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摩尔定律已渐行渐远,手机SoC该何去何从

2019-07-19

关于手机性能是否过剩一直都是不少人争论的焦点,其实这个问题永远都不会有结论,毕竟有些人的手机只是用来看视频,而有些人却用手机天天玩方舟生存,不同人群需求的不同也注定了“手机性能是否过剩”这个问题永远都不会有正确答案。

那为什么会有人提出“手机性能是否过剩”这个问题呢?其实原因很简单,那就是手机SoC的发展速度过快了,导致现在的手机SoC已经达到了瓶颈期。为什么这样说呢,你可以想想一下10年前的手机的样子,诺基亚的塞班系统手机,摩托罗拉的linux系统手机,然后在回想一下两年前的手机,iPhone X、华为mate 10、三星S8,差距之大不言而喻,但在看一下现在的手机,相比两年前的手机虽然也有了不小的进步,但远没有前者震撼的感觉。

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而进步变小的原因除了硬件达到了一个高度,无法提升之外,另一个原因就是手机SoC达到了一个瓶颈期,而手机SoC发展速度的变慢,间接上导致许多软件无法前进,从而让不少消费者在心中产生了“手机性能过剩”的这个想法。

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作为整个手机SoC行业遵循的准则,摩尔定律可以说支配了整个行业的发展。当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,这便是大名鼎鼎的摩尔定律。但从现在来看,手机SoC发展速度的变慢客观上也表明了摩尔定律正在失效。

从不可能三角定理来看,更高的速度、更低的能耗和更低的成本是不可能同时完成的,但摩尔定律中这三个条件却得到了全部实现,这是因为在最近40多年以来,半导体的工艺呈指数增长的状态,从最早的4位微处理器到如今的7nm工艺将近百亿晶体管,进步速度之快令人咋舌。然而,这种状态是不可能无穷无尽的持续下去,因为从目前看,集成电路中的微小的电路如果挨得太近,电子是会穿透的,所以在材质不变的情况下,就会发生漏电的情况,所以7nm已经是现在的极限了。

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黄仁勋也表示摩尔定律每五年增长10倍,并且每10年增长100倍。而现在芯片的性能每年只能增长几个百分点。每10年才只有2倍,将更多晶体管塞进一个狭小区域的费用和复杂性使得很难再让芯片性能的定期加倍,因此摩尔定律已经不再适用。

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所以综合来看,无法集成更大规模的晶体管是摩尔定律失效的主要原因。而摩尔定律本身并不是什么自然规律,只是一个经验总结,更像是一个KPI,所以即使未来到了制程无法再进步的时候,也会出现新的规律。

不过提升芯片性能我们也可以换一个想法,那就是将塞更多的晶体管转换为让现有的晶体管发挥更大的作用,包括软件的优化以及材质的改变等等,不过虽然软件的优化以及材质的改变能使芯片性能进一步提升,但各种优化还是要遵循硬件基础的,这和诺基亚5230无论怎么优化都没办法玩王者荣耀一样。

而目目前随着手机SoC发展的变慢,在某种意义上也改变了手机的发展轨道,处理器已经不是手机的最大卖点,相反越来越多的用户开始更注重手机相机、全面屏的设计以及5G的到来,而这也是国产手机厂商最好的发展时期。并且随着全球芯片厂商到达瓶颈期,也给国产芯片制造企业一些追赶的时间,或许有机会扭转国产芯片的被动局面。