高通骁龙855详解：没有内置NPU，AI性能如何达到麒麟980两倍？

12月6日，在高通骁龙技术峰会的第二天，高通详细介绍了昨天正式公布的骁龙855移动平台。全新的骁龙845平台相对于上一代的骁龙845来说，不仅采用了最新的7nm工艺、全新的CPU架构设计、新一代的GPU内核，还集成了5G基带，成为了首款商用的5G平台。此外，在AI方面，骁龙855虽然仍未配备独立的NPU内核，但是升级到了第四代多核人工智能引擎AI Engine。

全新1+3+4三丛集8核心CPU架构：性能提升45%

7nm是目前已经量产的最先进的半导体工艺制程，此前麒麟980和苹果A12都采用的是台积电7nm工艺。而高通骁龙855则是目前市面上第三款采用台积电7nm工艺的移动处理器。

根据之前台积电官方公布的数据显示，其最新的7nm工艺与之前10nm工艺相比，可以实现性能提升20％或者功耗降低40％，芯片密度是10nm的1.6倍。

在CPU架构方面，骁龙855一改此前4颗大核+4颗小核的big-LITTLE架构，而是采用了高通称之为Prime Core的1+3+4三丛集8核心DynamIQ架构：全部是基于高通定制的Kyro 485内核，一颗主频为2.84GHz的高性能内核+3颗主频为2.42GHz的中等性能核心+4颗主频为1.78GHz的效率核心。

其中高性能内核拥有512KB二级缓存（相比上一代的骁龙845的Kyro 385高性能核心的二级缓存提升了一倍），主要负责的高性能运算；而3颗中等性能内核则搭配了256KB二级缓存，4颗能效内核则配备128KB缓存，主要用于应对日常应用。

具体CPU性能方面，高通表示，基于全新Kyro 485内核的骁龙855在CPU性能上要比基于Kyro 385内核的骁龙845高出45%。高通还强调，骁龙855能保持长时间使用高性能稳定，而友商则会在短时间内降低频率。

此外，高通还公布了一组与其他两家竞争对手的7nm芯片（苹果A12和麒麟980）在应用程序启动性能上的对比。从高通公布的数据来看，骁龙855在各项应用上的表现均优于其他两家竞品。

高通公司表示骁龙855是高通有史以来CPU升级最大的一款产品。

GPU性能提升20%：游戏、视频性能大幅提升

GPU方面，骁龙855搭载的是全新的Adreno 640 GPU，图形性能比上一代的Adreno 630提升了20%。

在游戏方面，骁龙855是首款支持全新高通骁龙Elite Gaming体验的移动平台。该体验包括true HDR(超过10亿色)电影级分级调色、电影级色调映射、要求颇高的基于物理渲染(PBR)技术，以及对Vulkan 1.1 API的支持。

Vulkan 1.1 API是一种低级图形API，可以让游戏开发者从给定的手机中获得比其他手机更高的性能。高通表示，Vulkan 1.1 API相比 OpenGL ES能够节能 20%，同时 Adreno 640也可支持10-bit HDR游戏，另外还支持 PBR（基于物理渲染）技术，如果开发人员采用这项技术的话，也将带来20%的性能提升。

高通表示，通过利用旨在降低90%以上掉帧的定制算法，即便是要求极致的游戏，在骁龙855上也能流畅运行。此外，骁龙855还可通过降低时延提升多人游戏体验。

高通同样也比较了骁龙855与另外两家竞争对手7nm移动芯片的游戏性能，从上面的高通给出的图形可以看到，在游戏过程中，骁龙855能够持续维较高的性能，而另外两家竞争对手的7nm移动芯片，虽然有一家在一开始能提供较高的性能，但是随着时间的持续，性能就开始下降并且低于骁龙855。而另外一家的7nm芯片虽然一开始能够高于骁龙845，但是很快就降到与骁龙845相近的水平。

在视频性能方面，高通表示，骁龙855将支持HDR10 +和Dolby Vision标准，可以获得更亮，更生动的显示效果。高通表示，骁龙855拥有足够的性能来120帧/秒的HDR视频，甚至是8K分辨率的360度VR全景视频。

此外，骁龙855还支持硬件加速H.265和VP9视频。高通表示，与没有硬件加速的播放这类视频情况相比，可以节省7倍的电量，延长电池续航时间。

首款计算机视觉 ISP：Spectra 380

目前各大手机厂商都非常的注重手机的拍照功能，而除了摄像头以及图像传感器之外，手机SoC当中的ISP芯片也是影响拍照性能的关键。骁龙855此次也升级到了新一代的Spectra 380 ISP芯片，并且提供了计算机视觉（CV）能力，同时功耗可降低4倍。

这款 CV-ISP 包括基于硬件的深度感测，支持在 4K HDR@60fps 的状态下实时进行视频拍摄、对象分类和对象分割。这意味着用户可以在拍摄过程中进行实时的虚化预览，可以实时剪切并模糊人物背后的背景。高通还展示了一种特殊的绿屏风格效果，它使用了类似的技术来完全取代现场镜头背后的背景。

高通表示，Spectra 380 也是业界首先支持 HDR10+ 视频拍摄、首个支持芯片级三摄解决方案的 ISP，另外其支持全新照片格式 HEIF，可以使得存储空间节省50%。接下来谷歌的Android 9 Pie也将增加了对HEIF的系统级支持。HEIF还允许具有多个镜头的手机，比如后置三摄像头的手机，三个摄像头拍摄的三个图像可以存储为单个照片文件。

根据高通公司的说法，骁龙855可支持计算机视觉驱动的肖像模式，同时AR / VR功能等计算处理也直接集成到ISP中，这将为计算量大的摄影任务提供显著的速度提升和功耗降低。高通表示，承诺通过新的图像信号处理器可提高2-4倍的电池续航时间，因为它不需要经常启动CPU和GPU。

没有NPU，人工智能性能依然强悍

目前在终端侧部署人工智能计算已经是大势所趋，所以很多的手机芯片厂商也开始在手机SoC当中集成专用于人工智能计算的NPU内核，比如苹果A11/A12、华为麒麟970/麒麟980等。而在去年高通骁龙845发布之时，外界也有人批评高通没有顺应趋势在骁龙845当中内置NPU内核，以至于在AI能力上落后。

不过，高通高级副总裁兼移动业务总经理Alex Katouzian表示：高通虽然没有独立的神经网络引擎单元，但是采用了更为弹性的机器学习架构，在通用平台内做内核优化，分布在CPU、GPU、DSP等每个单元上，从而可以针对不同移动终端提供弹性调用各个处理单元。高通从骁龙820就开始AI方面的研究，到骁龙845已经是的第三代了，而且AI计算效能是前一代的三倍。

而此次发布的最新的骁龙855依旧没有如外界所希望的那样内置专用的NPU内核，而是继续通过弹性调用现有的CPU/GPU/DSP来加强对于人工智能的支持，高通称骁龙855已经升级到了第四代多核人工智能引擎AI Engine。

尽管骁龙855并没有内置 NPU，但是按照高通的说法，骁龙 855 的 AI 运算性能相比上一代的骁龙845仍然提升3倍，即使与友商华为麒麟980相比，其AI性能也达到了后者的2倍，算力超过了 7 万亿次（7+TOPS）。

具体来说，高通的第四代 AI引擎的运算仍然靠全新的 CPU/GPU/DSP。其中 Adreno 640 GPU 在 AI 方面多了 50% 的 ALU（算数逻辑单元），支持FP32和FP16运算；全新的Hexagon 690 DSP增加了全新 Tensor Accelerator（张量加速器），向量扩展内核（Hexagon Vector eXtensions，HVX）也从2个提升到4个，是骁龙845的两倍，且还增加了四线程标量内核，可支持INT16、INT8计算，综合实现了专有的、可编程的AI加速；Kryo 485 CPU也支持了全新的 dot product（向量点积）运算，支持FP32、INT8计算。

具体的AI应用方面，高通通过与众多合作伙伴努力，使得骁龙 855 可以支持芯片层面的通话降噪、3D 人脸识别、人像模式拍摄、照片画质优化、语音助手呼出等功能，相比友商提供了更多的 AI 使用场景。

据高通透露，它一直在与谷歌合作推进开源机器学习库TensorFlow在移动设备上的优化。高通表示，谷歌基于图像识别和OCR技术的人工智能应用Google Lens 将可从骁龙855上获得巨大的提升。谷歌表示它已经将一些关键的Lens计算直接转移到了骁龙855，所以使用手机芯片不会出现因需要依赖云通信而导致的延迟或任何其他不利因素。

比如使用Google Lens进行文本识别，用户就可以采用配备骁龙855的手机，更有效地识别甚至翻译现实世界中的文本。除了文本识别之外，设备上的TensorFlow改进还将让骁龙855比以前更快地执行各种与视觉相关的任务，包括AR技巧，例如将虚拟家具放置在房间中以试验不同的家居装饰等。

另一个不涉及视觉的独特AI应用是能够通过电话隔离某人的声音，让您在嘈杂的环境中更好地听到他人的声音。此外，高通还在舞台上演示了使用所谓的实时分割算法，为任何照片添加背景虚化效果的功能，包括用户直接从互联网上下载的照片，这相比从iPhone和Pixel设备获得的人像模式（背景虚化）效果更好，因为这不需要用户使用特殊的相机模式。

而这主要得益于高通与一家名为Nalbi的人工智能公司的合作。Nalbi正与高通公司合作，可以提供令人印象深刻的新计算机视觉功能，例如实时更改头发颜色，以便在用户在决定真正去改变之前通过它看到“真实”的效果。

除了Nalbi之外，高通还与中国国内的商汤科技、旷视科技、思必驰等众多AI厂商合作，推动骁龙855的AI应用。

强大网络连接能力：全面支持4G/5G

随着5G时代的即将道理，各家芯片厂商都在积极的推进5G，以期抢占5G市场的先机。高通此次发布的骁龙855就率先集成了高通的首款5G基带芯片——骁龙X50，这也使得骁龙855成为了首款商用的5G平台。

骁龙855所搭载的骁龙X50基带能够同时支持 Sub-6GHz和mmWave毫米波频段，相比现有的4G解决方案可带来平均20倍的性能提升，可以满足超高画质的多人VR游戏、实时的超高清视频、无人驾驶等方面的高速通信需求。

不过需要注意的是，骁龙X50基带并不能向下兼容3G/4G网络，所以需要通过骁龙855外挂骁龙X50基带来实现对5G的支持，而骁龙855则通过直接在SoC中集成骁龙X24基带来实现对于3G/4G网络的支持。而骁龙X24可通过 7x20MHz 载波聚合、4x4 MIMO 实现下行Cat.20，最高2Gbps的下载速率；可通过 3x20MHz 载波聚合实现 上行Cat.13，316Mbps 的上行速率。

高通表示目前其已经在5G上与包括联通、移动、电信，AT&T、T-Mobile、Verizon等运营商进行了深入的合作。此外在终端品牌方面，高通也与国内的小米、OPPO、一加、vivo等进行了5G的合作。

总的来说，目前高通在5G商用进程上已经取得了领先优势，除了已经发布的骁龙 855 移动平台、骁龙 X50 5G 调制解调器系列，还有集成射频收发器、射频前端和天线组件的 QTM052 毫米波天线模组，都能帮助 OEM 厂商应对同时支持 6GHz 以下和毫米波频段的 5G 终端所面临的呈指数级增长的设计复杂性。

高通表示目前其已经在5G上与包括中国联通、中国移动、中国电信，AT&T、T-Mobile、Verizon等运营商进行了深入的合作。此外在终端品牌方面，高通也与国内的小米、OPPO、一加、vivo等进行了5G的合作。

高通高级副总裁兼移动业务总经理Alex Katouzian表示：“随着运营商即将在2019年早些时候部署5G网络，消费者将最先在搭载骁龙855的移动终端上享受到非凡的5G用户体验。我们十分自豪与业界分享我们的技术创新，并率先将5G移动技术惠及全球。”

就在此次高通骁龙峰会上，高通也在现场展示了首批真实5G网络与终端。另外，在12月6日正在广州举行的中国移动合作伙伴大会上，中国移动也发布了基于高通骁龙855的5G试验终端“先行者一号”。

OPPO也在中国移动合作伙伴大会上展示了OPPO Find X 5G样机。

其他

骁龙855还通过Wi-Fi 6-ready移动平台提供强大的下一代Wi-Fi性能，目标唤醒时间能效比提升高达67%，同时支持最新 WPA3安全。骁龙855还支持毫米波频段的Wi-Fi连接。该业界首款基于802.11ay的平台将Wi-Fi速度提升至前所未有的10Gbps，并支持媲美有线网络的低时延。

针对音频方面，骁龙855还优化了左右耳塞间的时延，同时降低功耗来延长每次充电后的使用时间，从而满足耳机市场对真无线产品日益增长的需求。

另外，骁龙855是首款支持高通 3D声波传感器的移动平台。目前屏下指纹已经成为了众多旗舰手机的标配，而要实现屏下指纹，目前主要有光学屏下指纹和超声波两种方式。而高通一直是超声波指纹识别的主推者。据高通介绍，全新的3D声波传感器和市面上使用的屏幕指纹技术并不一样，3D声波指纹可以识别出指纹甚至是毛孔，另外油和污渍也不会影响到使用。此外，这一方案支持纤薄前卫的产品外观设计，同时具备更高的安全性和准确性。

小结：

从高通公布的资料和数据来看，骁龙855确实非常的强悍，此次在CPU、GPU、拍照、游戏、XR等方面的性能上相比以往都有着非常大的提升。特别是在5G商用方面，高通骁龙855成功拔得头筹，已经抢下市场的先机。虽然骁龙855此次仍旧没有内置独立的NPU内核，但是仅凭其弹性调用现有的CPU/GPU/DSP来进行AI运算的架构，已经实现了相比竞争对手的7nm芯片的AI能力的2倍提升，足见高通在AI方面确实是有着深厚的积累，所谓的“第四代AI引擎”也并不是噱头。而这也离不开高通多年在CPU/GPU/DSP研发上的积累（CPU是定制，GPU和DSP都是自研）。不过骁龙855究竟真实体验如何，还需要等到真正的商用机型量产上市后才能检验。据了解，目前骁龙855移动平台已向客户出样，搭载该平台的商用终端预计将在2019年上半年开始出货。届时我们再来看究竟如何。

作者：芯智讯-浪客剑

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