越先进，发热越低。芯片能用同等功耗输出更强的性能，或用更低功耗做到相同的性能。
　　根据Wikichip数据，三星5nm工艺节点的晶体管密度只有126.7MTr/mm2，4nm LPE是145.8MTr/mm2。但台积电上一代的5nm工艺就已经有171.3MTr/mm2，甚至台积电的N7P工艺都有113.9MTr/mm2。制程数字上，大家是齐头并进，但实际晶体管密度却有1到2代的代差。
　　如果仅仅只有制程的拖累，骁龙8 Gen 1或许不至于这么惨。今年的状况，是三星工艺和ARM新架构的＂强强联手＂的结果。
　　今年安卓阵营遇到了ARM推出amrv8十年后的第一次重大指令集更新——armv9。骁龙8 Gen 1、天玑9000、Exynos 2200三大产品都换成了X2+A710+A510架构。除去超大核X2的性能原地踏步，大核A710的能耗比也有较为明显的下降，而最应该提高能耗比的A510小核，只是续接了前代A55小核的能耗曲线，性能更强但功耗也更大，导致芯片低负载功耗也上涨了。
　　架构升级反而导致实际性能倒退的事情，7年前还发生过一次。那是遥远的2015年。那一年，＂火龙＂的名号还属于骁龙810。
　　当年的情况是，苹果在2013年出其不意地发布了首颗64位移动处理器——苹果A7。次年，高通用台积电20nm，在骁龙810上＂强行使用＂ARM的首个64位架构A57。后面的事情大家都知道了，骁龙808被迫成为＂代理旗舰＂，主流厂商跳过骁龙810，造成当年部分国产旗舰的断档。那一年也是三星唯一一年，没同时使用骁龙和自家Exynos芯片，那年的Galaxy S6系列和Galaxy Note5都只有Exynos 7420版本。
　　更雪上加霜的是，armv9架构中的X2和A510不再支持32位APP，国内大量＂坚持＂32位的落后APP只能在3颗A710大核上运行，造成了＂3核有难、5核围观＂的窘况。A710大核拉升了CPU的电压，导致性能低，但功耗却不低。
　　移动智能终端生态联盟4月6日公告
　　国内还有大量32位APP，甚至国产手机系统中部分自带APP都还是32位的。在骁龙8 Gen 1发布3个月后，OPPO、vivo、小米、应用宝和百度，终于在4月联手宣布不再允许单独上架32位APP，算是从根源上促进了国内APP的64位化。
　　而作为对比，苹果iOS在2015年就要求App Store內任何应用更新都必须包含64位版本，到2017年的iOS 11就强制禁用了32位应用。回过头来看，ARM为了中国国情，特意在A710上保留32位APP的支持，还真不知道算是好事，还是坏事了。
　　另外提一嘴ARM公司的插曲，英伟达在2020年9月和软银达成收购ARM的协议，在2022年2月宣布收购失败，随后软银宣布将在2023年推动ARM上市。时间上的＂巧合＂，让大家调侃ARM新架构不行，是因为＂ARM忙着被收购，没心思搞架构＂，但ARM公版架构的前景才是更加让人担忧的。ARM为备战IPO准备全球裁员12%-15%，CPU架构被苹果越抛越远，这是内忧。而外患自然是合作伙伴的＂叛逃＂。
　　在苹果全平台转向ARM平台的2年间，M1、M1 Pro、M1 Max、M1 Ultra轮番刷新大家对ARM阵营的认知。这和ARM官方架构的颓势形成鲜明对比，并证明ARM指令集也是可以做高性能产品的。而实际上高通也不是成心＂挤牙膏＂，高通在2021年1月以14亿美元的价格收购了芯片设计公司Nuvia，后者由三位从苹果离职的芯片专家创立。当中的Gerard Williams主持设计了苹果A13和之前的CPU，其也可能参与了A14和M1系列芯片的设计。所以外界普遍猜测，高通将会回到全自研架构。
　　PS：高通骁龙在2007开始就是自研架构，在2016年的骁龙835放弃了自研架构，开始以ARM公版架构为基础做魔改。而三星Exynos则是在2016年的Exynos 8890开始用自研的猫鼬大核架构，坚持到2020年的Exynos 990（第五代猫鼬M5），在2021年重归ARM公版怀抱。
　　SoC的重要性，从未如此突出
　　2017年之前，国产旗舰的最大优点就是良心顶级+骁龙芯片。而这两年，国产旗舰的最大遗憾成了芯片。芯片好的手机不一定好，但芯片差的手机绝对差。任你屏幕、续航、充电、相机的外围堆料配置有多强，只要芯片差，那就是短板在漏水的木桶。
　　普罗大众从未如此深刻地体会到SoC芯片对手机的重要性。大家习惯了SoC是会不断进步（最起码不至于会倒退）。正如网友所说：2017年的骁龙835那会，按照处理器买手机的人，在网上被喷得一无是处。而到了2022年，所有人都按照处理器型号来买手机。
　　＂安迪比尔定律＂从未失效，新芯片提供的性能都会被新的软件吃掉。就算这两年安卓平台的CPU性能原地踏步，甚至有所倒退的情况下，国内软件也从未停止＂前进的脚步＂。QQ都已经内置虚幻引擎成为真正的＂国产3A大作＂，微信、淘宝们也从未停止新增＂趣味＂功能的脚步。而比＂老旗舰因新版APP而变慢＂更惨的是＂新旗舰流畅度还赢不了老旗舰＂。
　　不幸，但不完全不幸的华为
　　＂当苹果拿2个M1 Max合在一起，并给显示器上A13的时候，华为只能从仓库里找1年半前切割好的晶元，一次一次的屏蔽下去以苟延残喘＂。
　　华为受到禁令影响，麒麟9000成为绝唱，这是不幸，但这个时机却是不幸中的万幸。华为遇上了安卓阵营＂丢失的2年＂：麒麟9000用了非常争气的A77架构，它后面就是骁龙888用的X1和挤牙膏用的A78架构，再过了一年是骁龙8 Gen 1上的X2+A710+A510。
　　而鸿蒙起步时的Android 10，同样是瓶颈前的一代。随后的Android 11和Android 12，其他国产系统可是吃了不少苦头。而和华为的运气形成鲜明对比的是魅族：联发科遇上了最好的魅族，魅族错过了最好的联发科。
　　放大到行业层面，2020到2022是国产旗舰冲高端的关键时间。华为让出高端空间的2年，国产旗舰进步巨大，大家用上了2K屏幕、充电以倍数秒杀苹果和三星、国产系统白花齐放、甚至拍照水平都已经不把iPhone放在眼内（当然，视频还是iPhone最强）。可以说，国产厂商把能把握的东西都准备好了，但结果遇上了2021年的骁龙888和今年的骁龙8 Gen 1。
　　我们看到的是海思在最风光最强盛的时候＂被急流勇退＂，我们心中的海思只有可惜，但绝不算可怜。以致网友调侃＂高通这公司能处，麒麟被制裁它是真的会等，也真会激励发哥变强＂，大家还以为是高通在帮华为拖住其他安卓厂商。而苹果看着安卓阵营内斗，库克含泪收割高端市场。
　　Counterpoint数据
　　在三星已成摆设的国内市场，只有苹果一个物理对手，其他品牌接不住华为放出的高端市场，这是个值得中国人铭记的耻辱：2021年，中国高端手机占比(售价>600美元)，从2020年的44.6%下降到36.5%，全部安卓加起来都赢不了iPhone。截止4月6日，作为这批国产旗舰的门面，小米12系列首月销量是前代的41%。这里有疫情的影响，但芯片要背负多少责任？就得由大家自行判断了。
　　同样讽刺的是，拥有华为以前渠道的荣耀，以极高的速度崛起。从荣耀50到荣耀60，从Magic3到Magic4，产品力上是能感知到荣耀被耽搁的大半年的。但和其他旗舰一样用骁龙芯片的荣耀，用销量向我们证明，单纯的产品力在绝对的渠道力量面前其实是挺无力的。这样的事实，又何尝不是扇在产品经理脸上的响亮耳光。余承东说华为会在明年强势回归，我们也很好奇，那时候的荣耀，会什么样的身份出现？
　　手机市场每隔几年就会有＂江郎才尽、已经看到天花板＂的说法。2017年的小米MIX开启了全面屏时代，为智能手机续命2年；华为带起来的大底传感器和长焦镜头军备竞赛，又为国产旗舰提供了3年的发展期。
　　而现在的手机市场和国内A股一样茫然，大家看不到未来的路。A股只有上下两个走向，而且总该会看到底部，但国产手机却越发迷茫。几乎被穷尽的外观设计、进入瓶颈期的屏幕、充电和拍照、轮不到国产厂商控制的SoC，都在提醒我们，手机厂商貌似也没找到下一个发展方向。但此时此刻，唯一能确定的是，下一个风口不是折叠屏。
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