智能手机在生活中的效果越来越大，用户对功用的要求也天然水涨船高，但智能手机与传统的PC最大的差异便是其移动化的运用习气，不或许无时无刻连接着电源运用(当然还有移动电源)，如安在满意最低运用要求的前提下延伸智能手机的续航时刻成为了职业和顾客一起重视的焦点。怎么处理手机CPU功耗和发热的问 题呢?CPU的上游厂商为此不断在尽力，现在来看，下降手机CPU功耗和削减发热的办法首要有三种，本文将逐个为咱们介绍剖析。
CPU智能频技能
现在的手机CPU官方标示的主频从1.0GHz到2.5GHz的都有，未来手机主频也会持续往上提高，为的是剥削CPU更多的功用，而在其他要素不变的前提下，高主频也必然会导致更高的功耗，所以想要把手机功耗下降，其间一个简略粗犷的办法便是把CPU的主频下降。
如一枚手机CPU最高的主频能够到达2.5GHz，但实践上这CPU真实在2.5GHz主频运转的运用场景和时刻非常有限，如只在跑分以及运用大型运用或游戏时，而且这个功用和功耗峰值保持的时刻也是非常有限，在大多数的时刻下，这CPU或许只会在较低的主频下运转，如2.0、1.5乃至是1.0GHz，这些运用场景对功用的要求要低得多，经过CPU内部的控制程序能够在确保用户体会的前提下，把CPU主频降到一个更低的水平，以延伸手机的续航时刻。
更先进的出产工艺
比较于降频，经过改善制程工艺带来的功用和功耗盈利来得多，制程工艺能够给带来多大的效果呢?咱们举两个比如来剖析一下。榜首，从苹果iPhone 5s上的A7处理器、iPhone 6上的A8处理器、iPhone 6s上的A9处理器，他们的功用在不断地提高，可是这三代iPhone的电池却是不升反降，而iPhone的续航时刻仍然保持在相同的水平(都是不咋的)。
苹果A8和A9处理器别离选用不同的工艺制程
为什么在功用和功耗上能够到达这样的均衡呢?苹果其间一个方法就经过不断地改善制程工艺来完成，A7上的是28nm制程，A8是20nm，A9则进一步到达了16/14nm的精度。
制程工艺与功耗、功用的联系
从实质上来说，一枚CPU(处理器)便是由选用不同资料制成的许多“层”堆叠起来的电路，里边包含了晶体管、电阻器、以及电容器等细小元件。他们的距离越小，能够排布在芯片上的元器件就能够更多，晶体管之间的电容也会更低，然后提高它们的开关频率。那么，因为晶体管在切换电子信号时的动态功率耗费与电容成正比，因而，它们才干够在速度更快的一起，做到愈加省电。
当然咱们也会想苹果A7、A8、A9除了制程工艺的改善外，在CPU规划等方面也是有着很大的不同，或许上面的比如无法更好的反映制程工艺的影响，第二个比如是上一年高通骁龙810和三星Exynos 7420，一个是20nm的制程工艺，一个是14nm的制程工艺，从上一年他们相应的终端手机产品比较来看，14nm的Exynos 7420在功用和功耗上显着优化得更好。
2016年四款干流处理器工艺比较
而到了本年，不管是华为麒麟950、高通骁龙820仍是三星Exynos 8890均选用上了16/14nm制程工艺，在制程工艺根本处于同一水平的状况下，怎么能够提高功用，下降功耗呢?这是下面介绍的内容。
14nm与16nm
麒麟950选用由台积电供给16nm FinFET Plus工艺，骁龙820和Exynos 8890是三星供给的14nm FinFET工艺，因为现在没有实测的数据，咱们只能斗胆地猜想，这两种制程工艺处于同一个等级，给予CPU在功用和功耗上更大的空间。
关于制程工艺
正如上面说的苹果iPhone处理器，制程工艺的改善需求上游代工商的支撑，从28nm到20nm，再到14/16nm都是需求长时刻和巨大的研制本钱，愈加涉及到资料科学和其他科学技能，14/16nm后续的前进空间将会越来越小，难度也逐步增大。
制程工艺关于整个芯片职业来说，现在仍是一个相对严重的资源，不管苹果、高通仍是华为其实都是别离找三星和台积电进行代工出产，但三星和台积电的14nm、16nm产线的产能也是有限的，只会为前面介绍的大客户服务，也只出产最先进的旗舰级芯片。关于芯片工艺介绍，咱们能够检查咱们之前的文章《手机Soc工艺你知多少?》
新的自主架构
CPU架构能够简略分为ARM架构和自主架构，咱们首先来介绍剖析ARM架构，现在咱们听得最多的是Cortex-A53、Cortex-A57和Cortex-A72(以下别离简称为A53、A57和A72)，他们都是ARM推出的64位架构，前者A53是相对低功用低功耗的架构(俗称小中心)，后俩者是高功用的架构(俗称大中心)，A57在高功用的一起也伴随着高功耗，而A72是第二代的64位架构，在提高功用的一起，最大的优势是优于了功耗问题。为了寻求更优的功用和功耗组合，往往在手机CPU上选用了big.LITTLE双中心架构，即小中心加大中心的组合。
关于ARM公司
ARM Holdings 是全球抢先的半导体知识产权 (IP) 供给商，并因而在数字电子产品的开发中处于中心位置。ARM公司的总部坐落英国剑桥，它具有1700多名职工，在全球设立了多个办事处，其间包含比利时、法国、印度、瑞典和美国的规划中心。
如骁龙615由八个中心组成，其间四个是1.0GHz的A53，别的四个是1.7GHz的A53;又如骁龙810，由四个1.5GHz的A53和四个2.0GHz的A57中心组成的。和前面介绍的降频相似，当用户仅仅进行发短信或许刷微博这些操作时，手机里只需求激活四个A53中的两个或许三个，这时只需求很低的功耗，而当用户在跑分或许玩游戏时，或许八个巨细中心悉数激活敞开，手机功用与到达一个峰值，相同功耗也极高，手机电池续航时刻就会变得很有限。
A72架构在功耗下大幅下降(依据16nm工艺)
A72架构在功用上较本来的A15和A57提高不少(依据16nm工艺)
ARM表明A72依据A57来优化，从架构图和规范表上看，A72和A57并没有实质的不同，一级二级的缓存容量相同，仅仅做了一些微调，其间一点是去掉了NEON SIMD引擎的加密扩展功用，总线接口则扩展为128bit。因而，咱们猜想A72的功用提高或许来自微架构的改善优化。不过，ARM也表明，A72的功用是A15处理器的3.5倍，相同作业负载下功耗则下降75%，在选用bigLittle(巨细中心)架构的状况下，功耗还能下降40%-60%。
骁龙652(左)和骁龙810(右)跑分数据比较
上面的比照更多是官方的数据，这儿咱们拿骁龙810和骁龙652作一个简略的比较，前者选用20nm的制程工艺，由四个1.5GHz的A53和四个2.0GHz的A57中心组成的，后者选用28nm制程工艺，由四个1.4GHz的A53和四个1.8GHz的A72中心组成的从跑分数据和实践运用状况来看，中端的骁龙652在单功用跑分上现已很挨近上一代旗舰骁龙810，而且发热问题也得到很好的处理，愈加合适移动设备的运用要求。
讲完了ARM的规范架构，接下来咱们聊聊“五光十色”的自主架构.
苹果
苹果iPhone初期与三星协作推出定制版的处理器，不过为了更好的体现，苹果逐步走上了自主研制处理器的路途。苹果的A系列处理器依据ARM的指令集，但苹果进行了很多的修正和优化，除了更好地与自家的iOS体系匹配外，还在功用和功耗到达了职业抢先的水平。
在Android手机从四核、八核开展到本年行将推出的十中心架构的时分，苹果仍然任性地沿袭“祖传”的双核架构，但苹果的双核架构也是不过在改动，A7更是初次将64位处理器引入到手机产品上，后续的A8和A9处理器除了在工艺上提高，以得到更高的能耗比外，一起得益于新的中心架构，他们的功用也大幅提高，在竞争对手的四核、八核和十中心产品前面仍然毫不示弱，乃至苹果CEO库克称搭载A9处理器(增强版)的iPad Pro在功用上现已逾越不少传统的PC产品。
高通与MTK
苹果A系列处理器和iOS是一个关闭的软硬件生态体系，但关于大多数手机厂商和用户来说，Android途径的硬件开展才是真实关怀的。现在高通和MTK(联发科技)是Android途径首要的处理器供货商(揭露途径)，而三星和华为尽管也有研制自家的处理器，但只要少数或许不对外出售处理器，所以本文暂时不评论。
从Scorpion、Krait到本年的Kryo架构，高通一直在尽力研制自主的中心架构，尽管上一年高通为了满意商场对64位处理器的需求而不得不推出ARM规范的骁龙810/808，但本年的骁龙820上，高通选用了最新的Kryo 64位自主架构，四中心的处理器功用上超过了上一年旗舰级的骁龙810，在本年竞争对手的八核或许十核产品面前也是信心十足，而其功耗体现要优于骁龙810，更能满意旗舰移动设备关于功用与功耗的要求。现在，三星S7/S7 edge的国行版别、乐视Max Pro、vivo Xplay5旗舰版和小米5等产品现已运用上骁龙820处理器，未来也会有更多的中高端产品连续选用。
骁龙652
现在来看，高通在中高端产品上会选用了Kryo这类的自主架构，而定位稍低的产品仍然会选用ARM规范的架构计划，如本年主推的骁龙652/650产品。正如前面所说的，得益于A72在功耗上的盈利，骁龙652处理了功耗的问题，一起在单功用跑分也与上一年的骁龙810挨近。
Helio X20
最近，MTK终究发布了旗下最新的Helio X20处理器，选用Tri-Cluster十中心架构，由两个主频2.5GHz的A72，四个主频2.0GHz的A53和四个主频1.4GHz的A53等三个丛集组成，专为处理移动设备的各种高度、中度及轻度负载作业项目所规划。Helio X20依据20nm工艺出产(台积电代工)，一起还支撑联发科技CorePilot异构运算技能，能够分配CPU和GPU的作业，能一起办理处理器功用及功耗，能够在发生更低热力的状况下，到达更好的功用体现。 依据上一年的协作状况以及最新的音讯来揣度，魅族、乐视、360手机这些厂商有望成为Helio X20处理器第一批的用户，在本年的第二季度，选用Helio X20处理器的产品终端将会越来越多。
总结
尽管现在手机处理器的续航功耗问题现已得到了很大的缓解，但在电池技能没有突破性开展以及手机运用需求越来越大的状况下，手机怎么才干愈加省电，续航时刻怎么才干愈加耐久仍然是职业一起的问题。在寻求功用的一起，笔者愈加期望不管是厂商仍是用户都把重视的要点从本来的功用向功耗续航改变，或许说从单纯的功用跑分向运用体会的改变。
