深度 揭秘 手机芯片 能效 ！到底 谁 功耗 最高 ？为什么 会 翻车？ (1)

我们 极 客湾 在 两年 前 引入 了 移动 芯片 排行榜 我们 把 手机 和 平板 芯片 性能 给 大家 非常 直观 地列 了 出来 一看 就 知道 哪个 强？ 哪个 弱？ 但是 这个 排行榜 一直 存在 一个 问题 他 没有 办法 准确 地 反映 处理器 的 功耗 表现 我 在 两年 前 做 这个 排行榜 的 时候 其实 没有 在意 这个 问题 因为 谁 也 不会 想到 有些 手机 处理器 的 功耗 居然 能 连续 两年 开倒车 你 能 想到 吗？ 你 说 你 排名 高有 啥 用 呢？ 手机 又 烫 又 费电 根本 压不住 是 吧？ 既然如此 一个 单纯 的 性能 排行榜 我 觉得 就 不太够 了 我们 需要 一个 能效 排行榜 来 反映 处理器 的 功耗 表现 所以 今天 这 期 视频 我们 把 重点 聚焦 在 手机 处理器 的 功耗 上 这些 手机芯片 到底 谁 的 能耗 比 最高？ 还有 谁 是 大 火炉？ 更 重要 的 是 这些 大 火炉 到底 为什么 会 翻车？ 原因 是 什么？ 今天 我们 就 来 好好 研究 一下！ 那 我 觉得 我们 也 别 废话 了 我 把 我们 努力 了 三个 月 的 成果 直接 给 大家 放 出来 就是 这张 CPU 能效 曲线图 我们 花 了 三个 多月 时间 测试 记录 大量 数据 最终 就 绘成 了 这个 能效 曲线 这 里面 涵盖 了 这 两年 能 调频 的 这些 处理器 从 低频 中频 到 高频 所有 区段 的 CPU 能效 这个 图 可以 非常 直观 地 反映 每个 处理器 性能 怎么样 功耗 怎么样 每个 频率 点 我们 都 是 用 60组 数据 计算出来 的 所以 总共 加 起来 得 有测 了 5000多组 的 数据量 了 怎么 说 这个 三连 是不是 得 先交 一下 啊？ 不过 你们 有些 同学 可能 注意 到 了 这个 图 里面 缺少 了 一些 处理器 比如 像 A 15 还有 麒麟 9000 这 我 得 解释一下 就是 只有 可 调频 的 处理器 这次 我们 才能 去测 它 的 多 频点 能效 你 比如 像 iPhone 我们 是 怎么 测 的 呢 就是 通过 越狱 之后 修改 温控 文件 来 实现 调频 iOS 的 温控 文件 就是 这个 ThermalMonitor 我们 花 了 大量 的 时间 去 研究 这 玩意 里面 可玩性 还 挺 高 的 你 会 发现 它 没法 直接 去 控制 处理器 频率 但是 有 很多 间接 的 方法 可以 调频 比如 我们 可以 指定 省 电 模式 下 的 目标 功率 我们 可以 让 省 电 模式 不省 电 应该 说 是 想耗 多少 电就耗 多少 电 本来 省 电 模式 的 功率 定 的 很 低 我们 把 它 改高 一点 或者 改低 一点 这样 就 可以 间接 控制 iPhone 的 频率 了 但是 这个 东西 只有 越狱 之后 才能 改 iOS 15目前 还 没有 越狱 所以 A 15咱们 就测 不了 了 只能 以后 再补 上 了 这里 我们 测 了 A 14 A 13和 A 12的 能效 同样 地 安卓 这边 要 修改 处理器 频率 我们 用 的 是 Scene 那 这个 你 也 得 ROOT 才行 华为 的 新 机器 都 是 不能 ROOT 的 所以 麒麟 9000我们 就 只能 放弃 了 不过 咱们 今天 要 看 的 处理器 也 已经 够 多 的 了 看 得 眼花缭乱 了 是 吧 那 这个 图 到底 该 怎么 看 呢？ 我来 教 你们 啊 这里 的 横坐标 是 功耗 纵坐标 是 Geekbench 的 CPU 多核 性能 比如说 我 横 着 掐 一刀 比如 在 2500分 这里 掐 一刀 哎 你 就 知道 每颗 处理器 需要 多少 功耗 才能 跑 到 2500分 或者 我 也 可以 竖 着 这样 恰 一刀 那 我 就 可以 知道 大家 都 给定 4 W 的 功耗 分别 能 跑 多少 分 在 限定 功耗 下能 跑 多少 分 当然 我们 也 可以 宏观 一点 去 看 它 那 简单 来说 呢 就是 你 的 曲线 位置 越是 处于 左上角 能效 表现 就 越 好 那 这个 图能 告诉 我们 几件 事情 呢？ 哎 我们 一件件 来说 首先 第一件 事 也 是 你们 最 关心 的 一件 事 高通 到底 有 多拉 胯 那 我们 来看 下 高通 的 情况 啊 这是 855 这是 865 这是 888 这是 8 Gen 1 嘿嘿 这个 就 不用 我 说 你 也 看 出来 了 一言难尽 啊 从 855到 865其实 能效 提升 是 很大 的 但是 888就 开 了 倒车 了 888这根 线 比 865伸得 更 高 意味着 它 极限 性能 更高 但 能耗 上 讲 它 是 全线 弱于 865的 尤其 是 低频 下 的 表现 会 更加 糟糕 不过 比起 8 Gen 1来讲 888已经 算好 的 了 8 Gen 1拉到 什么 程度 呢？ 它 在 2400分 以下 也 就是 中 低频 的 能效 你 看 只有 855的 水平！ 这 简直 就是 笑话 啊 8 Gen 1干 不过 855哇 这 多少 年前 的 东西 了 看来 我们 小米 90 Pro 的 “神奇 ”表现 并 不是 没有 道理 的 往中 高频 走 之后 8 Gen 1的 能效 会 开始 慢慢 优于 855 但是 全程 一直 都 是 比 888更差 的 就 更 不用说 865了 这 张图 很 好 地 给 我们 展示 了 高通 这 两年 的 窘境 正 所谓 前 进一步 后退 两步 另外 有 一个 比较 让 我 意外 的 是 870 870的 曲线 在 这里 很 出乎意料 因为 我 本来 觉得 870只是 往 865上面 再 延续 理论 上 这 俩 应该 是 一个 东西 对 吧 但 其实 870在 高 频段 的 能效 是 严重 逊于 865的 哪怕 跑 同频 同 分 870的 功耗 都 要 比 865更高 我 一 开始 还 以为 是 个例 结果 测 了 好几 台 870的 机器 功耗 都 是 更 高 的 这 让 我们 猜测 或许 870和 865的 VID 是 不 一样 的 高通 可能 制定 了 不同 的 电压 策略 870为了 去 支撑 那颗 3.2 GHz 超高频 的 大核 而 使用 了 很 高 的 电压 结果 整体 高频 下 的 表现 反而 都 被 影响 到 了 不过 中 低频 下 并 不会 有 什么 问题 在 3000分 以下 870其实 就是 865 所以 并 不 影响 日常 使用 那么 我们 聊完 了 高通 第二个 问题 就 来 了 苹果 相比 高通 到底 领先 多少 呢？ 我们 把 A 12 A 13和 A 14也 放 出来 看看 其实 A 12和 A 13这 两代 苹果 和 高通 的 差距 还 没有 拉得 特别 大 A 12大概 领先 855半代 A 13也 是 领先 865半代 的 水平 但 由于 高通 这 两年 的 开倒车 现在 的 8 Gen 1其实 中 低频 连 A 12的 能效 都 不如 了 A 12是 18年 出 的 了 等于 高通 落后 了 将近 4年 啊 这 有点 太 离谱 了 另外 我们 看 苹果 的 曲线 你 会 发现 A 12这 一代 能效 表现 对于 一个 手机 来说 真的 是 很 不错 A 12不仅 更换 了 内核 架构 还是 第一颗 用 7 nm 制造 的 SoC 所以 中 低频 能效 表现 非常 漂亮 低频 甚至 已经 和 865差不多 了 而 到 了 A 13这 一代 苹果 对小核 进行 了 重大 升级 浮点 性能 有 了 显著 提升 现在 苹果 的 小核 已经 不能 叫小核 了 应该 叫 小 一点 的 大核 你 可以 看到 它们 越来越 把 焦点 放在 了 高性能 上 这个 也 是 在 为 后面 M 1登陆 桌面 做 准备 毕竟 架构 是 要 共享 的 嘛 所以 苹果 A 系列 曲线 的 特征 也 受此 影响 在 慢慢 往 桌面 端 靠近 应该 说 这 也 是 个 大 趋势 吧 就是 至少 芯片 上 讲 移动 端 和 桌面 端的 界线 正在 慢慢 变得 模糊 看 完 苹果 我们 再 来 看看 第三个 问题 联发科 这 天玑 8100和 天玑 9000 能效 上 讲 到底 是 个 什么 水平？ 来 我们 看看 哎 这 天玑 8100确实 是 挺 强 的 能效 已经 快要 接近 A 14的 水平 了 可以 称得上 是 安卓 最 节能 处理器 了 功耗 比 865都 低 了 不少 不过 换个 角度 想想 这 其实 也 就是 个 正常 换代 而已 嘛 毕竟 865已经 是 两年 前 的 芯片 了 天玑 8100仅仅 是 做 了 高通 本来 应该 做 的 事情 而已 相比之下 天玑 9000的 能效 就要 差 一些 了 天玑 9000总体 只有 A 13的 能效 水平 它 的 中 低频 只是 和 865差不多 而已 只有 往 高频 走 之后 才 会 有 一些 优势 作为 一颗 旗舰 处理器 来说 这个 表现 我 是 不 太 满意 的 但是 我们 和 同 架构 的 高通 8 Gen 1做 一下 比较 那 天玑 9000仍然 远远 领先 8 Gen 1 应该 说 台积 电 制程 相比 三星 的 优势 还是 非常 大 的 三家 看 完 这张 完整 的 能效 曲线图 也 是 呼之欲出 了 可惜 A 15现在 没有 越狱 还测 不了 完整 的 曲线 不过 我 大概 可以 告诉 你 它 在 哪 A 15肯定 是 会 经过 这 两个 点 的 这是 最高点 这 是 省 电 模式 你 可以 脑补 一下 这个 曲线 把 A 15画 出来 之后 这个 情况 没有 我 想 的 那么 绝望 啊 安卓 明年 乐观 一点 应该 是 能 追 上 A 15的 水平 的 前提 就是 要 正常 升级换代 不能 开倒车 但是 对于 安卓 来说 开 不 开倒车 真的 很难说 那么 问题 来 了 安卓 这 两年 处理器 的 翻车 到底 是 什么 原因 造成 的 呢？ 是 三星 工艺 的 问题 吗？ 还是 ARM 的 架构设计 有 问题 呢？ 要 回答 这个 问题 我们 就 不能 只 看 这张 处理器 多 核能 效图 了 我们 还 得 把 每 一种 核心 单独 拆开来 看看 于是 我们 又 测 了 几千 组 数据 得到 了 这个 CPU 大核 和 中核 的 能效 曲线 这个 就 比较 有意思 了 到底 是 谁 翻车 了 呢？ 其实 从 这个 图上 我们 就 能 分析 出来 了 这个 锅 应该 是 ARM 和 三星 都 得 背 一点 ARM 这边 翻车 的 主要 是 中核 架构 A 710 我们 可以 看 下 ARM 历年来 这个 7系 核心 的 迭代 这是 7 nm 的 A 76 这是 7 nm +的 A 77 这是 5 nm 的 A 78 而 这个 是 4 nm 的 A 710 都 是 台积 电 工艺 制程 是 越来越 先进 了 但 你 可以 看到 从 A 76到 A 77到 A 78 这 三代 架构 之间 有 正常 的 代际 提升 而 到 了 A 710这 一代 就 开倒车 了 考虑 到 工艺 进步 这个 A 710等 于是 往回 退 了 一代 能效 是 明显 不如 A 78的 不光 台积 电 三星 工艺 的 A 710也 能 印证 这点 这是 888上 的 A 78 这是 8 Gen 1上 的 A 710 你 看 这 三星 工艺 的 A 710都 快 赶上 855的 A 76了 反正 拉 胯 就 完事 了 相比 A 710的 拉 胯 超大 核 Cortex - X 2的 表现 倒 是 还 行 其实 Cortex - X 本来 的 表现 就 挺 好 的 这是 888上 的 X 1和 A 78 你 可以 看到 它们 的 曲线 是 交汇 在 一起 的 也 就是 形成 了 一种 互补 关系 在 低功耗 段 A 78的 效率 更高 而 到 了 高功耗 段 X 1又 能 爆发 出 更 强 的 性能 两者 配合起来 可以 最大 程度 改善 整体 的 效率 这 其实 符合 ARM 做 Cortex - X 超大 核 的 初衷 大核 中核 都 可以 工作 在 自己 擅长 的 能效 区间 上 是 个 很 健康 的 搭配 到 了 X 2这 一代 在 高 频段 相比 X 1又 有 了 一些 提升 中 低频 的 能效 X 2和 X 1是 差不多 的 应该 说 X 2这个 表现 还 算 正常 吧 可能 提升 不大 但 至少 没 开倒车 可是 这样一来 事情 就 有意思 了 因为 我们 刚刚 讲 到 A 710是 严重 倒退 的 一代 那 X 2和 A 710配合起来 会 变成 什么样 呢？ 哎！ 本来 应该 交叉 汇合 的 两条 曲线 现在 居然 拉开 了 非常 大 的 差距 完全 不 交叉 了 也就是说 X 2在 任何 功耗 下 表现 都 要 优于 A 710 哇 超大 核 的 能效 全程 干翻 中核 这 也 太 离谱 了 不光 8 G 1 天玑 9000的 数据 也 印证 了 这 一点 虽然 两者 的 差距 要 比 8 G 1上 小 一些 但 X 2依然 是 全面 优于 A 710的 这 完全 违背 了 ARM 的 初衷 啊 说 得 难听 点 我 要是 不在乎 面积 和 成本 甚至 可以 堆 四个 X 2 搞不好 比 你 堆 四个 A 710的 能效 还要 好 呢 说不定 对 吧 考虑 到 A 710实在 烂 得 有点 不可思议 我 决定 拿 A 710和 A 78跑 一个 同频 测试 看看 8 Gen 1和 888 两者 都 跑 2.4 GHz 单独 算 一下 整数 和 浮点 性能 其实 从 IPC 上 讲 A 710是 有些 微 提升 的 同频 下 整数 比 A 78强 了5.7%