被雪藏的CorePilot技術(shù)！聯(lián)發(fā)科芯片不發(fā)熱的秘密

已近年底，各地都迎來了大范圍的降溫。在移動終端用戶圈中每年都流傳的一個“季節(jié)性”話題又冒了出來。“天冷了，手好凍，怎么辦?”“很好辦耶，拿出你的手機，打開跑分軟件，放在手中循環(huán)跑分，保證一會兒就暖和起來~”

當(dāng)然這只是一個玩笑，但也從側(cè)面反映了手機發(fā)熱已經(jīng)在大家腦海中形成了一個根深蒂固的印象，但換個角度來想，其實大家關(guān)注手機的發(fā)熱問題不無理由，畢竟當(dāng)下智能手機在生活中的作用越來越大，其核心早已經(jīng)由單純的通訊變?yōu)?ldquo;隨時通聯(lián)”，并且手機運算也從單純的單核1GHz發(fā)展到多核多架構(gòu)，甚至可實現(xiàn)最高3.0GHz的主頻，性能飛速提升的同時也帶來了一些問題，其中最顯著的就是功耗和發(fā)熱問題，所以用戶對手機設(shè)備的穩(wěn)定性提出了更高的要求。

事實上影響手機發(fā)熱的問題其實有很多，但CPU作為代表手機性能的核心模塊，它很大程度上會直接影響手機的溫控問題。但如何解決手機處理器的性能運算與功耗發(fā)熱這兩者的問題?當(dāng)然上游芯片IC廠商以及在為之不斷努力，從目前來看，降低手機處理器功耗和減少發(fā)熱的方法在傳統(tǒng)方式上大概有三種。

1.主動降頻

現(xiàn)在的手機處理器為了滿足廠商的營銷需求，官方標(biāo)注的CPU主頻從 1.0GHz 到 2.8GHz 都有，甚至未來手機主頻還會繼續(xù)往上提升。當(dāng)然主頻持續(xù)提升的目的自然是為了進一步發(fā)揮CPU的性能。不過在其他因素不變的前提下，單純的提高高主頻必然會導(dǎo)致更高的功耗，所以又想要提升主頻，又不想手機功耗太大，其中一個簡單粗暴的方法就是在實際使用中把CPU的主頻做降低處理，也就是所謂的“降頻”。

舉例來說，某手機CPU的最高主頻可以達到 2.5GHz，但實際上在 2.5GHz滿頻狀態(tài)下運行的使用場景和時間都十分有限，大部分只在跑分以及運用大型應(yīng)用或游戲的特定功能時，并且這個性能和功耗峰值維持的時間也是十分有限。所以在大多數(shù)的時間下，例如聊天、郵件、通信等，這顆CPU只會在較低的主頻下運行，畢竟這些使用場景對性能的要求相對較低，所以通過 CPU 內(nèi)部的控制程序在保證用戶體驗的前提下，把CPU主頻降到一個較低的水平是目前降低功耗較常見的做法。

當(dāng)然，這種主動降頻的方式固然能夠在短時間內(nèi)大幅度的降低功耗和發(fā)熱，但所帶來的用戶體驗滑坡也是“立竿見影”。試想下，當(dāng)用戶正在激烈的進行“吃雞”、王者榮耀這一類的游戲時，處理器正火力全開，可是突然因為過熱而達到了頻率的閾值，所以有可能我們在游戲的關(guān)鍵時刻，處理器不得已進行降頻，而隨之也帶來游戲畫面的卡頓丟幀，這是多么讓人喪氣的事，所以單純的降頻方式并不能給用戶完美體驗。

2.更先進的制程工藝

相比于降頻，通過改善制程工藝帶來的性能和功耗紅利則好得多。簡單來說，移動CPU(處理器)就是由不同材料制成的許多 “層” 堆疊起來的電路，里面包含了晶體管、電阻器、以及電容器等微小元件。這些元器件之間的間距越小，可以排布在整顆芯片上的元器件就能更多，而晶體管之間的電容也會更低，從而提升它們的開關(guān)頻率。由于晶體管在切換電子信號時的動態(tài)功率消耗與電容成正比，所以擁有更大的元器件排布可以在速度更快的同時，做到更加省電，而制程工藝的提升就是增加元器件排布的數(shù)量。

所以靠著制程工藝來扼制處理器功耗的方式是目前業(yè)內(nèi)公認的做法，這相比降頻來說也靠譜得多，畢竟是從硬件方面去實現(xiàn)的優(yōu)化。不過它也有著經(jīng)典的“翻車”案例，例如業(yè)界無人不知的高通“火龍810”來說，在當(dāng)時高通公司拿出了公版的頂級大小核心方案，使用了4個A57大核和4個A53小核的架構(gòu)，但是卻糟糕的選擇了當(dāng)時臺積電的20nm制程工藝，而當(dāng)時臺積電的工藝還不足以應(yīng)對這種規(guī)格的處理器設(shè)計方案，導(dǎo)致其溫控問題備受吐槽。

所以不夠先進的工藝以及“過于高燒的反應(yīng)堆”導(dǎo)致此類SoC一用起來就發(fā)熱不止，并且一發(fā)熱就直接導(dǎo)致大核心的關(guān)閉，用戶使用卡頓感隨之而來。但關(guān)注手機芯片行業(yè)的應(yīng)該都知道，制程工藝對于整個芯片行業(yè)來說，目前還是一個相對緊張的資源。每年頂級制程工藝產(chǎn)能都被蘋果這樣的巨頭獨占了，其他芯片公司只能進行“排號”，并且還要負擔(dān)巨額的成本費用，所以選擇對的制程工藝也是個技術(shù)活。

3.新的自主調(diào)度方式

相較于第一種暴力降頻給用戶帶來的體驗崩塌以及第二種“把半條命交給最新工藝”來進行降低功耗的方式來說，現(xiàn)在的IC廠商更傾向于自主設(shè)計符合潮流趨勢的手機芯片架構(gòu)，能夠根據(jù)用戶所執(zhí)行的工作任務(wù)進行靈活調(diào)度，依據(jù)運載任務(wù)的輕重分配最適當(dāng)?shù)倪\算能耗。在這一部分，我們注意到“低調(diào)”的聯(lián)發(fā)科其實做的不錯。

這些年聯(lián)發(fā)科系列芯片或許仍有需要改進之處，但它對溫度控制和功耗續(xù)航的改進卻一直備受用戶肯定，而這實際上跟聯(lián)發(fā)科自研的CorePilot技術(shù)有關(guān)。以最新的CorePilot 多任務(wù)演算技術(shù)為例，據(jù)悉其使用ACAO( All Cores Always On)讓 CPU各核心能在未被分配工作的時候仍保持隨時待命，通過算法幫助處理器智能任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)做統(tǒng)籌，統(tǒng)一規(guī)劃和調(diào)度各任務(wù)的運行，當(dāng)需要龐大算力的時候讓大核處理器立刻加入工作無需等待，當(dāng)算力需求變小的時候可以輕松轉(zhuǎn)移工作給小核處理器，配合最新的ARM核心版本v8.2所具備的Dynamic IQ Shared Unit (DSU)各核心之間工作可以無縫切換。

當(dāng)然如果只是這樣，或許還不能呈現(xiàn)完整水平，因為很多應(yīng)用都有每幀畫面最低需求，這一點CorePilot也考慮進去，例如它可以搭配聯(lián)發(fā)科自研技術(shù)，以每幀畫面為單位安排資源合理運行，包含圖形、基帶等，使影片播放等能做到以每幀畫面穩(wěn)定為目標(biāo)的穩(wěn)幀效果。

所以簡單來說CorePilot其實可以看成是CPU里指揮協(xié)管的角色，體驗監(jiān)測、智能任務(wù)調(diào)度、性能優(yōu)化都是它在分配，所以它能夠靈活的控制CPU與GPU之間的協(xié)同工作，根據(jù)不同的使用場景進行智能調(diào)配，例如它會根據(jù)系統(tǒng)分析你是在看書還是在回郵件，或者是在聊微信打游戲等，然后它會按照某個時間點的任務(wù)重要性進行優(yōu)先級排序處理，并進一步分析系統(tǒng)的反饋，比如當(dāng)前的顯示幀率、系統(tǒng)前臺正在運行的任務(wù)，以及急需高性能的操作行為等。這樣的場景你甚至可以聯(lián)想到，擁擠的十字路口車來車往，大小汽車都有，甚至還有應(yīng)急救災(zāi)，而CorePilot就是路中央的交警指揮。

得益于CorePilot技術(shù)的智能分配，在穩(wěn)定幀率的前提下，智能控制溫度，則不會出現(xiàn)卡頓問題。聯(lián)發(fā)科系列芯片在溫控方面始終有不錯的優(yōu)勢，而另筆者對這家企業(yè)刮目相看的是，聯(lián)發(fā)科的CorePilot竟然已經(jīng)同聯(lián)發(fā)科的AI專核(聯(lián)發(fā)科P60/P70均搭載AI專核芯片)相互結(jié)合，依靠算法和AI智能運算，可以比以往更高效的調(diào)節(jié)處理器和各大塊硬件之間的運行和切換，例如當(dāng)你在觀看時長2小時的電影時，系統(tǒng)就會自動分配適合觀影的性能，當(dāng)你電影結(jié)束后需要去跑步適，系統(tǒng)又會分配更輕量的運動模式，針對你的生活進行性能定制化分配，使手機的能效表現(xiàn)最優(yōu)化。

當(dāng)然筆者認為CorePilot和AI結(jié)合的優(yōu)點不僅滿足了當(dāng)下，而且還提前布局未來，這也是聯(lián)發(fā)科提前下的一步棋。例如接下來大規(guī)模爆發(fā)的5G、AI人工智能新技術(shù)等，這些功能應(yīng)用在手機上勢必會帶來更大的續(xù)航和溫控問題，而聯(lián)發(fā)科的智能運算核心分配、AI專核、靈活任務(wù)調(diào)配等會進一步針對這些新特性進行優(yōu)化，所以聯(lián)發(fā)科的品牌前瞻性和技術(shù)實力確實還是不錯的，之前其在網(wǎng)絡(luò)上被污名為“一核有難，九核圍觀”，如今看來確實是冤屈了。

目前消費者對手機性能已經(jīng)有了一個理性的認知，并且先進制程技術(shù)也面臨一個瓶頸期，所以有越來越多的芯片企業(yè)開始重視處理器內(nèi)部多任務(wù)調(diào)度的智能算法，而不迷信制程工藝和暴力降頻這樣的做法。目前聯(lián)發(fā)科在溫控和續(xù)航這方面算是處理器的標(biāo)桿，其做法值得點贊和認可，畢竟在電池技術(shù)沒有突破性發(fā)展以及手機使用需求越來越大的情況下，續(xù)航和功耗仍是消費者最為關(guān)注的問題。

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