深度 揭秘 手机芯片 能效 ！到底 谁 功耗 最高 ？为什么 会 翻车？ (1) An in-depth look at cell phone chip energy efficiency! Who really consumes the most power? Why is it flopping? (1) Información exhaustiva sobre la eficiencia energética de los chips de los teléfonos móviles. ¿Quién consume realmente más energía? ¿Por qué se da la vuelta? (1)

我们 极 客湾 在 两年 前 引入 了 移动 芯片 排行榜 我们 把 手机 和 平板 芯片 性能 给 大家 非常 直观 地列 了 出来 一看 就 知道 哪个 强？ 哪个 弱？ 但是 这个 排行榜 一直 存在 一个 问题 他 没有 办法 准确 地 反映 处理器 的 功耗 表现 我 在 两年 前 做 这个 排行榜 的 时候 其实 没有 在意 这个 问题 因为 谁 也 不会 想到 有些 手机 处理器 的 功耗 居然 能 连续 两年 开倒车 你 能 想到 吗？ 你 说 你 排名 高有 啥 用 呢？ 手机 又 烫 又 费电 根本 压不住 是 吧？ 既然如此 一个 单纯 的 性能 排行榜 我 觉得 就 不太够 了 我们 需要 一个 能效 排行榜 来 反映 处理器 的 功耗 表现 所以 今天 这 期 视频 我们 把 重点 聚焦 在 手机 处理器 的 功耗 上 这些 手机芯片 到底 谁 的 能耗 比 最高？ 还有 谁 是 大 火炉？ 更 重要 的 是 这些 大 火炉 到底 为什么 会 翻车？ 原因 是 什么？ 今天 我们 就 来 好好 研究 一下！ 那 我 觉得 我们 也 别 废话 了 我 把 我们 努力 了 三个 月 的 成果 直接 给 大家 放 出来 就是 这张 CPU 能效 曲线图 我们 花 了 三个 多月 时间 测试 记录 大量 数据 最终 就 绘成 了 这个 能效 曲线 这 里面 涵盖 了 这 两年 能 调频 的 这些 处理器 从 低频 中频 到 高频 所有 区段 的 CPU 能效 这个 图 可以 非常 直观 地 反映 每个 处理器 性能 怎么样 功耗 怎么样 每个 频率 点 我们 都 是 用 60组 数据 计算出来 的 所以 总共 加 起来 得 有测 了 5000多组 的 数据量 了 怎么 说 这个 三连 是不是 得 先交 一下 啊？ 不过 你们 有些 同学 可能 注意 到 了 这个 图 里面 缺少 了 一些 处理器 比如 像 A 15 还有 麒麟 9000 这 我 得 解释一下 就是 只有 可 调频 的 处理器 这次 我们 才能 去测 它 的 多 频点 能效 你 比如 像 iPhone 我们 是 怎么 测 的 呢 就是 通过 越狱 之后 修改 温控 文件 来 实现 调频 iOS 的 温控 文件 就是 这个 ThermalMonitor 我们 花 了 大量 的 时间 去 研究 这 玩意 里面 可玩性 还 挺 高 的 你 会 发现 它 没法 直接 去 控制 处理器 频率 但是 有 很多 间接 的 方法 可以 调频 比如 我们 可以 指定 省 电 模式 下 的 目标 功率 我们 可以 让 省 电 模式 不省 电 应该 说 是 想耗 多少 电就耗 多少 电 本来 省 电 模式 的 功率 定 的 很 低 我们 把 它 改高 一点 或者 改低 一点 这样 就 可以 间接 控制 iPhone 的 频率 了 但是 这个 东西 只有 越狱 之后 才能 改 iOS 15目前 还 没有 越狱 所以 A 15咱们 就测 不了 了 只能 以后 再补 上 了 这里 我们 测 了 A 14 A 13和 A 12的 能效 同样 地 安卓 这边 要 修改 处理器 频率 我们 用 的 是 Scene 那 这个 你 也 得 ROOT 才行 华为 的 新 机器 都 是 不能 ROOT 的 所以 麒麟 9000我们 就 只能 放弃 了 不过 咱们 今天 要 看 的 处理器 也 已经 够 多 的 了 看 得 眼花缭乱 了 是 吧 那 这个 图 到底 该 怎么 看 呢？ 我来 教 你们 啊 这里 的 横坐标 是 功耗 纵坐标 是 Geekbench 的 CPU 多核 性能 比如说 我 横 着 掐 一刀 比如 在 2500分 这里 掐 一刀 哎 你 就 知道 每颗 处理器 需要 多少 功耗 才能 跑 到 2500分 或者 我 也 可以 竖 着 这样 恰 一刀 那 我 就 可以 知道 大家 都 给定 4 W 的 功耗 分别 能 跑 多少 分 在 限定 功耗 下能 跑 多少 分 当然 我们 也 可以 宏观 一点 去 看 它 那 简单 来说 呢 就是 你 的 曲线 位置 越是 处于 左上角 能效 表现 就 越 好 那 这个 图能 告诉 我们 几件 事情 呢？ 哎 我们 一件件 来说 首先 第一件 事 也 是 你们 最 关心 的 一件 事 高通 到底 有 多拉 胯 那 我们 来看 下 高通 的 情况 啊 这是 855 这是 865 这是 888 这是 8 Gen 1 嘿嘿 这个 就 不用 我 说 你 也 看 出来 了 一言难尽 啊 从 855到 865其实 能效 提升 是 很大 的 但是 888就 开 了 倒车 了 888这根 线 比 865伸得 更 高 意味着 它 极限 性能 更高 但 能耗 上 讲 它 是 全线 弱于 865的 尤其 是 低频 下 的 表现 会 更加 糟糕 不过 比起 8 Gen 1来讲 888已经 算好 的 了 8 Gen 1拉到 什么 程度 呢？ 它 在 2400分 以下 也 就是 中 低频 的 能效 你 看 只有 855的 水平！ 这 简直 就是 笑话 啊 8 Gen 1干 不过 855哇 这 多少 年前 的 东西 了 看来 我们 小米 90 Pro 的 “神奇 ”表现 并 不是 没有 道理 的 往中 高频 走 之后 8 Gen 1的 能效 会 开始 慢慢 优于 855 但是 全程 一直 都 是 比 888更差 的 就 更 不用说 865了 这 张图 很 好 地 给 我们 展示 了 高通 这 两年 的 窘境 正 所谓 前 进一步 后退 两步 另外 有 一个 比较 让 我 意外 的 是 870 870的 曲线 在 这里 很 出乎意料 因为 我 本来 觉得 870只是 往 865上面 再 延续 理论 上 这 俩 应该 是 一个 东西 对 吧 但 其实 870在 高 频段 的 能效 是 严重 逊于 865的 哪怕 跑 同频 同 分 870的 功耗 都 要 比 865更高 我 一 开始 还 以为 是 个例 结果 测 了 好几 台 870的 机器 功耗 都 是 更 高 的 这 让 我们 猜测 或许 870和 865的 VID 是 不 一样 的 高通 可能 制定 了 不同 的 电压 策略 870为了 去 支撑 那颗 3.2 GHz 超高频 的 大核 而 使用 了 很 高 的 电压 结果 整体 高频 下 的 表现 反而 都 被 影响 到 了 不过 中 低频 下 并 不会 有 什么 问题 在 3000分 以下 870其实 就是 865 所以 并 不 影响 日常 使用 那么 我们 聊完 了 高通 第二个 问题 就 来 了 苹果 相比 高通 到底 领先 多少 呢？ 我们 把 A 12 A 13和 A 14也 放 出来 看看 其实 A 12和 A 13这 两代 苹果 和 高通 的 差距 还 没有 拉得 特别 大 A 12大概 领先 855半代 A 13也 是 领先 865半代 的 水平 但 由于 高通 这 两年 的 开倒车 现在 的 8 Gen 1其实 中 低频 连 A 12的 能效 都 不如 了 A 12是 18年 出 的 了 等于 高通 落后 了 将近 4年 啊 这 有点 太 离谱 了 另外 我们 看 苹果 的 曲线 你 会 发现 A 12这 一代 能效 表现 对于 一个 手机 来说 真的 是 很 不错 A 12不仅 更换 了 内核 架构 还是 第一颗 用 7 nm 制造 的 SoC 所以 中 低频 能效 表现 非常 漂亮 低频 甚至 已经 和 865差不多 了 而 到 了 A 13这 一代 苹果 对小核 进行 了 重大 升级 浮点 性能 有 了 显著 提升 现在 苹果 的 小核 已经 不能 叫小核 了 应该 叫 小 一点 的 大核 你 可以 看到 它们 越来越 把 焦点 放在 了 高性能 上 这个 也 是 在 为 后面 M 1登陆 桌面 做 准备 毕竟 架构 是 要 共享 的 嘛 所以 苹果 A 系列 曲线 的 特征 也 受此 影响 在 慢慢 往 桌面 端 靠近 应该 说 这 也 是 个 大 趋势 吧 就是 至少 芯片 上 讲 移动 端 和 桌面 端的 界线 正在 慢慢 变得 模糊 看 完 苹果 我们 再 来 看看 第三个 问题 联发科 这 天玑 8100和 天玑 9000 能效 上 讲 到底 是 个 什么 水平？ 来 我们 看看 哎 这 天玑 8100确实 是 挺 强 的 能效 已经 快要 接近 A 14的 水平 了 可以 称得上 是 安卓 最 节能 处理器 了 功耗 比 865都 低 了 不少 不过 换个 角度 想想 这 其实 也 就是 个 正常 换代 而已 嘛 毕竟 865已经 是 两年 前 的 芯片 了 天玑 8100仅仅 是 做 了 高通 本来 应该 做 的 事情 而已 相比之下 天玑 9000的 能效 就要 差 一些 了 天玑 9000总体 只有 A 13的 能效 水平 它 的 中 低频 只是 和 865差不多 而已 只有 往 高频 走 之后 才 会 有 一些 优势 作为 一颗 旗舰 处理器 来说 这个 表现 我 是 不 太 满意 的 但是 我们 和 同 架构 的 高通 8 Gen 1做 一下 比较 那 天玑 9000仍然 远远 领先 8 Gen 1 应该 说 台积 电 制程 相比 三星 的 优势 还是 非常 大 的 三家 看 完 这张 完整 的 能效 曲线图 也 是 呼之欲出 了 可惜 A 15现在 没有 越狱 还测 不了 完整 的 曲线 不过 我 大概 可以 告诉 你 它 在 哪 A 15肯定 是 会 经过 这 两个 点 的 这是 最高点 这 是 省 电 模式 你 可以 脑补 一下 这个 曲线 把 A 15画 出来 之后 这个 情况 没有 我 想 的 那么 绝望 啊 安卓 明年 乐观 一点 应该 是 能 追 上 A 15的 水平 的 前提 就是 要 正常 升级换代 不能 开倒车 但是 对于 安卓 来说 开 不 开倒车 真的 很难说 那么 问题 来 了 安卓 这 两年 处理器 的 翻车 到底 是 什么 原因 造成 的 呢？ 是 三星 工艺 的 问题 吗？ 还是 ARM 的 架构设计 有 问题 呢？ 要 回答 这个 问题 我们 就 不能 只 看 这张 处理器 多 核能 效图 了 我们 还 得 把 每 一种 核心 单独 拆开来 看看 于是 我们 又 测 了 几千 组 数据 得到 了 这个 CPU 大核 和 中核 的 能效 曲线 这个 就 比较 有意思 了 到底 是 谁 翻车 了 呢？ 其实 从 这个 图上 我们 就 能 分析 出来 了 这个 锅 应该 是 ARM 和 三星 都 得 背 一点 ARM 这边 翻车 的 主要 是 中核 架构 A 710 我们 可以 看 下 ARM 历年来 这个 7系 核心 的 迭代 这是 7 nm 的 A 76 这是 7 nm +的 A 77 这是 5 nm 的 A 78 而 这个 是 4 nm 的 A 710 都 是 台积 电 工艺 制程 是 越来越 先进 了 但 你 可以 看到 从 A 76到 A 77到 A 78 这 三代 架构 之间 有 正常 的 代际 提升 而 到 了 A 710这 一代 就 开倒车 了 考虑 到 工艺 进步 这个 A 710等 于是 往回 退 了 一代 能效 是 明显 不如 A 78的 不光 台积 电 三星 工艺 的 A 710也 能 印证 这点 这是 888上 的 A 78 这是 8 Gen 1上 的 A 710 你 看 这 三星 工艺 的 A 710都 快 赶上 855的 A 76了 反正 拉 胯 就 完事 了 相比 A 710的 拉 胯 超大 核 Cortex - X 2的 表现 倒 是 还 行 其实 Cortex - X 本来 的 表现 就 挺 好 的 这是 888上 的 X 1和 A 78 你 可以 看到 它们 的 曲线 是 交汇 在 一起 的 也 就是 形成 了 一种 互补 关系 在 低功耗 段 A 78的 效率 更高 而 到 了 高功耗 段 X 1又 能 爆发 出 更 强 的 性能 两者 配合起来 可以 最大 程度 改善 整体 的 效率 这 其实 符合 ARM 做 Cortex - X 超大 核 的 初衷 大核 中核 都 可以 工作 在 自己 擅长 的 能效 区间 上 是 个 很 健康 的 搭配 到 了 X 2这 一代 在 高 频段 相比 X 1又 有 了 一些 提升 中 低频 的 能效 X 2和 X 1是 差不多 的 应该 说 X 2这个 表现 还 算 正常 吧 可能 提升 不大 但 至少 没 开倒车 可是 这样一来 事情 就 有意思 了 因为 我们 刚刚 讲 到 A 710是 严重 倒退 的 一代 那 X 2和 A 710配合起来 会 变成 什么样 呢？ 哎！ 本来 应该 交叉 汇合 的 两条 曲线 现在 居然 拉开 了 非常 大 的 差距 完全 不 交叉 了 也就是说 X 2在 任何 功耗 下 表现 都 要 优于 A 710 哇 超大 核 的 能效 全程 干翻 中核 这 也 太 离谱 了 不光 8 G 1 天玑 9000的 数据 也 印证 了 这 一点 虽然 两者 的 差距 要 比 8 G 1上 小 一些 但 X 2依然 是 全面 优于 A 710的 这 完全 违背 了 ARM 的 初衷 啊 说 得 难听 点 我 要是 不在乎 面积 和 成本 甚至 可以 堆 四个 X 2 搞不好 比 你 堆 四个 A 710的 能效 还要 好 呢 说不定 对 吧 考虑 到 A 710实在 烂 得 有点 不可思议 我 决定 拿 A 710和 A 78跑 一个 同频 测试 看看 8 Gen 1和 888 两者 都 跑 2.4 GHz 单独 算 一下 整数 和 浮点 性能 其实 从 IPC 上 讲 A 710是 有些 微 提升 的 同频 下 整数 比 A 78强 了5.7%