小米自己的“心臟” 淺析松果澎湃S1處理器

早在2014年底，業(yè)內(nèi)就傳出了小米要做自主處理器（SoC）的消息。2017年2月28日，神秘的松果處理器終于從幕后走向了前臺，并以“澎湃”之名示人（圖1），傳說中的V670也就變成了澎湃S1。那么，小米為什么要推出松果處理器？澎湃S1的性能又是否能讓我們滿意呢？

小米光環(huán)背后藏隱憂

我們將時(shí)間的指針撥回到2014年。這一年，紅米系列手機(jī)的出貨量已經(jīng)累計(jì)突破了5000萬臺大關(guān)（圖2），就在世人都在驚嘆小米所取得的成就之際，小米自己卻已經(jīng)開始了反思：紅米手機(jī)半億的銷量并沒能帶來預(yù)期的利潤營收，根據(jù)當(dāng)年小米提交給深圳證交所的一份文件顯示，其毛利率僅有1.8%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于同期OPPO、vivo和華為那10%或更高的毛利。

可憐的毛利，很難支撐起小米從線上轉(zhuǎn)移至線下的戰(zhàn)略布局，也無法在廣告和營銷方面與競爭對手展開割據(jù)。于是，在線下、廣告和營銷上發(fā)力的OPPO、vivo最近兩年迅速崛起，而小米卻還在為供貨不足而發(fā)愁不已：我們不妨回顧一下2016年上市的小米5，由于同期樂視等品牌從高通那里“搶走”了不少驍龍820的訂單，這款年度旗艦竟面臨了近3個(gè)月的產(chǎn)能危機(jī)。

紅米系列因毛利而困擾，小米系列則為芯片供應(yīng)不足而發(fā)愁，這些就是隱藏在小米光環(huán)背后的隱憂。實(shí)際上，小米在很早以前就已經(jīng)意識到了這個(gè)問題，并提出了解決之道——自己做處理器：在中低端市場壓低成本提高利潤，增加與高通和聯(lián)發(fā)科的議價(jià)權(quán)，降低第三方芯片采購時(shí)可能面臨的供貨壓力。

所以，小米早在2014年10月16日就成立了北京松果電子有限公司（圖3），經(jīng)過2年的潛心修行，終于在2016年12月提交了第一份作業(yè)——澎湃S1量產(chǎn)，并于2017年2月28日正式發(fā)布，隨后借小米5C與消費(fèi)者親密接觸。

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重新認(rèn)識一下松果公司

在解析澎湃S1處理器之前，我們還是先來認(rèn)識一下北京松果電子有限公司吧。2014年，小米與隸屬于大唐電信旗下的聯(lián)芯科技投資成立了北京松果電子有限公司，并以1.03億元的價(jià)格將聯(lián)芯科技開發(fā)并擁有的SDR1860平臺技術(shù)授權(quán)給北京松果電子有限公司（下文簡稱松果）?？梢哉f，小米為了“造芯”走上了一條彎道超車之路，通過攜手聯(lián)芯（大唐）跳過了研發(fā)處理器的門檻，縮短了設(shè)計(jì)周期，最終僅經(jīng)過28個(gè)月時(shí)間就從立項(xiàng)實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)（圖4）。

松果澎湃S1規(guī)格分析

我們都知道，影響手機(jī)處理器性能發(fā)揮的關(guān)鍵參數(shù)包括制程工藝、核心架構(gòu)和集成的GPU型號。所以，我們不妨就從這三個(gè)點(diǎn)出發(fā)，探討一下松果澎湃S1的規(guī)格。

松果澎湃S1的上市時(shí)間相對尷尬，它剛好處于其他品牌新舊處理器夾擊的境遇中。表1是澎湃S1以及與其定位相近的四款手機(jī)處理器規(guī)格對比，包括聯(lián)發(fā)科旗下的Helio P1 0，P20/P25、麒麟955和驍龍625/626。

制程工藝

就規(guī)格來看，松果澎湃S1和聯(lián)發(fā)科Helio P10（MT6755）最為接近，它們都采用了相對過時(shí)的28nm HPC+制程工藝。對手機(jī)處理器而言，制程工藝越先進(jìn)（圖5），它就可以穩(wěn)定運(yùn)行在更高的主頻上，塞進(jìn)更強(qiáng)的GPU，同時(shí)還能具備更加省電的特性。那么，為啥澎湃S1不能選擇更先進(jìn)的16nm或14nm工藝？

原因是多方面的。比如松果澎湃S1的立項(xiàng)時(shí)間較早，還沒“來得及”使用新工藝。而更重要的因素，則是16nm和14nm工藝的資源都把控在臺積電和三星手中，而這些工藝的產(chǎn)能也基本已被蘋果、高通、聯(lián)發(fā)科、三星和海思等芯片廠商“瓜分殆盡”，供應(yīng)鏈?zhǔn)志o張。如果松果也想用上這種先進(jìn)工藝，實(shí)際產(chǎn)能能否滿足小米5C的供貨需求是個(gè)未知數(shù)。

因此，松果只能退而求其次，選擇目前國產(chǎn)半導(dǎo)體廠商最為成熟的生產(chǎn)方案：28nm，無論從成本、產(chǎn)能還是良品率上都能滿足澎湃S1在小米5C上的使用需求。作為松果處理器的處女秀，穩(wěn)妥才是第一要素。

核心架構(gòu)

受制于28nm工藝，以及松果對澎湃S1自身的中低端定位，這顆處理器最終還是選擇了比較常規(guī)的主打能耗比的Cortex-A53架構(gòu)（圖6），并采用了big.LITTLE大小核設(shè)計(jì)，由四個(gè)高主頻的Cortex-A53核心+四個(gè)低主頻的Cortex-A53核心構(gòu)成。

在澎湃S1的競爭對手中，聯(lián)發(fā)科Helio P10/P20和高通驍龍625都采用了八核同頻的Cortex-A53架構(gòu)設(shè)計(jì)，從這個(gè)角度來看，澎湃S1其實(shí)和麒麟655是最為接近的。好消息是，松果給澎湃S1設(shè)定了最高2.2GHz的主頻，而這個(gè)頻率也應(yīng)該算是28nm工藝所能“鎮(zhèn)壓”的極限了。相對高的主頻，讓我們對澎湃S1的性能有了期待，但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生其是否存在過熱降頻的顧慮。

集成GPU

除了高通有自己的GPU技術(shù)，其他芯片廠商的處理器只能在ARM和Imagination之間簽署授權(quán)協(xié)議，即要么集成ARMMali系列GPU，要么換成Imagination PowerVR家族GPU。而松果的選擇是ARM，具體型號則是ARMMali-T800系列中的“次旗艦”——Mali-T860（圖7）。

對Mali-T860我們應(yīng)該并不陌生，聯(lián)發(fā)科在2016年主打的Helio P10就集成了此顆GPU，只是聯(lián)發(fā)科為了權(quán)衡功耗和發(fā)熱，給Helio P10搭配的是雙核心的Mali-T860，即Mali-T860MP2。而松果則為澎湃S1準(zhǔn)備了四核心的Mali-T860，即Mali-T860MP4。

至于為何沒能搭配ARM Mali-T800的旗艦Mali-T880？和2.2GHz主頻一樣，四個(gè)計(jì)算的核心Mali-T860MP4也是28nm工藝所能承受的極限，強(qiáng)上Mali-T880必將面臨過熱降頻的風(fēng)險(xiǎn)。好消息是，四核心的Mali-T860MP4并不比雙核心Mali-T880MP2差，用（核心）數(shù)量換質(zhì)量（性能），這就是澎湃S1選取GPUB寸的態(tài)度。

其他規(guī)格差距

作為一款SoC，澎湃S1除了CPU和GPU外，還集成了內(nèi)存/存儲(chǔ)控制器、通信基帶、ISP圖像處理器和DSP數(shù)字信號處理器等眾多模塊（芯片）（圖8）。這些SoC“打包贈(zèng)送”的模塊對性能的影響雖然遠(yuǎn)不如CPU和GPU那么直觀，但依舊會(huì)在體驗(yàn)上有所表現(xiàn)。

松果澎湃S1在這些非核心模塊的搭配上可謂喜憂參半。喜的是，澎湃S1雖然定位中低端，但內(nèi)存控制器卻支持雙通道LPDDR3，在它的競爭對手中唯有聯(lián)發(fā)科最新的Helio P20系列規(guī)格在其之上，哪怕是驍龍625仍然停留在單通道的LPDDR3時(shí)代。此外，作為松果處理器的首秀，澎湃S1該有的功能也一個(gè)沒落下：集成兩個(gè)14位雙核ISP處理器，給未來搭配雙攝像頭奠定了基礎(chǔ)；獨(dú)立的DSP可支持包括高清語言（VoLTE）和雙麥克風(fēng)降噪，增強(qiáng)各種通話語音功能；支持小米澎湃快充技術(shù)，最高可達(dá)9V/2A（18W）的快充功率。

憂的是，澎湃S1集成的基帶芯片規(guī)格非常一般，僅支持5模LTE Cat.4，不支持“全網(wǎng)通”、不支持雙載波聚合、不支持MIMO，下行速度最高也僅有150Mbps。作為對比，其他處理器的捆綁基帶都達(dá)到了7模LTE Cat.6甚至Cat.7（支持4G+，下行速度最高可達(dá)300Mbps）。從小米5C官網(wǎng)的參數(shù)來看，澎湃S1所支持的網(wǎng)絡(luò)制式為GSM/TD SCDMA/TDD LTE，翻譯過來也就是僅支持移動(dòng)4G，兼容聯(lián)通2G。

雖然官方稱澎湃S1的基帶是一款可編程的Modem（圖9），日后可隨固件升級提升網(wǎng)絡(luò)性能和擴(kuò)展支持網(wǎng)絡(luò)，但具體的升級時(shí)間并未透露。實(shí)際上，在小米5C剛剛上市之際，網(wǎng)上就傳出了破解聯(lián)通4G的方法：在撥號界面輸入“*#*#1#*#*”進(jìn)入松果助手界面（圖10），在TEL助手設(shè)置5模之后就可支持聯(lián)通4G。

類似的破解方法看著很熟悉？沒錯(cuò)，幾年前很多搭載聯(lián)發(fā)科MT6595（如魅族MX4）的移動(dòng)4G手機(jī)就能通過刷機(jī)等方式破解聯(lián)通4G，而網(wǎng)上甚至還出現(xiàn)了很多聯(lián)通4G的激活工具，能讓很多移動(dòng)定制手機(jī)“倒戈”到聯(lián)通4G陣營。

至于澎湃S1為何沒有直接支持聯(lián)通4G？這背后可能涉及到專利費(fèi)用、運(yùn)營商的補(bǔ)貼或網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定還需調(diào)試等諸多問題。不過，現(xiàn)階段小米5C僅支持移動(dòng)4G的特性，無疑是澎湃S1整體規(guī)格上的最大硬傷。

澎湃S1真實(shí)性能考察

在理論測試軟件中，澎湃S1的表現(xiàn)較為搶眼，CPU多核性能超越了Helio P10和驍龍625，GPU性能更是傲視群雄（表2）。究其原因，是因?yàn)榕炫萐1有著最高2.2GHz的主頻，四核的Mali-T860MP4 GPU也足夠給力。

但是，理論畢竟是理論，就運(yùn)行主流APP、微信中的休閑游戲而言，哪怕是Helio P10也是“性能過?！钡摹Ｔ谡鎸?shí)游戲中的表現(xiàn)，才是值得我們留心的關(guān)鍵點(diǎn)所在。曾有媒體在25℃室溫下拿《NBA2K16》游戲?qū)π∶?C（澎湃S1）和紅米Note 4X（驍龍625）進(jìn)行了對比測試，在20分鐘的游戲過程中，紅米Note 4X平均幀數(shù)可達(dá)43fps，最低幀數(shù)也能達(dá)到20fps：而小米5C的平均幀數(shù)卻僅有20fps，最低幀數(shù)更是下降到了個(gè)位數(shù)。

沒錯(cuò)，這就是澎湃S1在運(yùn)行《NBA2K16》時(shí)撞上了“溫度墻”，CPU和GPU因降頻引起了游戲的卡頓?？梢?，28nm工藝駕馭2.2GHz主頻的Cortex-A53和Mali-T860M P4還是有些勉強(qiáng)，喜歡玩游戲的用戶盡量選擇透氣性更好的保護(hù)套與小米5C搭配（圖11）。

實(shí)際上，類似的案例我們也不止一次看到了。驍龍652（28nm）的理論性能可秒殺驍龍625，但由于前者工藝相對落后，極易觸發(fā)過熱降頻，因此在實(shí)際游戲中的卡頓感往往更為明顯?？傊に囋较冗M(jìn)，在實(shí)際游戲中的幀數(shù)表現(xiàn)越平穩(wěn)，而落后工藝帶來的將是大幅度的幀數(shù)波動(dòng)，孰優(yōu)孰劣相信大家已有定論了吧？

如何看待松果處理器的處女秀

作為松果旗下的首款量產(chǎn)處理器，澎湃S1的表現(xiàn)還是值得肯定的，它在現(xiàn)有成熟工藝的基礎(chǔ)上，塞進(jìn)了盡可能強(qiáng)的CPU（高主頻）和GPU，除了基帶規(guī)格略弱以外，其他配置和功能都是可圈可點(diǎn)的。只是，受限于28nm工藝，澎湃S1在全速運(yùn)行時(shí)依舊存在過熱降頻的風(fēng)險(xiǎn)，這對喜歡在手機(jī)上長時(shí)間玩大型游戲的用戶而言絕對不是一個(gè)好消息。要知道，1499元的小米5C談不上便宜，相同價(jià)格我們已經(jīng)可以買到一大堆搭載驍龍625甚至驍龍820的手機(jī)了。

但是，對澎湃S1的些許遺憾我們還是應(yīng)該保持寬容的態(tài)度。當(dāng)年華為手機(jī)因搭載的海思K3V2處理器不知被多少用戶詬?。↘3V2存在易熱、游戲兼容性差等缺點(diǎn)）。但是，沒有K3V2的積淀，就沒有日后的麒麟920/950/960的爆發(fā)。華為手機(jī)今日的成功，與其自主處理器技術(shù)的崛起密不可分。那么，有了澎湃S1這員先鋒開路（圖12），松果處理器能為小米的未來添磚加瓦嗎？讓我們拭目以待吧。