終極指南:2013年手機CPU的現(xiàn)狀與未來

    雖然都屬于Tegra 4家族，但是實際上Tegra 4和Tegra 4i的核心并不相同：前者基于Cortex A15，而后者基于改進版Cortex A9。對于后者我們不會多加論述，我們將主要關注前者。

    如同Tegra3，Tegra 4也引入了nVIDIA自行設計的vSMP 4+1技術。因此對于Tegra 4的效率分析，將會分為兩個部分：4核部分與附加單核部分.

    首先是4核部分。Tegra 4的所有核心都是典型的Cortex A15架構，工藝使用了TSMC 28HPL，因此對于這一部分的分析我們可以找到一個極好的參照物，那就是Nexus 10所配備的Exynos 5250。后者是一枚雙核Cortex A15、32nm HKMG LP工藝、工作頻率1.7GHz的SoC。根據(jù)已有的測試結果，Exynos 5250的CPU功耗為4W，也就是說單核功耗為2W。這項對于Exynos 4412的440/600mW而言是一個相當大的數(shù)值，這也意味著Cortex A15的性能必須要四倍于Cortex A9，才可以維持效率的一致。NV做到了嗎？很明顯，也很遺憾，沒有。Cortex A15的性能提升幅度遠遠沒有功耗提升幅度大，兩者之間的差距導致了Cortex A15的每瓦特性能相對于Cortex A9來說有著至少一半的下降。

采用A15架構的Exynos 5250單個CPU核心功耗約為2W，數(shù)據(jù)來自Anandtech

    那么回頭來看看Tegra 4。由于核心是相同的，我們只需要對比工藝。TSMC 28HPL相對于三星32nm HKMG LP，究竟有沒有性能和漏電方面的提升我們很難判斷，但是大體上兩者屬于同一時代的同一水準工藝，相信差距并不會過大，我們假設臺積電的28LP工藝總體能耗比三星降低30%——這已經幾乎是同一代工藝可以存在的最大差距——這也遠不足以抵消Cortex A15和Cortex A9近乎200%的差距，更何況Tegra 4的主頻高達1.9GHz，這進一步降低了它的功耗可以低于2W/核心的可能性。這也就意味著，即便只有一顆核心工作，Tegra 4的功耗就已經逼近了4寸手機的散熱功耗極限，而四核同時工作，如果不加限制，CPU部分的總功耗必將輕松突破8W。

Tegra 4功耗有多大NV很清楚，所以給自家的Shield游戲機裝上了風扇！

    既然能耗比如此之低，那么技術有何改變、理論性能有何提升、在哪里提升就完全沒有意義了。在手機上，Tegra 4的四枚Cortex A15所能發(fā)揮出的長期性能，除了極少數(shù)情況下，可以幾乎肯定的說，將遠不如一個設計優(yōu)秀的四核Cortex A9處理器。

    那么輔助的拌核部分呢？NV沒有公布拌核的細節(jié)資料，我們假設它工作在1GHz，由于HPL工藝帶來的低漏電，預計可以讓這枚核心的功耗降低到0.6W左右，大約等同于一顆1.6GHz的Cortex A9。在這個工作條件下，Cortex A15的能耗比和Cortex A9比較接近，因此它們具備了接近的體效值。但是此時的Tegra 4，絕對性能只有四核Cortex A9的四分之一，體效值遠遠高于絕對性能，這也就意味著此時的Tegra 4會因為過慢而無法滿足用戶需求。

伴核要想省電，必須工作在更低的頻率

    綜上所述，Tegra 4不論在哪個模式下，所能提供的最大性能都難以超越四核心Cortex A9處理器，把這樣一顆處理器做進手機唯一的意義也許只有一個——想方設法讓手機堅持滿載運行三分鐘，跑出一個驚世駭俗的基準測試分數(shù)，給手機發(fā)燒友作茶余飯后跑分攀比的資本，就好比購買超級跑車上下班，除了炫耀以外沒有任何意義。

    至于Tegra 4的GPU部分，由于目前資料較少，所以無法給出分析對比，希望讀者海涵。

    當然我們也需要明白，Tegra 4的悲劇并不全是由于Tegra 4本身或是nVIDIA的技術實力導致的，究其根本，元兇還是Cortex A15核心過低的能耗比。這也決定了不僅是nVIDIA，其他任何試圖在產品中引入標準Cortex A15架構的廠家，例如未來的華為海思K3V3，最終都將難逃“性能超不過A9”的魔咒。對于手機等便攜式設備而言，Cortex A15毫無疑問是一個失敗的設計，也無怪乎高通和蘋果在幾年前就決定放棄這個架構，自行以Cortex A9為基礎發(fā)展自己的強化核心。這也從另一個方面看出，至少在目前可以看到的ARM產品中，Cortex A9依然是可以提供最強實際性能的產品，即便它已經問世超過了2年。

    最后提一下Tegra 4i。相信nVIDIA規(guī)劃這樣一個產品，也是因為NV實際上非常明白Cortex A15是一顆怎樣的核心。因此，我們甚至可以理解為，Tegra 4i才是針對手機市場所推出的高性能產品。改進的Cortex A9 r3p1核心可以帶來最多15%的同功耗性能提升，也就是更高的體效值與實際性能。但是Tegra 4i卻如同驍龍800一般選擇了HPM工藝，并且因為需要集成基帶而無法在2013年上市，這對于Tegra 4i和nVIDIA而言無疑是徹頭徹尾的悲劇，尤其是如今Cortex A12箭在弦上的情況下。如果說Cortex A15可以看作ARM在被成功沖昏了頭腦之后的大躍進，那么后者就可以看作是ARM在大躍進失敗后的反省之作，肩負了Cortex A9正統(tǒng)繼任者的使命。對于它，我們在后面予以討論，這里暫不多言。