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智能手机发展到今天，留给核心处理器性能迭代的空间似乎已经不多，对于相关供应商而言，这个阶段对发展方向的定义和规划，其战略意义重大。日前，联发科在围绕其天玑处理器的旗舰技术论坛中，首次全方位介绍了该公司的重点技术布局和发展方向，为了解智能手机和处理器的发展趋势提供了极具价值的参考。
5G的方向
首先是5G技术。从3GPP的计划进程看，去年R16标准的冻结，意味着5G商用进程全面启动，2022年将是规模化商用元年。同时，去年启动的R17标准制定将在明年冻结，预计将在2024年开始商用进程。今年底，5G-Advanced（5.5G）的R18标准开始制定，顺利的话，2024年将冻结并开始进入商用阶段，之后，基于最早的R15标准的产品将逐渐退出应用。
5G标准的演进，其实质是围绕功耗、速率、新应用、稳定性和体验等几个方面进行性能优化。联发科无线通信系统发展部运营商产品开发部技术经理岳希亮表示，该公司天玑处理器在5G R16标准下的重点方向主要是4个：增强载波聚合CA的能力，提高数据传输速率；UE（用户设备）节电，延长待机时间；针对高铁提高移动体验；通过移动增强技术提高连接的稳定性。
具体从性能提升指标看，R16的CA较R15在速率上可以提升30%和60%；
R16的CA增强加快数据传输速率
在UE节电上，通过对空闲态DRX（不连续接收）、不激活态和连接态、动态BWP切换等场景和应用进行有针对性的优化，包括UE智能辅助信息，使得待机时间提升20%，并减少发热；
在高铁体验上，通过高铁标识告知UE高铁区域的专网覆盖信息，通过小区识别、测量优化、重选优化、波束管理结合频偏纠正和解调增强来提升高速移动体验，可支持的移动联网时速从目前的350公里上升到500公里；
移动增强技术提高连接的稳定性，主要是通过条件切换（CHO）的方式，保证从源小区向目标小区的切换命令可以正确接收，减少切换失败几率，由此提升小区切换鲁棒性，提高连接的稳定性。
上述性能优化，在联发科今年年初发布的新款5G基带M80上都得到了体现。据联发科无线通信事业部产品行销副总监粘宇村介绍，与上一代M70相比，M80基于R16标准，具有多载波聚合和双卡再升级特性，能够支持完整的5G网络。其上行速率3.67Gbps，弱场增速超过300%；下行速率7.67Gbps，广域增速提升50%。在高铁增强、移动连接稳定性和UE省电上，都实现了上述指标。
移动端AI技术的趋势
AI技术已经在视觉、语音和机器学习领域得到广泛应用，而目前手机中的AI技术的应用集中在和影像相关的部分。据联发科计算与人工智能技术事业群总监吴骅介绍，这些应用包括拍照中任意环境下的人脸侦测，夜拍时辨别影像数据和噪点、特效等。
一个AI功能的完成，需要多个处理单元协同完成，包括ISP、APU（联发科AI处理器）、GPU、CPU等，这个过程每个单元都会耗电并产生热量，而手机温度不能超过41-45度，所以需要对各模块功耗进行限制，而负责AI模型运算的APU需要1W功率来维持长时间的工作。这里的重点是，由于功耗限制，只有APU和其内部部分运算单元做AI运算，所以评价算力不仅要考虑CPU、GPU和APU的总算力以及每瓦消耗提供的算力，最重要的是每瓦有效算力，比较而言，针对AI运算，APU的每瓦有效算力可达40-90%，远高于CPU的10%和GPU的20-30%。
吴骅强调在联发科的实践中，APU的每瓦有效算力是提升用户体验的关键指标，而未来旗舰级AI的关键场景，主要是4K视频录制、急速夜拍、高清稳帧游戏和高清视频等应用，例如采用天玑1200的OPPO Reno6 Pro和vivo X70在这些应用上都有不错的表现。
下一步，联发科天玑旗舰的AI布局将在软硬件层面展开，包括NeuroPilot AI平台和APU，重点是高能效设计APU，拓展NeuroPilot功能和针对应用进行软硬件的垂直整合。详见下图。
未来天玑旗舰的AI布局
移动端游戏技术方向
就手机而言，和AI功能一样，游戏升级对性能的追求是一个永恒的课题，当下的课题就是如何在手机上获得端游级的体验。联发科无线通信事业部产品经理邹雯姗认为，不论是哪种游戏平台，高帧率、高画质和低延迟都是满足玩家声、光、触沉浸式游戏体验需求的关键。
对于手游而言，其技术储备需要芯片、终端系统和周边器件整体搭配才能实现，包括对基础技术需求的支持以及协同技术的搭配。游戏内容开发者关心的是内容生态的进化，如GPU渲染技术，终端厂商关心的是满足游戏技术的平台套件，而芯片厂商关心的这是如何打造这个平台。
游戏体验对硬件厂商的技术要求
作为游戏优化引擎，联发科的HyperEngine反映了移动端游戏技术的方向，包括让游戏保持低延迟运行的网络优化引擎，从芯片底层优化触控响应速度的操控优化引擎，提升画面质量的画质优化引擎，和通过智能调节游戏帧率保持游戏平滑顺畅并降低功耗的智能调度引擎。
目前，HyperEngine已经发展到3.0版本，新增了SA网络支持、高铁模式、超级热点、温控稳帧和耳机低延迟等特性，预计，明年，联发科将推出HyperEngine 5.0。
在端游级的体验上，关键技术是渲染。邹雯姗表示，过去一个全新的渲染技术从行业标准到游戏内容生态的落地，生命周期约需要3-5年，未来，随着旗舰级手机性能的提升，生态相互融合，将推动端游技术快速下沉到手游，生命周期约2-4年，融合主要发生在PC和移动GPU以及游戏引擎的环节。
这一趋势催生了跨平台渲染技术，引导游戏内容向光追、超分、全局光照等画质提升和画质弥补技术上发力。旗舰手机的性能将比肩笔记本电脑，游戏内容需求将基于平台配置逐渐融合。在2021年GDC大会上，联发科公布了和ARM、腾讯游戏共同开发的移动端光追技术。此外，联发科也推出了结合GPU和AI异构方案来实现功耗和画质的平衡的游戏超分技术，以及通过延迟渲染改变传统计算流程的全局光照优化方案。
开放架构的重要性
智能手机是一个相对比较集中的产业，由于手机核心处理器厂商高度集中，如何为市场提供更加个性化体验的产品，是手机厂商的关切。联发科因此顺势推出了天玑开放架构，基于天玑5G芯片，为设备制造商提供更接近底层的开放资源，为相机、显示器、图形和AI处理单元，以及传感器和无线连接等子系统提供解决方案。
这一开放架构涉及处理器中的ISP、APU、DISP和Sensor Hub单元，据联发科无线通信事业部技术规划总监李俊男介绍，其关键特性是设备制造商可以根据需要对处理器中上述单元的多媒体体验、混合多重处理、AI处理、相机处理引擎和无线连接功能进行算法开发、参数调整、配置取舍等。
天玑开放架构涉及的关键技术
目前，已经有多家手机厂和联发科基于开放架构进行合作，包括一加、vivo和小米，相关定制化的天玑1200芯片标示有-AI/-vivo/-ULTRA的尾缀，以区别通用型号。联发科无线通信事业部产品经理陈立峰表示，和传统的提供一些固定选项进行的定制化模式不同，天玑开放架构允许设计链路上的更大的弹性，包括开放代码，更高自由度的配置，甚至更换客户自己开发的功能模块。
不难看出，在追求增强性能的同时，更多个性化的用户体验，已经成为智能手机下一阶段竞争的趋势，而这将使芯片供应商和手机厂之间的深度合作联合开发模式成为新常态，而在这一过程中，开放架构也将成为智能手机升级的重要基础。
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