5G手機為什麼這麼快?

5G時代,“快”彷彿成了最嘹亮的主打歌。

不論是系統設備商(賣基站),運營商(賣流量),還是手機廠商(賣手機),同為5G這一條產業鏈上的兄弟,正在合唱出5G時代的最強音。

那麼,作為吃瓜群眾,怎樣直觀地感受到5G的速度?基站離我們太遠,但是手機離我們很近。要感受5G的速度,換一個最新的旗艦機,足矣!

手機,可以簡單理解為微縮版的電腦。電腦上的核心三大件:處理器,內存和硬盤在手機上都能對應到相似功能的器件,只是名稱不同罷了。

而5G,就相當於連接電腦和網絡之間的網線,只是相比之前的2G,3G和4G速度快了很多。然而電腦的運行是否流暢,僅僅數據收發快是遠遠不夠的,還必須考慮到處理器性能是否跟得上,以及內存和硬盤的讀寫速度等等。

手機也不例外。從近期發佈的各大旗艦機來看,除了5G這個炙手可熱的焦點之外,還有一些莫名其妙的縮寫作為賣點,如驍龍865,NSA/SA,LPDDR5,UFS3.1,WiFi6等等,不一而足。

手機廣告再酷再炫,對這些專業名稱總是語焉不詳。把手機想搞個明明白白咋就這麼難?其手機要用著“爽快”,無非就是數據收發快,數據處理快,數據讀寫快這“三快

”而已。

下面,蜉蝣君將逐個簡要介紹下這些縮寫背後的技術內涵。


一、驍龍865(數據收發快,處理快)

這是高通最新發布的移動平臺,號稱當前功能最為強悍的手機芯片,集成了CPU和GPU,可以實現視頻處理,音頻處理,相機,安全,定位,顯示等諸多功能。

5G手機為什麼這麼快?

△ 高通驍龍865芯片

這種集成了手機80%以上功能的統一平臺,業界叫做片上系統,英文為System on Chip,簡稱SoC。

SoC的高集成度讓其更容易放入手機這個狹小的空間中,各模塊間的協作也能有效降低功耗,因此成為了手機應用芯片的主流設計。

5G手機為什麼這麼快?

△ 高通驍龍865芯片內部模塊

驍龍865這款SoC芯片到底有多強呢?

它採用7nm工藝製程,以及最新的A77架構。CPU大核主頻為2.84GHz,中核主頻 2.42GHz,小核1.8GHz,GPU升級為Adreno 650,可提供“PC級”渲染能力和遊戲HDR顯示優化功能,可支持QHD+分辨率下144Hz最大刷新率。

5G手機為什麼這麼快?

△ 不同分辨率的含義

如上圖所示,QHD+就是俗稱的2K分辨率,比傳統的全高清1080P還要高上一個級別。而刷新率是畫面顯示在每一秒更新的次數,數值越高畫面越細膩流暢。

並且,驍龍865的影像功能也極大增強:擁有10億像素級別性能,可以每秒處理20億像素,並可在4K HDR錄製的同時進行6400萬像素拍攝。

5G手機為什麼這麼快?

△ 高通驍龍865芯片功能強大

由上圖可見,除了前面提到的幾點之外,這款芯片在遊戲和人工智能等性能上都信心滿滿。

手機的通信能力怎麼樣,是否支持5G,取決於一個叫做“基帶”的模塊。

基帶(Baseband)的意思就是最原始的低頻信號,也叫基帶信號,隨之,把處理基帶信號的電路和芯片,也就簡稱為基帶了。簡單理解,基帶就是指的基帶芯片。

手機支持是否能支持2G,3G,4G,5G等不同制式,實現什麼高級的通信功能,能達到多大的下載速率,都是由基帶芯片決定的。可以說,基帶芯片就是手機通信功能的靈魂。

如前所述,手機要正常工作,必須具備兩套芯片:處理5G信號的基帶芯片,和前面提到的處理其他功能的主芯片(應用芯片)。

基帶芯片和應用芯片這兩個部分咋樣組合呢?有兩個方案。

方案1:兩個芯片作為獨立的單元協同工作,叫做基帶芯片外掛。這個方案的優點是兩個芯片可以靈活組合,但會讓電路設計更加複雜,功耗和成本有所上升。

方案2:兩個芯片融為一體,成為一個統一的SoC平臺,集成度高,功耗可以進一步低,信號的穩定性也更高。

5G手機為什麼這麼快?

△ 應用芯片和基帶芯片

我們本文講到的高通驍龍865採用的是方案1:基帶芯片外掛。

其外掛的X55基帶芯片,可支持5G獨立(SA)和非獨立(NSA)雙模組網,Sub6G,毫米波等多個頻段,以及載波聚合,DSS等多種5G黑科技,可以達到7.5Gbps的峰值速率。


5G手機為什麼這麼快?

△ 高通X55基帶

總而言之,高通的驍龍865平臺加上X55基帶強強聯合,能支持5G幾乎所有部署模式和頻段,網速快,處理速度也快!


二、WiFi6(數據收發快)

在流量費用高昂的3G和4G初期,WiFi曾經是智能手機暢快上網的必須,速度快還不要錢,號稱繼水和電之外的第三大基礎需求。

曾經,很多人的進門之後說的第一句話就是:“WiFi密碼是多少?”。但有可用WiFi的地方畢竟有限,於是連蹭網都成了剛需。

自從WiFi標準被IEEE(電氣和電子工程師協會)在提出以來,經過了20年的蓬勃發展,一步一個腳印,出了一個又一個協議版本,從802.11n開始,下載速率有了質的飛躍。

5G手機為什麼這麼快?

△ 歷代WiFi協議

然而隨著4G的全面覆蓋和提速降費的不斷推進,流量的價格已經足夠便宜,大家對WiFi的依賴逐漸降低,對流量的使用也不再像以前那樣精打細算,隨時隨地刷視頻也毫不心疼了。

5G來了,流量將更加便宜,WiFi又將何去何從?很顯然WiFi並不甘於被邊緣化的命運,推出了最新的標準WiFi6,欲和5G相抗衡。

顧名思義,WiFi6就是第六代WiFi技術,雖然它的技術標準名稱是IEEE 802.11ax,但是在宣傳上毅然摒棄了這一串反人類的字符,直接就叫WiFi6,簡潔明瞭。

5G手機為什麼這麼快?

△ WiFi6的LOGO

WiFi6採用了OFDMA來支持多用戶接入,還有更高階的調製、更大的帶寬、更多流同時傳輸的MIMO,使其理論峰值速率達到了9.6Gbps,實際使用起來已經跟5G的速率相當了。

5G手機為什麼這麼快?

△ 幾代WiFi技術的系統參數

這些技術似乎聽起來如此耳熟?其實它們也是5G的關鍵技術。各種標準之間相互借鑑,好東西大家一起用也是共贏的選擇。

無論如何,WiFi6和5G將互為補充,在今後的旗艦機上擁有一席之地,共同為了“網速快”這一歷代通訊技術孜孜以求的目標而在手機這一方寸之地縱橫馳騁。


三、LPDDR5(數據處理快)

說到手機的內存,可能很多人會問:我的手機內存是128G,這應該夠大了吧?

其實,此“內存”非彼內存。一直以來人們對於手機存儲方面的叫法就非常混亂,有內存,運存,存儲空間,閃存,RAM,ROM等等,不同的叫法混淆不清,把人繞得雲裡霧裡。

5G手機為什麼這麼快?

△ 手機內部機構

基於這些存儲器在手機內部的用途,可以把這些存儲分為兩類:

1、內部臨時存儲APP運行時的動態數據,用戶沒有權限使用的存儲空間,可叫做“內存”,“運存”,“RAM”。

RAM全稱為Random Access Memory,翻譯為隨機存取存儲器,其最大的特點是內部存儲的數據不能持久保存,程序退出,或者斷電關機時裡面的數據都會被清除。本文講的LPDDR5就屬於這一類的存儲。

2、存儲APP程序,個人照片,音樂,文檔,個人能夠感受到的被這些資料逐漸佔滿的存儲空間,可叫做“存儲空間”,“閃存”,“ROM”。

ROM即是Read Only Memory的簡寫,翻譯過來就是隻讀存儲器的意思。聽起來有些不可思議,既然ROM存儲的內容是隻讀的,那麼用戶還咋在手機上存音樂照片視頻(寫內容)?

其實,不需要糾結ROM這個歷史名稱的本意,現在的ROM早已演化到了EEPROM(Electrically Erasable Programmable read only memory,電可擦除可編程只讀存儲器),也別這那一長串單詞矇蔽了雙眼,只需知道ROM其實就是手機上那一塊存儲用戶數據的器件即可。

因此,在手機市場上,ROM就直接被認為是手機的存儲容量。蘋果手機的64G,128G等各種版本,就是指的這一類存儲空間的不同。

當前的安卓手機配置中存儲組合一般會有2GB+16GB、3GB+32GB、4GB+64GB等等,這些加號前面的2GB、3GB、4GB就指的是RAM;加號後面的16GB、32GB和64GB等數值就指的是ROM的容量。

上述第1類存儲(RAM)決定了手機系統及APP運行的速度,第2類存儲(ROM)決定了手機上能存儲多少文件以及這些文件存取的速度。這兩種類型的存儲都是非常重要的。

這兩類存儲在電腦上的區分是非常明確的,第1類(RAM)就是內存條,第2類(ROM)就是硬盤。大家都很清楚硬盤是用來存儲個數數據的,永遠不會有人說自己的個人照片存在電腦內存裡。

而到了手機上,隨著使用人群的擴大,並且手機並不存在硬盤,“內存”這個詞很容易被望文生義為“內部存儲空間”的意思,混淆由此發生。

一般安卓手機在宣傳時,都會以xGB RAM(或者內存)+ xGB ROM(或者閃存)的方式來進行。這樣雖然簡化但還是不夠明晰,但也只能如此了。

5G手機為什麼這麼快?

△ RAM + ROM

LPDDR是手機內存的標準,全稱為Low Power Double Data Rate SDRAM,是美國JEDEC固態技術協會(JEDEC Solid State Technology Association)面向低功耗內存而制定的通信標準,以低功耗和小體積著稱,專門用於移動式電子產品。

2019年2月20日,JEDEC固態技術協會發布了最新的標準LPDDR5,至此標準已發展到第五代(跟5G有異曲同工之妙)。有了標準,再經過一年的產品化,確實到了商用的時候。

那麼,RAM是怎樣演化到了LPDDR5的呢?

RAM技術不斷向前發展,出現了SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory,同步動態RAM),之後又在SDRAM的基礎上出現了DDR SDRAM(Dual Data Rate SDRAM,雙倍數據速率SDRAM),簡稱作DDR。

SDRAM在一個時鐘週期內只傳輸一次數據,它只在時鐘上升沿進行數據傳輸;而有了DDR技術之後,則可以一個時鐘週期內可傳輸兩次數據,也就是在時鐘的上升沿和下降沿各傳輸一次數據。因此數據傳輸速率可以達到SDRAM的兩倍。

DDR的主要特點是高帶寬,低延時,所以更適合於CPU這種數據隨機讀取的場合。熟悉電腦配件的朋友應該對DDR3,DDR4等內存是非常熟悉的。

為了滿足顯示的應用需求,在DDR的基礎上誕生了GDDR(Graphics Double Data Rate,圖像DDR),其特點是高帶寬、高延時,適合顯示圖像這種需要大數據量傳輸而對時延不太敏感的場合。

與此同時,為了支持手機等低功耗,小體積內存等移動式電子產品的需求,同樣在DDR的基礎之上定義了LPDDR(Low Power DDR,低功率DDR),又稱為mDDR(Mobile DDR),專門用於手機。

5G手機為什麼這麼快?

△ DDR,LPDDR,GDDR的關係

由上圖可以看出,用於手機內存的LPDDR已發展到第五代,也就是最新的LPDDR5。從下圖看出,相比於上一代標準,LPDDR5的性能提升是非常顯著的,相較於雙通道LPDDR4x,LPDDR5理論速度提升到了5500Mbps,功耗降低20%。

5G手機為什麼這麼快?

△ 歷代LPDDR的性能提升

除了出盡風頭的主芯片平臺之外,作為幕後英雄內存架構同樣也是制約系統性能的關鍵因素。如果用城市來比喻CPU的話,內存就相當於是城市間的交通系統。內存架構的升級相當於動車到高鐵的升級,帶來的效率提升不言而喻。


四、 UFS3.1(數據讀寫快)

在上一節已經講過了RAM(內存)和ROM(閃存)的區別,本節我們就單刀直入,直接開講目前最新的閃存技術:UFS3.1。

UFS3.1是手機ROM(前面講到過,也叫閃存)的最新技術,跟前面的LPDDR5一樣,也是美國JEDEC固態技術協會制定的標準,在2020年1月剛剛發佈了最新版本。

5G手機為什麼這麼快?

△ UFS:Universal Flash Storage

UFS的全稱是Universal Flash Storage,翻譯過來就是通用閃存存儲的意思。UFS後面帶的3.1自然就是該標準的版本號了,數字越大能力越強。

跟它的上一代標準UFS3.0相比,UFS3.1引入了一些新技術,重點突出一個“快”字。怎麼個快法?可以細分為寫入速度和讀取速度這兩個方面。

首先寫入速度,由於UFS3.1引入了寫入增強(Write Booster)功能,其文件順序寫入速度可從UFS3.0的500MB/s提升至728MB/s。

再說文件的讀取。手機在使用過程中會越用越卡,其中非常重要的原因之一是越讀越慢。由於文件在存儲時是分成很多個小塊存儲到閃存中的,因此在讀取時必須通過查一張映射表找到各個小塊存儲的地方。

UFS3.1新引入的主機性能增強(HPB:Host Performance Booster)功能,可以把這張映射表緩存在內存中,用來提升讀性能,尤其是長時間使用後的讀取能力。其順序讀取速度將達到1772MB/s!

從iQOO 3看今年旗艦機的發展趨勢

在今年的旗艦機裡面,這幾種技術必須是標配了。天下手機,唯快不破。

首先,2020年作為5G元年,新發手機支持5G是必須的,而5G芯片,又以高通驍龍865為翹楚。

其次,作為旗艦,必須在5G之外有足夠的賣點,因此引入WiFi6,LPDDR5和UFS3.1等性能增強技術也就成了不二選擇。

2019年,vivo旗下的iQOO品牌橫空出世,異軍突起,過去一年裡發佈的每一款機型都給我們帶來驚喜,最新發布的iQOO 3同樣如此。

5G手機為什麼這麼快?

iQOO 3

話說vivo最新發布的5G性能旗艦iQOO 3,是首批搭載高通驍龍865處理器和LPDDR5內存的旗艦機,並在行業首發UFS3.1,一口氣把上文描述的黑科技都配齊了,性能想不強悍都不行。

5G手機為什麼這麼快?

△ iQOO 3 把高通驍龍865,UFS3.1,以及LPDDR5都配齊了!

除此之外,iQOO3還配備4440mAh超大電池,支持55W超快閃充,以及2.98mm超極點屏幕,4800萬像素全焦段4攝像頭,乃至美到讓人窒息的工業設計和耳目一新的獨有UI界面,可謂良心滿滿。

5G手機為什麼這麼快?

△良心滿滿的iQOO配置

總而言之,這款手機這應該就是今年旗艦機的代表之作了,是否有了心動的感覺?

非常感謝能堅持看到最後,希望對大家有所幫助。


分享到:


相關文章: