高通驍龍855詳解：沒有內置NPU，AI性能如何達到麒麟980兩倍？
12月6日，在高通驍龍技術峰會的第二天，高通詳細介紹了昨天正式公布的驍龍855移動平台。全新的驍龍845平台相對於上一代的驍龍845來說，不僅採用了最新的7nm工藝、全新的CPU架構設計、新一代的GPU內核，還集成了5G基帶，成為了首款商用的5G平台。此外，在AI方面，驍龍855雖然仍未配備獨立的NPU內核，但是升級到了第四代多核人工智慧引擎AI Engine。
全新1+3+4三叢集8核心CPU架構：性能提升45%
7nm是目前已經量產的最先進的半導體工藝製程，此前麒麟980和蘋果A12都採用的是台積電7nm工藝。而高通驍龍855則是目前市面上第三款採用台積電7nm工藝的移動處理器。
根據之前台積電官方公布的數據顯示，其最新的7nm工藝與之前10nm工藝相比，可以實現性能提升20％或者功耗降低40％，晶元密度是10nm的1.6倍。
在CPU架構方面，驍龍855一改此前4顆大核+4顆小核的big-LITTLE架構，而是採用了高通稱之為Prime Core的1+3+4三叢集8核心DynamIQ架構：全部是基於高通定製的Kyro 485內核，一顆主頻為2.84GHz的高性能內核+3顆主頻為2.42GHz的中等性能核心+4顆主頻為1.78GHz的效率核心。
其中高性能內核擁有512KB二級緩存（相比上一代的驍龍845的Kyro 385高性能核心的二級緩存提升了一倍），主要負責的高性能運算；而3顆中等性能內核則搭配了256KB二級緩存，4顆能效內核則配備128KB緩存，主要用於應對日常應用。
具體CPU性能方面，高通表示，基於全新Kyro 485內核的驍龍855在CPU性能上要比基於Kyro 385內核的驍龍845高出45%。高通還強調，驍龍855能保持長時間使用高性能穩定，而友商則會在短時間內降低頻率。
此外，高通還公布了一組與其他兩家競爭對手的7nm晶元（蘋果A12和麒麟980）在應用程序啟動性能上的對比。從高通公布的數據來看，驍龍855在各項應用上的表現均優於其他兩家競品。
高通公司表示驍龍855是高通有史以來CPU升級最大的一款產品。
GPU性能提升20%：遊戲、視頻性能大幅提升
GPU方面，驍龍855搭載的是全新的Adreno 640 GPU，圖形性能比上一代的Adreno 630提升了20%。
在遊戲方面，驍龍855是首款支持全新高通驍龍Elite Gaming體驗的移動平台。該體驗包括true HDR(超過10億色)電影級分級調色、電影級色調映射、要求頗高的基於物理渲染(PBR)技術，以及對Vulkan 1.1 API的支持。
Vulkan 1.1 API是一種低級圖形API，可以讓遊戲開發者從給定的手機中獲得比其他手機更高的性能。高通表示，Vulkan 1.1 API相比 OpenGL ES能夠節能 20%，同時 Adreno 640也可支持10-bit HDR遊戲，另外還支持 PBR（基於物理渲染）技術，如果開發人員採用這項技術的話，也將帶來20%的性能提升。
高通表示，通過利用旨在降低90%以上掉幀的定製演算法，即便是要求極致的遊戲，在驍龍855上也能流暢運行。此外，驍龍855還可通過降低時延提升多人遊戲體驗。
高通同樣也比較了驍龍855與另外兩家競爭對手7nm移動晶元的遊戲性能，從上面的高通給出的圖形可以看到，在遊戲過程中，驍龍855能夠持續維較高的性能，而另外兩家競爭對手的7nm移動晶元，雖然有一家在一開始能提供較高的性能，但是隨著時間的持續，性能就開始下降並且低於驍龍855。而另外一家的7nm晶元雖然一開始能夠高於驍龍845，但是很快就降到與驍龍845相近的水平。
在視頻性能方面，高通表示，驍龍855將支持HDR10 +和Dolby Vision標準，可以獲得更亮，更生動的顯示效果。高通表示，驍龍855擁有足夠的性能來120幀/秒的HDR視頻，甚至是8K解析度的360度VR全景視頻。
此外，驍龍855還支持硬體加速H.265和VP9視頻。高通表示，與沒有硬體加速的播放這類視頻情況相比，可以節省7倍的電量，延長電池續航時間。
首款計算機視覺 ISP：Spectra 380
目前各大手機廠商都非常的注重手機的拍照功能，而除了攝像頭以及圖像感測器之外，手機SoC當中的ISP晶元也是影響拍照性能的關鍵。驍龍855此次也升級到了新一代的Spectra 380 ISP晶元，並且提供了計算機視覺（CV）能力，同時功耗可降低4倍。
這款 CV-ISP 包括基於硬體的深度感測，支持在 4K HDR@60fps 的狀態下實時進行視頻拍攝、對象分類和對象分割。這意味著用戶可以在拍攝過程中進行實時的虛化預覽，可以實時剪切並模糊人物背後的背景。高通還展示了一種特殊的綠屏風格效果，它使用了類似的技術來完全取代現場鏡頭背後的背景。
高通表示，Spectra 380 也是業界首先支持 HDR10+ 視頻拍攝、首個支持晶元級三攝解決方案的 ISP，另外其支持全新照片格式 HEIF，可以使得存儲空間節省50%。接下來谷歌的Android 9 Pie也將增加了對HEIF的系統級支持。HEIF還允許具有多個鏡頭的手機，比如後置三攝像頭的手機，三個攝像頭拍攝的三個圖像可以存儲為單個照片文件。
根據高通公司的說法，驍龍855可支持計算機視覺驅動的肖像模式，同時AR / VR功能等計算處理也直接集成到ISP中，這將為計算量大的攝影任務提供顯著的速度提升和功耗降低。高通表示，承諾通過新的圖像信號處理器可提高2-4倍的電池續航時間，因為它不需要經常啟動CPU和GPU。
沒有NPU，人工智慧性能依然強悍
目前在終端側部署人工智慧計算已經是大勢所趨，所以很多的手機晶元廠商也開始在手機SoC當中集成專用於人工智慧計算的NPU內核，比如蘋果A11/A12、華為麒麟970/麒麟980等。而在去年高通驍龍845發布之時，外界也有人批評高通沒有順應趨勢在驍龍845當中內置NPU內核，以至於在AI能力上落後。
不過，高通高級副總裁兼移動業務總經理Alex Katouzian表示：高通雖然沒有獨立的神經網路引擎單元，但是採用了更為彈性的機器學習架構，在通用平台內做內核優化，分布在CPU、GPU、DSP等每個單元上，從而可以針對不同移動終端提供彈性調用各個處理單元。高通從驍龍820就開始AI方面的研究，到驍龍845已經是的第三代了，而且AI計算效能是前一代的三倍。
而此次發布的最新的驍龍855依舊沒有如外界所希望的那樣內置專用的NPU內核，而是繼續通過彈性調用現有的CPU/GPU/DSP來加強對於人工智慧的支持，高通稱驍龍855已經升級到了第四代多核人工智慧引擎AI Engine。
儘管驍龍855並沒有內置 NPU，但是按照高通的說法，驍龍 855 的 AI 運算性能相比上一代的驍龍845仍然提升3倍，即使與友商華為麒麟980相比，其AI性能也達到了後者的2倍，算力超過了 7 萬億次（7+TOPS）。
具體來說，高通的第四代 AI引擎的運算仍然靠全新的 CPU/GPU/DSP。其中 Adreno 640 GPU 在 AI 方面多了 50% 的 ALU（算數邏輯單元），支持FP32和FP16運算；全新的Hexagon 690 DSP增加了全新 Tensor Accelerator（張量加速器），向量擴展內核（Hexagon Vector eXtensions，HVX）也從2個提升到4個，是驍龍845的兩倍，且還增加了四線程標量內核，可支持INT16、INT8計算，綜合實現了專有的、可編程的AI加速；Kryo 485 CPU也支持了全新的 dot product（向量點積）運算，支持FP32、INT8計算。
具體的AI應用方面，高通通過與眾多合作夥伴努力，使得驍龍 855 可以支持晶元層面的通話降噪、3D 人臉識別、人像模式拍攝、照片畫質優化、語音助手呼出等功能，相比友商提供了更多的 AI 使用場景。
據高通透露，它一直在與谷歌合作推進開源機器學習庫TensorFlow在移動設備上的優化。高通表示，谷歌基於圖像識別和OCR技術的人工智慧應用Google Lens 將可從驍龍855上獲得巨大的提升。谷歌表示它已經將一些關鍵的Lens計算直接轉移到了驍龍855，所以使用手機晶元不會出現因需要依賴雲通信而導致的延遲或任何其他不利因素。
比如使用Google Lens進行文本識別，用戶就可以採用配備驍龍855的手機，更有效地識別甚至翻譯現實世界中的文本。除了文本識別之外，設備上的TensorFlow改進還將讓驍龍855比以前更快地執行各種與視覺相關的任務，包括AR技巧，例如將虛擬傢具放置在房間中以試驗不同的家居裝飾等。
另一個不涉及視覺的獨特AI應用是能夠通過電話隔離某人的聲音，讓您在嘈雜的環境中更好地聽到他人的聲音。此外，高通還在舞台上演示了使用所謂的實時分割演算法，為任何照片添加背景虛化效果的功能，包括用戶直接從互聯網上下載的照片，這相比從iPhone和Pixel設備獲得的人像模式（背景虛化）效果更好，因為這不需要用戶使用特殊的相機模式。
而這主要得益於高通與一家名為Nalbi的人工智慧公司的合作。Nalbi正與高通公司合作，可以提供令人印象深刻的新計算機視覺功能，例如實時更改頭髮顏色，以便在用戶在決定真正去改變之前通過它看到「真實」的效果。
除了Nalbi之外，高通還與中國國內的商湯科技、曠視科技、思必馳等眾多AI廠商合作，推動驍龍855的AI應用。
強大網路連接能力：全面支持4G/5G
隨著5G時代的即將道理，各家晶元廠商都在積極的推進5G，以期搶佔5G市場的先機。高通此次發布的驍龍855就率先集成了高通的首款5G基帶晶元——驍龍X50，這也使得驍龍855成為了首款商用的5G平台。
驍龍855所搭載的驍龍X50基帶能夠同時支持 Sub-6GHz和mmWave毫米波頻段，相比現有的4G解決方案可帶來平均20倍的性能提升，可以滿足超高畫質的多人VR遊戲、實時的超高清視頻、無人駕駛等方面的高速通信需求。
不過需要注意的是，驍龍X50基帶並不能向下兼容3G/4G網路，所以需要通過驍龍855外掛驍龍X50基帶來實現對5G的支持，而驍龍855則通過直接在SoC中集成驍龍X24基帶來實現對於3G/4G網路的支持。而驍龍X24可通過 7x20MHz 載波聚合、4x4 MIMO 實現下行Cat.20，最高2Gbps的下載速率；可通過 3x20MHz 載波聚合實現 上行Cat.13，316Mbps 的上行速率。
高通表示目前其已經在5G上與包括聯通、移動、電信，AT&T、T-Mobile、Verizon等運營商進行了深入的合作。此外在終端品牌方面，高通也與國內的小米、OPPO、一加、vivo等進行了5G的合作。
總的來說，目前高通在5G商用進程上已經取得了領先優勢，除了已經發布的驍龍 855 移動平台、驍龍 X50 5G 數據機系列，還有集成射頻收發器、射頻前端和天線組件的 QTM052 毫米波天線模組，都能幫助 OEM 廠商應對同時支持 6GHz 以下和毫米波頻段的 5G 終端所面臨的呈指數級增長的設計複雜性。
高通表示目前其已經在5G上與包括中國聯通、中國移動、中國電信，AT&T、T-Mobile、Verizon等運營商進行了深入的合作。此外在終端品牌方面，高通也與國內的小米、OPPO、一加、vivo等進行了5G的合作。
高通高級副總裁兼移動業務總經理Alex Katouzian表示：「隨著運營商即將在2019年早些時候部署5G網路，消費者將最先在搭載驍龍855的移動終端上享受到非凡的5G用戶體驗。我們十分自豪與業界分享我們的技術創新，並率先將5G移動技術惠及全球。」
就在此次高通驍龍峰會上，高通也在現場展示了首批真實5G網路與終端。
另外，在12月6日正在廣州舉行的中國移動合作夥伴大會上，中國移動也發布了基於高通驍龍855的5G試驗終端「先行者一號」。
OPPO也在中國移動合作夥伴大會上展示了OPPO Find X 5G樣機。
其他
驍龍855還通過Wi-Fi 6-ready移動平台提供強大的下一代Wi-Fi性能，目標喚醒時間能效比提升高達67%，同時支持最新 WPA3安全。驍龍855還支持毫米波頻段的Wi-Fi連接。該業界首款基於802.11ay的平台將Wi-Fi速度提升至前所未有的10Gbps，並支持媲美有線網路的低時延。
針對音頻方面，驍龍855還優化了左右耳塞間的時延，同時降低功耗來延長每次充電後的使用時間，從而滿足耳機市場對真無線產品日益增長的需求。
另外，驍龍855是首款支持高通 3D聲波感測器的移動平台。目前屏下指紋已經成為了眾多旗艦手機的標配，而要實現屏下指紋，目前主要有光學屏下指紋和超聲波兩種方式。而高通一直是超聲波指紋識別的主推者。據高通介紹，全新的3D聲波感測器和市面上使用的屏幕指紋技術並不一樣，3D聲波指紋可以識別出指紋甚至是毛孔，另外油和污漬也不會影響到使用。此外，這一方案支持纖薄前衛的產品外觀設計，同時具備更高的安全性和準確性。
小結：
從高通公布的資料和數據來看，驍龍855確實非常的強悍，此次在CPU、GPU、拍照、遊戲、XR等方面的性能上相比以往都有著非常大的提升。特別是在5G商用方面，高通驍龍855成功拔得頭籌，已經搶下市場的先機。雖然驍龍855此次仍舊沒有內置獨立的NPU內核，但是僅憑其彈性調用現有的CPU/GPU/DSP來進行AI運算的架構，已經實現了相比競爭對手的7nm晶元的AI能力的2倍提升，足見高通在AI方面確實是有著深厚的積累，所謂的「第四代AI引擎」也並不是噱頭。當然驍龍855究竟真實體驗如何，還需要等到真正的商用機型量產上市後才能檢驗。據了解，目前驍龍855移動平台已向客戶出樣，搭載該平台的商用終端預計將在2019年上半年開始出貨。屆時我們再來看究竟如何。
作者：芯智訊-浪客劍
