最近的數(shù)碼圈非常熱鬧，華為突破工藝封鎖，帶來新的麒麟 9000S 芯片，蘋果也首發(fā) 3 納米制程的芯片 A17，即將上線的還有高通的年度旗艦芯片 8Gen3 等等。
手機(jī)性能愈發(fā)強(qiáng)大，很多人會(huì)問：我平時(shí)就是刷視頻、聊天、看新聞，需要這么好的芯片嗎？為什么我們需要越來越先進(jìn)的的芯片制程？我真的需要為這么貴的技術(shù)買單嗎？今天，咱們就來聊聊你關(guān)心的這些問題。
什么是芯片制程
說起芯片制程，就不得不提到一個(gè)大名鼎鼎的定律：摩爾定律。如果你對(duì)電子產(chǎn)品有一些了解，那么相信你一定聽過這個(gè)定律。這個(gè)定律的具體內(nèi)容是：集成電路上可以容納的晶體管數(shù)量，大約每 18~24 個(gè)月提升一倍。換句話說，芯片的性能每 18~24 個(gè)月提升一倍，同時(shí)價(jià)格將為之前的一半。
圖源：https://unsplash.com/ 攝影師：Brian Kostiuk
這其中芯片制程就是容納晶體管數(shù)量提升的關(guān)鍵因素之一。我們常聽到的7 納米工藝或是3 納米工藝，主要指的是芯片晶體管柵極寬度的大小，這個(gè)數(shù)字越小，晶體管密度就越大，比如最新的芯片已經(jīng)可以有 150 億以上的晶體管。
當(dāng)然，你現(xiàn)在看到的很多 5 納米、4納米或是3 納米的工藝，其實(shí)物理上的寬度并沒有真的達(dá)到 5納米或是 3納米，而是成為一個(gè)品牌名，就像手機(jī)型號(hào)一樣。不過這并不影響制程依舊在繼續(xù)前進(jìn)。
一般來說，更先進(jìn)的制程一方面可以帶來性能的提升，以手機(jī)芯片為例，它其實(shí)包含了 CPU、GPU、AI 芯片、ISP 等諸多部分組成，更先進(jìn)的制程，比如 3納米工藝，帶來的更多是大型游戲渲染、視頻剪輯、圖像處理、AI 運(yùn)算分析等等，需要更多運(yùn)算和更強(qiáng)性能實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)景。
另一方面，也會(huì)帶來能效的提升，也就是說，實(shí)現(xiàn)相同的性能，理論上更先進(jìn)的制程耗電會(huì)更少。當(dāng)然，制程提升的同時(shí)，也意味著制造難度越來越大。
對(duì)于普通人
為什么也需要先進(jìn)的工藝
回到上面的問題，雖然最新旗艦芯片的更強(qiáng)性能普通人可能用不到，但是如果對(duì)手機(jī)的需求只是上網(wǎng)、聊天、看視頻，性能是否是過剩的？其實(shí)我們對(duì)于性能的需求比想象中要大，也許在可見的未來，還看不到真正的“性能過剩”。軟件始終能夠帶來新的功能吃掉性能提升，并創(chuàng)造新的性能需求，而這些功能其實(shí)已經(jīng)在潛移默化影響我們的使用。
1
使用習(xí)慣分析
幾乎很多手機(jī)都會(huì)學(xué)習(xí)你的應(yīng)用使用習(xí)慣，來推薦對(duì)應(yīng)的應(yīng)用。比如在健身時(shí)間推薦健身 App，在通勤時(shí)間把交通 App 放到推薦位置，甚至有的手機(jī)可以感知二維碼或掃碼機(jī)展示付款碼或者自動(dòng)掃碼，提升日常便利性。
2
相冊(cè)分類
各家手機(jī)的相冊(cè)應(yīng)用，都會(huì)有照片編輯功能，也都會(huì)有地理位置、人物、物體識(shí)別，甚至圖片中的文字識(shí)別，一段時(shí)間的旅行標(biāo)記和精選時(shí)刻回憶。這些信息都是在本地對(duì)照片中的地理位置、畫面信息進(jìn)行計(jì)算和標(biāo)記來獲取，也同樣是通過芯片算力實(shí)現(xiàn)的。
3
拍照
拍照功能，可能是手機(jī)帶來的最大便利之一了。智能手機(jī)的普及，滿足了很多人日常拍照、拍視頻的需求。“計(jì)算攝影”也已經(jīng)成為目前最吃芯片算力的應(yīng)用之一。在手機(jī)有限的相機(jī)尺寸之下，計(jì)算攝影通過多幀合成的方式，提升照片的動(dòng)態(tài)范圍，減少過曝或死黑，保證包括大逆光或者夜晚的曝光和細(xì)節(jié)畫質(zhì)，鏡頭望遠(yuǎn)的超分辨率算法帶來 100 倍變焦，還有比肩專業(yè)單反、微單的人像背景虛化模擬效果算法……這一切都是芯片實(shí)時(shí)計(jì)算帶來的。
即使你對(duì)拍照并不感興趣，也依舊逃不過掃碼。絲滑的掃碼和信息識(shí)別，同樣需要算力的支持。比如二維碼區(qū)域模糊識(shí)別與局部放大，不同角度的二維碼識(shí)別，暗光環(huán)境的快速響應(yīng)……
4
看視頻
再回到上網(wǎng)和視頻的場(chǎng)景，我們對(duì)視頻的需求在不知不覺間提升了許多。今天我們能看到 4K HDR 視頻，與 10 年前老電視劇與老電影 1080p 都鳳毛麟角的時(shí)代，幾乎天差地別。更高的分辨率，更高的幀率，以及局部 HDR 顯示的算力支持，同樣有芯片的參與。即使在手機(jī)這種尺寸的屏幕上，也能帶來更身臨其境的觀感。相信看過 4K 視頻的你，一定不會(huì)愿意再次回到高糊畫質(zhì)的時(shí)代的。
看，你以為你只需要上網(wǎng)看視頻，并不需要多強(qiáng)的性能。但是每天算力在日常使用手機(jī)的過程中無孔不入，所以即使你對(duì)手機(jī)的功能需求并不高，也依舊逃不掉手機(jī)算力與芯片升級(jí)，也就依舊逃不掉工藝制程的升級(jí)。
而最近國產(chǎn)芯片的新突破，也讓我們看到自研更先進(jìn)芯片的曙光，雖然還不能和最強(qiáng)的芯片相比，但是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了不錯(cuò)的性能。也許再過幾年，先進(jìn)芯片也不再成為問題。
策劃制作
作者丨李博君 科普創(chuàng)作者
審核丨于 騰訊玄武實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人
責(zé)編丨崔瀛昊
