前几天,中国移动终端公司发布了《中国移动终端质量报告》2016年第二期报告,在终端整机评测中,搭载麒麟芯片的多款手机获得排名第一。
  
  作为一名通信工程师,兴趣点当然还是通信部分,所以本文主要对麒麟芯片在通信部分的表现发表一点愚见。
  基带芯片很重要

  首先我们要清楚,智能手机里的基带芯片非常重要。
  手机里的基带芯片是手机里的通信模块,它主要负责和移动通信网络中的基站“搞基”,负责移动通信网络中无线信号的调制解调、编码解码等工作,相当于我们使用的Modem,对应我们基站中的基带处理单元(BBU)。你的手机支持什么网络制式(LTE、WCDMA、GSM等),支持什么频段等都由基带芯片来决定。
  我们要用手机打电话、上网,首先要经过基带处理,基带处理后,在手机和基站(网络)间建立逻辑信道,然后,我们的语音、上网数据就通过这个逻辑信道发送给基站和网络,实现通信。
  所以,你的手机通话质量的好坏、网速的快慢、信号的强弱都由这块基带芯片决定,不同的基带芯片则会导致手机信号出现云泥之别。
  记得早年我们测试TD—SCDMA的时候,由于早期产业链不成熟,支持TD制式的基带芯片较少,我们发现不同厂家的基带芯片在通话质量、接通率、驻留时长等一系列网络指标上参差不齐。
  毫不夸张的说,外观再漂亮的智能手机,如果没有好的基带芯片支持,也不过就是个花瓶,中看不中用。
  手机的基带芯片藏在哪里呢?SoC。手机的“处理器”叫SoC(System on a Chip),SoC一般分为两块,BP(基带处理器)和AP(应用处理器),BP指的就是基带芯片,而AP则包括CPU、GPU等。
  比如,前两个月发布的麒麟960,就是一套A73+G71MP8+UFS2.1的SoC组合,这个SoC还集成了支持Cat12/Cat13的全网通基带。
  可别看这个AP+BP的小小集成,这可是芯片领域里的技术挑战。这意味着集成度更高,在更小的芯片内要实现BP和AP功能,功耗的挑战非常大。以麒麟960为例,单芯片集成的晶体管数目超过了30亿个,其设计复杂度和设计挑战之大可想而知。
  比如苹果的AP部分是自主设计的,但由于苹果在通信领域很少积累,并没有集成BP,而是采用一颗独立的Modem芯片来处理通信业务。
  既然基带芯片这么重要,集成了BP的SoC的复杂度和功耗挑战也加大,那么华为麒麟表现到底怎么样?
  这次《中国移动终端质量报告》中,专门对各种机型的通信能力进行了测试,这些能力包括:无线频段制式、天线性能、数据吞吐能力、通话质量等。
  测试结果表明,搭载不同芯片的不同手机在通信能力上表现也是不同的。
  
  由上图可知,在通信能力上,搭载麒麟960的Mate 9夺得了3000元以上机型冠军,荣耀畅玩6X也夺得了1000-2000元机型中的第一名。
  在该质量报告的“旗舰芯片评测”部分,不同芯片在通话质量和吞吐率指标表现上也表现出了不同的性能。
  
  
  由上图可知,在旗舰芯片评测部分,华为麒麟960在芯片吞吐量及语音质量表现上,各项指标荣列第一。
  值得关注的是,麒麟960在信号好、中、差区域,吞吐率均最高。也就是说,无论你的手机在何种无线环境下,信号强弱,麒麟960的表现都是最好的。这侧面说明了麒麟960在信号解调、同步和抗干扰能力等方面保持了稳定的优势。
  当然,这样的结果我们并不感到意外,毕竟,华为在通信领域深耕多年,底子深厚,拿下第一,实至名归。
  但是,衡量手机核心芯片的综合能力,单凭通信部分的表现是不够的。正如我们刚才提到的,麒麟SoC集成度更高,设计挑战和功耗挑战更大。那么我们就从功耗说起吧。
  谁偷走了你的电量?

  关于手机耗电问题,我们还是从移动通信网络讲起(这是职业病,得治)。
  为什么4G手机反而比2G手机更耗电呢?
  众所周知,大屏幕、高清视频/游戏等都是手机耗电的元凶,但从通信网络角度讲,主要有三点原因:
  1)手机里的多天线
  现在的4G LTE网络都采用MIMO技术,这种技术需要多天线支持,通俗的讲,就是将手机信号分成多份从不同的天线发出,在接收端进行整合,从而提升网络速率和改善通话质量。
  但是,这种技术是有牺牲的。
  MIMO技术需要在手机里内置两根天线(或多根天线),而每一根天线都有自己的功率放大器,以前的2G手机只有一根天线,夸张一点说,这就好比一块电池同时要支持两台手机,所以耗电更厉害。
  目前市场上多数智能机支持2*2 MIMO,也就是说手机有2根天线;而麒麟960支持4*4 MIMO,这相当于内置了4根天线,理论上耗电较高。
  2)你的手机越来越忙
  关掉手机屏幕,但你的手机并没有停下来,它们一直很忙。即使手机在屏幕关闭状态下,手机也要不断扫描来自基站的无线信号。移动通信技术发展到今天,从2G到4G,我们的网络是一个多种制式共存的网络,包括了GSM、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000、LTE网络等,而每一种制式工作于不同的无线频段上,这就意味着,你的手机要在更多的无线频段上来回扫描。工作量大了,当然耗电也就大了。
  这个原理应用到生活中一个例子是,当你手机充电的时候设置到飞行模式,你会发现充电特别快。这就是因为在飞行模式下,手机的发射和接收装置处于关闭状态,无需和基站“搞基”,只充不耗,所以充电就快了。
  这也是华为麒麟基带芯片支持全网通的原因,只有全网通基带才可以支持各种不同制式的网络,当然也会牺牲耗电。
  3)速率越高功耗越大
  手机的上网速率越快,要求基带芯片的编解码、调制解调能力越高,计算处理越复杂,这也是要牺牲手机耗电量的。麒麟960支持支持四载波聚合(4CC CA),峰值下载速率高达600Mbps,上网速率更快,理论上功耗也更大。
  综上,得出的结论是,手机上网速率越快、支持的网络制式越多、通话质量越好,相对来说,手机的耗电就越大。它们之间是矛盾的。
  华为麒麟能不能解决这个矛盾?通信能力的提升会导致耗电更高吗?
  在《中国移动终端质量报告》中的“终端整机评测”部分,有一个评测维度叫“产品易用性”,这里面就包括了功耗续航测试。
  
  在产品易用性评测中,搭载麒麟960的华为Mate 9也获得了第一。
  没有矛盾,没有短板。
  但是,仅靠这样就得出芯片性能优秀的结论还是不够的,因为SoC集成了AP和BP,你可能会怀疑这不过是因为华为的通信底子厚,BP部分表现优异而已。
  所以,我们得再看看AP部分的表现。
  在中国移动《质量报告》的“旗舰芯片评测”部分,也包括了AP性能的评测。
  
  
  在综合高负载场景,日常使用场景以及大型游戏场景,针对评测芯片AP性能的排名中,华为麒麟960表现也是格外优异。在用户使用场景能效比评测中,麒麟960能效比远低于其他芯片,表现出优越的低功耗能力和长续航能力。麒麟960在桌面和APP使用,网页加载,图片操作和大型游戏启动方面综合性能上也明显优于其他芯片。
  在保证优秀的通信能力和AP性能体验下,手机续航还能做到最优,显然,这得益于麒麟960性能与功耗平衡的设计思路、领先的SoC架构以及微核协处理的协同。这就是为什么麒麟960能获得通信、AP、能效比第一的重要原因。
  历史性的防伪基站

  作为一名长期和伪基站作斗争的通信工程师,自然对华为麒麟芯片的防御伪基站功能非常感兴趣。
  原谅我见识少,把防御伪基站策略写入芯片底层,我还是头一回见。
  曾经看过一篇技术分析文章,里面讲,其实我们使用的智能手机里有两个操作系统,一个是我们熟悉的Android、ios;另一个是专门负责处理无线信号的系统,这个系统是固化在基带芯片里的,是厂家私有的、闭源的,除了厂家自己,外人无法了解。
  但是,这个基带系统从90年代完成开发至今,几乎一直沿用90年代的设计原则——对来自基站的信号100%信任。当然,这个基站也包括了伪基站。
  这是因为90年代还没有出现伪基站。
  从这个角度讲,华为麒麟将防止伪基站策略写入基带芯片,是基带芯片发展史上的一次进步。
  华为是怎么做到的呢?
  我们先上一张图...
  
  看不懂不要紧,我只是想告诉你,这是通信工程师们在对网络信令进行分析,以识别和定位伪基站。
  华为是全球最大的通信设备商,自然在打击伪基站上有任何芯片厂家都无法企及的实战经验,能够综合全球案例,将防止伪基站策略写入芯片,相当于在基带芯片上多加了一层认证。从此,基带芯片不再傻乎乎的什么内容都相信了。
  最后说说该《质量报告》中的“VoLTE视频评测”部分。在终端视频MOS得分、手机音视频同步性能、手机接通时延等评测中,搭载麒麟的手机也是表现优异,其中Mate 9、P9 Plus在2000元以上价位段手机中分列一二名。
  
  
  我们说VoLTE是4G网络上的VoIP,但它具备运营商级的QoS(服务质量),优于VoIP。VoLTE的优势是,能带给用户高清语音、超快接通、高清视频电话、边通话边高速上网等体验。
  但是,手机要更好的支持VoLTE,不仅要对基带处理器进行微调,还要支持高分辨率、音频带宽编码,否则手机解码不出高清视频和语音。
  麒麟芯片能获得如此高的成绩,除了高性能的处理能力外,其语音技术还升级为悦音2.0,与上一代VoLTE技术相比,带宽、采样率均提升100%,带来更高清的通话体验。同时,还引入智能语音增强技术SPLC,根据用户语音进行动态智能补偿,去除50%的语音断续及杂音,提升语音通话体验。
  简单总结一下,芯片就是智能手机的“大脑”,无论打电话、上网,还是拍照、玩游戏等,手机上的所有应用都要经过它处理。一颗芯片是决定手机能否为用户带来极致体验的关键。然而,打造一颗芯片犹如在指尖上造一座城,其背后的团队如果没有一颗匠人之心是绝对不可能完成的。
    来源:网优雇佣军