5G 时代,“快”仿佛成了最嘹亮的主打歌。


不论是系统设备商(卖基站),运营商(卖流量),还是手机厂商(卖手机),同为 5G 这一条产业链上的兄弟,正在合唱出 5G 时代的最强音。


那么,作为吃瓜群众,怎样直观地感受到 5G 的速度?基站离我们太远,但是手机离我们很近。要感受 5G 的速度,换一个最新的旗舰机,足矣!


手机,可以简单理解为微缩版的电脑。电脑上的核心三大件:处理器,内存和硬盘在手机上都能对应到相似功能的器件,只是名称不同罢了。


而 5G,就相当于连接电脑和网络之间的网线,只是相比之前的 2G,3G 和 4G 速度快了很多。然而电脑的运行是否流畅,仅仅数据收发快是远远不够的,还必须考虑到处理器性能是否跟得上,以及内存和硬盘的读写速度等等。


手机也不例外。从近期发布的各大旗舰机来看,除了 5G 这个炙手可热的焦点之外,还有一些莫名其妙的缩写作为卖点,如骁龙 865,NSA/SA,LPDDR5,UFS3.1,WiFi6 等等,不一而足。


手机广告再酷再炫,对这些专业名称总是语焉不详。把手机想搞个明明白白咋就这么难?其手机要用着“爽快”,无非就是数据收发快,数据处理快,数据读写快这“三快”而已。


下面,蜉蝣君将逐个简要介绍下这些缩写背后的技术内涵。

 

一、


骁龙 865(数据收发快,处理快)
这是高通最新发布的移动平台,号称当前功能最为强悍的手机芯片,集成了 CPU 和 GPU,可以实现视频处理,音频处理,相机,安全,定位,显示等诸多功能。
 

△ 高通骁龙 865 芯片

 

这种集成了手机 80%以上功能的统一平台,业界叫做片上系统,英文为 System on Chip,简称 SoC。


SoC 的高集成度让其更容易放入手机这个狭小的空间中,各模块间的协作也能有效降低功耗,因此成为了手机应用芯片的主流设计。

 

△ 高通骁龙 865 芯片内部模块

 

骁龙 865 这款 SoC 芯片到底有多强呢?
它采用台积电的 7 纳米工艺制造,CPU 支持 8 核,GPU 可提供“PC 级”渲染能力和游戏 HDR 显示优化功能,可支持 QHD+分辨率下 144Hz 最大刷新率。

 

△ 不同分辨率的含义

 

如上图所示,QHD+就是俗称的 2K 分辨率,比传统的全高清 1080P 还要高上一个级别。而刷新率是画面显示在每一秒更新的次数,数值越高画面越细腻流畅。


并且,骁龙 865 的影像功能也极大增强:拥有 10 亿像素级别性能,可以每秒处理 20 亿像素,并可在 4K HDR 录制的同时进行 6400 万像素拍摄。

 

△ 高通骁龙 865 芯片功能强大

 

由上图可见,除了前面提到的几点之外,这款芯片在游戏和人工智能等性能上都信心满满。


手机的通信能力怎么样,是否支持 5G,取决于一个叫做“基带”的模块。


基带(Baseband)的意思就是最原始的低频信号,也叫基带信号,随之,把处理基带信号的电路和芯片,也就简称为基带了。简单理解,基带就是指的基带芯片。


手机支持是否能支持 2G,3G,4G,5G 等不同制式,实现什么高级的通信功能,能达到多大的下载速率,都是由基带芯片决定的。可以说,基带芯片就是手机通信功能的灵魂。


如前所述,手机要正常工作,必须具备两套芯片:处理 5G 信号的基带芯片,和前面提到的处理其他功能的主芯片(应用芯片)。


基带芯片和应用芯片这两个部分咋样组合呢?有两个方案。


方案 1:两个芯片作为独立的单元协同工作,叫做基带芯片外挂。这个方案的优点是两个芯片可以灵活组合,但会让电路设计更加复杂,功耗和成本有所上升。


方案 2:两个芯片融为一体,成为一个统一的 SoC 平台,集成度高,功耗可以进一步低,信号的稳定性也更高。

 

△ 应用芯片和基带芯片


我们本文讲到的高通骁龙 865 采用的是方案 1:基带芯片外挂。


其外挂的 X55 基带芯片,可支持 5G 独立(SA)和非独立(NSA)组网,Sub6G,毫米波等多个频段,以及载波聚合,DSS 等多种 5G 黑科技,可以达到 7.5Gbps 的峰值速率。

 

△ 高通 X55 基带

 

总而言之,高通的骁龙 865 平台加上 X55 基带强强联合,能支持 5G 几乎所有部署模式和频段,网速快,处理速度也快!

 

二、


WiFi6(数据收发快)
在流量费用高昂的 3G 和 4G 初期,WiFi 曾经是智能手机畅快上网的必须,速度快还不要钱,号称继水和电之外的第三大基础需求。


曾经,很多人的进门之后说的第一句话就是:“WiFi 密码是多少?”。但有可用 WiFi 的地方毕竟有限,于是连蹭网都成了刚需。


自从 WiFi 标准被 IEEE(电气和电子工程师协会)在提出以来,经过了 20 年的蓬勃发展,一步一个脚印,出了一个又一个协议版本,从 802.11n 开始,下载速率有了质的飞越。

 

△ 历代 WiFi 协议

 

然而随着 4G 的全面覆盖和提速降费的不断推进,流量的价格已经足够便宜,大家对 WiFi 的依赖逐渐降低,对流量的使用也不再像以前那样精打细算,随时随地刷视频也毫不心疼了。


5G 来了,流量将更加便宜,WiFi 又将何去何从?很显然 WiFi 并不甘于被边缘化的命运,推出了最新的标准 WiFi6,欲和 5G 相抗衡。


顾名思义,WiFi6 就是第六代 WiFi 技术,虽然它的技术标准名称是 IEEE 802.11ax,但是在宣传上毅然摒弃了这一串反人类的字符,直接就叫 WiFi 6,简洁明了。
 

△ WiFi6 的 LOGO

 

WiFi6 采用了 OFDMA 来支持多用户接入,还有更高阶的调制、更大的带宽、更多流同时传输的 MIMO,使其理论峰值速率达到了 9.6Gbps,实际使用起来已经跟 5G 的速率相当了。
 

△ 几代 WiFi 技术的系统参数

 

这些技术似乎听起来如此耳熟?其实它们也是 5G 的关键技术。各种标准之间相互借鉴,好东西大家一起用也是共赢的选择。
无论如何,WiFi6 和 5G 将互为补充,在今后的旗舰机上拥有一席之地,共同为了“网速快”这一历代通讯技术孜孜以求的目标而在手机这一方寸之地纵横驰骋。


LPDDR5 和 UFS3.1(数据处理快,读写快)

 

三、


3.1 手机内存和闪存

说到手机的内存,可能很多人会问:我的手机内存是 128G,这应该够大了吧?

 

其实,此“内存”非彼内存。一直以来人们对于手机存储方面的叫法就非常混乱,有内存,运存,存储空间,闪存,RAM,ROM 等等,不同的叫法混淆不清,把人绕得云里雾里。

 

△ 手机内部机构

 

基于这些存储器在手机内部的用途,可以把这些存储分为两类:


1、内部临时存储 APP 运行时的动态数据,用户没有权限使用的存储空间,可叫做“内存”,“运存”,“RAM”。


RAM 全称为 Random Access Memory,翻译为随机存取存储器,其最大的特点是内部存储的数据不能持久保存,程序退出,或者断电关机时里面的数据都会被清除。本文讲的 LPDDR5 就属于这一类的存储。


2、存储 APP 程序,个人照片,音乐,文档,个人能够感受到的被这些资料逐渐占满的存储空间,可叫做“存储空间”,“闪存”,“ROM”。


ROM 即是 Read Only Memory 的简写,翻译过来就是只读存储器的意思。听起来有些不可思议,既然 ROM 存储的内容是只读的,那么用户还咋在手机上存音乐照片视频(写内容)?


其实,不需要纠结 ROM 这个历史名称的本意,现在的 ROM 早已演化到了 EEPROM(Electrically Erasable Programmable read only memory,电可擦除可编程只读存储器),也别这那一长串单词蒙蔽了双眼,只需知道 ROM 其实就是手机上那一块存储用户数据的器件即可。


因此,在手机市场上,ROM 就直接被认为是手机的存储容量。苹果手机的 64G,128G 等各种版本,就是指的这一类存储空间的不同。


当前的安卓手机配置中存储组合一般会有 2GB+16GB、3GB+32GB、4GB+64GB 等等,这些加号前面的 2GB、3GB、4GB 就指的是 RAM;加号后面的 16GB、32GB 和 64GB 等数值就指的是 ROM 的容量。


上述第 1 类存储(RAM)决定了手机系统及 APP 运行的速度,第 2 类存储(ROM)决定了手机上能存储多少文件以及这些文件存取的速度。这两种类型的存储都是非常重要的。


这两类存储在电脑上的区分是非常明确的,第 1 类(RAM)就是内存条,第 2 类(ROM)就是硬盘。大家都很清楚硬盘是用来存储个数数据的,永远不会有人说自己的个人照片存在电脑内存里。


而到了手机上,随着使用人群的扩大,并且手机并不存在硬盘,“内存”这个词很容易被望文生义为“内部存储空间”的意思,混淆由此发生。


一般安卓手机在宣传时,都会以 xGB RAM(或者内存)+ xGB ROM(或者闪存)的方式来进行。这样虽然简化但还是不够明晰,但也只能如此了。

 

△ RAM + ROM

 

3.2  啥是“LPDDR5”?

LPDDR 是手机内存的标准,全称为 Low Power Double Data Rate SDRAM,是美国 JEDEC 固态技术协会(JEDEC Solid State Technology Association)面向低功耗内存而制定的通信标准,以低功耗和小体积著称,专门用于移动式电子产品。


2019 年 2 月 20 日,JEDEC 固态技术协会发布了最新的标准 LPDDR5,至此标准已发展到第五代(跟 5G 有异曲同工之妙)。有了标准,再经过一年的产品化,确实到了商用的时候。


那么,RAM 是怎样演化到了 LPDDR5 的呢?


RAM 技术不断向前发展,出现了 SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory,同步动态 RAM),之后又在 SDRAM 的基础上出现了 DDR SDRAM(Dual Data Rate SDRAM,双倍数据速率 SDRAM),简称作 DDR。


SDRAM 在一个时钟周期内只传输一次数据,它只在时钟上升沿进行数据传输;而有了 DDR 技术之后,则可以一个时钟周期内可传输两次数据,也就是在时钟的上升沿和下降沿各传输一次数据。因此数据传输速率可以达到 SDRAM 的两倍。


DDR 的主要特点是高带宽,低延时,所以更适合于 CPU 这种数据随机读取的场合。熟悉电脑配件的朋友应该对 DDR3,DDR4 等内存是非常熟悉的。


为了满足显示的应用需求,在 DDR 的基础上诞生了 GDDR(Graphics Double Data Rate,图像 DDR),其特点是高带宽、高延时,适合显示图像这种需要大数据量传输而对时延不太敏感的场合。


与此同时,为了支持手机等低功耗,小体积内存等移动式电子产品的需求,同样在 DDR 的基础之上定义了 LPDDR(Low Power DDR,低功率 DDR),又称为 mDDR(Mobile DDR),专门用于手机。

 

△ DDR,LPDDR,GDDR 的关系

 

由上图可以看出,用于手机内存的 LPDDR 已发展到第五代,也就是最新的 LPDDR5。从下图看出,相比于上一代标准,LPDDR5 的性能提升是非常显著的。

 

△ 历代 LPDDR 的性能提升

 

除了出尽风头的主芯片平台之外,作为幕后英雄内存架构同样也是制约系统性能的关键因素。如果用城市来比喻 CPU 的话,内存就相当于是城市间的交通系统。内存架构的升级相当于动车到高铁的升级,带来的效率提升不言而喻。


3.3  啥是“UFS3.1”?

UFS3.1 是手机 ROM(前面讲到过,也叫闪存)的最新技术,跟前面的 LPDDR5 一样,也是美国 JEDEC 固态技术协会制定的标准,在 2020 年 1 月刚刚发布了最新版本。

 

△ UFS:Universal Flash Storage

 

UFS 的全称是 Universal Flash Storage,翻译过来就是通用闪存存储的意思。UFS 后面带的 3.1 自然就是该标准的版本号了,数字越大能力越强。


跟它的上一代标准 UFS3.0 相比,UFS3.1 引入了一些新技术,重点突出一个“快”字。怎么个快法?可以细分为写入速度和读取速度这两个方面。


首先写入速度,由于 UFS3.1 引入了写入增强(Write Booster)功能,其文件顺序写入速度可从 UFS3.0 的 500MB/s 提升至 728MB/s。
再说文件的读取。手机在使用过程中会越用越卡,其中非常重要的原因之一是越读越慢。由于文件在存储时是分成很多个小块存储到闪存中的,因此在读取时必须通过查一张映射表找到各个小块存储的地方。


UFS3.1 新引入的主机性能增强(HPB:Host Performance Booster)功能,可以把这张映射表缓存在内存中,用来提升读性能,尤其是长时间使用后的读取能力。

 

总结
在今年的旗舰机里面,这几种技术必须是标配了。天下手机,唯快不破。


首先,2020 年作为 5G 元年,新发手机支持 5G 是必须的,而 5G 芯片,又以高通骁龙 865 为翘楚。


其次,作为旗舰,必须在 5G 之外有足够的卖点,因此引入 WiFi6,LPDDR5 和 UFS3.1 等性能增强技术也就成了不二选择。


除此之外,屏幕,相机,快速充电,乃至可极大增加附加值工业设计,也是旗舰机差异化竞争的重要方向。


好了,本期的介绍就到这里,希望对大家有所帮助。


非常感谢能坚持看到最后。