手机CPU工艺比电脑先进，但性能落后很多，为什么？

　　文/小伊评科技
　　制约手机SOC性能发展的关键因素有三个——集成度，板载面积和功耗。
　　01.手机SOC的集成度更高
　　手机上的那枚主控芯片其实不能笼统地叫做CPU，而应该叫做SOC（即System on Chip），系统级芯片，什么意思，简单来说，就是只需要这一枚芯片，就能完成一个电子系统所需要的全部运算功能。一个完整的手机SOC应该包括CPU，GPU，ISP，基带，DSP，缓存，NPU等等组件，是一个功能及其复杂的＂缝合怪＂，其集成难度更高。
　　而反观PC上的CPU或者GPU，他就只是CPU和GPU，并不需要额外的缝合其他的功能，最多也就是内置一个性能不算很强的GPU模块，仅此而已，对于集成度的要求其实没那么高。
　　简单来说，手机的SOC需要把所有的资源都分配给不同的模块，对于集成度的要求也就更高。而CPU则不需要，因为他只要一个或者两个模块，对于集成度的要求没那么高。就像继承父辈的遗产一样，当你是独生子女的时候，你可以获得全部的遗产；但是当你有很多兄弟姐妹的时候，你就无法获得全部的资源。
　　举个例子，假设现在有100亿美晶体管被分别用来打造手机SOC以及桌面CPU，在SOC上可能只有20亿枚晶体管会被用在CPU模块的搭建上，而在桌面CPU上，则有80亿颗晶体管可以被用在CPU模块上，你说谁更强？
　　所以，从功能性上就注定，手机SOC中的CPU永远不可能真正超过同时代的顶级CPU。
　　02.板载面积所限。
　　众所周知，一块芯片的综合性能和它内置的晶体管数量是有直接关系的，芯片工艺的进步本质上就是为了在相同的体积下放入更多的晶体管。但是大家千万不要忽略芯片体积对于晶体管数量的制约因素。
　　下图分别是PC上的CPU和骁龙888的实物图对比，一块电脑上的CPU封装面积大概就有半个手掌那么大，而手机SOC的封装面积一般都在1平方厘米左右，也就是长宽都在1cm左右，和电脑上的CPU差距极大。
　　具体罗列一下数据：根据测算，i7 11700K的核心面积达到了270平方毫米，而与之对比，苹果a14板载面积仅为88平方毫米，单论板载面积，i7 11700K是苹果A17的三倍。而工艺的进步并不能完全抵消在板载面积上的巨大差别。
　　如下图所示，采用落后的12nm工艺的英伟达 RTX 2080的晶体管数量达到了186亿颗，而目前采用最新，最强的5nm工艺所生产的手机处理器——苹果A15的晶体管数量也才刚刚达到150亿颗，差距依旧明显。
　　手机芯片之所以对于工艺的要求更苛刻，主要还是因为其宿主本身的体积不可能无线放大所致，因为手机的体积就那么大，芯片的板载面积越大，手机厂商就不得不使用更大的主板来放置它，这样的结果会带来两个后果——手机体积的增加。那么大家想象一下，你会用一款屏幕超过8英寸，厚度超过1.2cm，重量超过250g的手机么？手机毕竟是一个无源的手持设备，对于尺寸会更加敏感。
　　与之相对，电脑芯片则没有这种限制，可以随意地发挥，如上图所示，RTX2080的板载面积达到了惊人的754平方毫米，是A14的8倍，其中差距可见一斑。
　　03.功耗限制。
　　骁龙888被誉为一代大火龙，然而他的TDP功耗也不过13-15W左右，而这已经是移动SOC的极限水准。而与之相比，桌面级的CPU和显卡的功耗就要高得多了，英特尔最新的I7 12700K的PL1功耗为125W，PL2功耗则达到228W，远比骁龙888高得多，而且这还仅仅只是一枚CPU的功耗（核心显卡的功耗忽略不计），如果再加上显卡的功耗，至少可以达到400W左右的功耗。
　　高功耗带来的就是高耗电，我们具体来算一下，假设一台手机配备的电池容量是6000毫安时（这已经是目前手机行业最大的电池），也就6安时的电池，手机锂电池的电压普遍为3.7W，那么根据功率等于电流乘以电压即N=IU的公式来换算，400W每小时所耗的电流等于400/3.7=108A（不考虑电池放电量），每分钟的耗电量为1.8A，也就是说，6000毫安时的电池只能供这套设备运行约三分钟，这样的手机有人用么？
　　此外还有发热的问题，功率越大，发热越高，15W的骁龙888都让手机厂商苦不堪言，更何况是几百瓦以上的芯片？手机直接能融化了。
　　总之，手机芯片和电脑芯片完全不是一个概念，用途也完全不同，无法做同等比较。
　　end 希望可以帮到你
　　散热是大问题。
　　这个问题其实是多方面的，比如指令集优势，虽说ARM表现已经不错，但其实还是干不过X86，有些场景是通过专门优化得来的，并不能说明X86真的不行了，X86仍旧是目前高性能通用计算的天花板。
　　至于工艺优势，实际上电脑确实没有手机先进，但电脑也不算是太落后，也就是差了一代而已，电脑芯片也马上用上5nm了。
　　当然这里面还有生态的关系，最新的5nm手机芯片去跑Windows肯定也比不过22nm的i7-4790K，因为生态不同侧重优化不同，所以比较没有多大意义，计算机是一个很复杂的体系，单纯比运算能力有一定参考意义，但没有太多实际意义。
　　最后就是功耗了，这个直接决定应用场景不同，手机芯片是为低功耗领域设计的，相比起性能，功耗非常重要，10W对于手机而言已经十分恐怖了，更何况手机的散热也无法跟上来。
　　相比之下，电脑在功耗方面就不用那么计较了，和手机芯片完全不在一个数量级，在散热上更是不用担心，这就意味着电脑的CPU可以发挥出更大的潜力，能让性能被充分释放，电脑CPU的用途就是高性能计算，所以即使工艺落后，但是功耗更高，体积更大，散热更容易，电脑CPU还是要强于手机CPU很多。
　　蚂蚁可以举得起比它体重重几倍的东西，但人却做不到
　　指令集不同，需要大脑运算的量补同，手机处理器看是强大，但在桌面级来说还是个弟弟，pc要求是性能而不是工艺，电脑处理器散热问题可以通过风扇解决，同时cpu仅仅只要负责运算(有些集成显卡，早期集成显卡芯片是在主板上），不像手机更像是一个整体的解决方案
　　工艺先进不代表性能强，功耗在那摆着呢，另外各家优化也是个问题
　　自行车再先进有汽车跑得快吗
　　这些是没有什么可比性的，手机性能的表现可以看看它们通过鲁大师的跑分数据来看看表现。
　　手机芯片多大，有多少功能，电脑的多大有什么功能还有显卡
　　我往一杯水里加一勺盐，盐浓度比海水高多了，我的盐怎么不比海里的多?