智能手機(jī)的性能賽道堪稱是最卷的存在。
“不服跑個(gè)分”成為這個(gè)領(lǐng)域的口頭禪,從安兔兔跑分來看,如果說2年前60萬分就是旗艦級(jí)性能手機(jī),那么現(xiàn)在這個(gè)數(shù)字最高已經(jīng)水漲船高到了130萬分以上。
但是,這種“卷”越來越走向盡頭。
當(dāng)物理定律走向極限,破局之路在哪里?
從手機(jī)廠商性能內(nèi)卷的方向來看,主要聚焦在硬件維度,但是伴隨摩爾定律等的失效,這條路已經(jīng)走到了極限。
所謂摩爾定律,即“微處理器的性能每隔18個(gè)月提高一倍,而價(jià)格下降一半”,這個(gè)定律在過去50年的時(shí)間里在半導(dǎo)體行業(yè)得到了驗(yàn)證。不過,當(dāng)前行業(yè)內(nèi)先進(jìn)制程的投資越來越高,摩爾定律基本已經(jīng)走到了極限,性能提升的幅度越來越小。例如,臺(tái)積電從5nm到4nm先后誕生了多個(gè)工藝版本,最新的N4P號(hào)稱“第二代4nm”工藝,但性能相比5nm工藝僅提升了11%。
由于臺(tái)積電3nm工藝尚未完全普及,今年下半年即將發(fā)布的第三代驍龍8處理器和天璣9300只能繼續(xù)使用“落后”的4nm工藝,這表明移動(dòng)處理器的表現(xiàn)正在到達(dá)瓶頸。
破局之路到底在哪里?在最近舉行的一加性能技術(shù)戰(zhàn)略溝通會(huì)上,一加產(chǎn)品線總裁劉豐碩表示,人類性能技術(shù)的發(fā)展史,其實(shí)是計(jì)算能力的進(jìn)步史,而計(jì)算能力=計(jì)算資源x計(jì)算帶寬x計(jì)算算法。
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如果用搬箱子來做個(gè)比喻,可以更形象地了解性能三要素的關(guān)系和重要性。假設(shè)有一堆箱子,搬運(yùn)工要將其搬到指定的地點(diǎn),這個(gè)過程的執(zhí)行效率就代表著性能。箱子的數(shù)量代表計(jì)算資源,如芯片的晶體管數(shù)量越多計(jì)算資源越強(qiáng);搬運(yùn)工一次搬運(yùn)的箱子數(shù)量是計(jì)算帶寬,如LPDDR5相比LPDDR4傳輸速率更快;而搬運(yùn)的方式就是計(jì)算算法,如排列整齊比起雜亂無序的搬運(yùn)方式更有效率。
這是關(guān)于性能的終極公式,也清晰地展現(xiàn)出性能的破局之鑰:因?yàn)橛?jì)算資源很大程度上受制于芯片工藝、半導(dǎo)體材料等因素,當(dāng)摩爾定律失效,計(jì)算資源的突破仍需時(shí)日;計(jì)算帶寬則受制于存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)介質(zhì)、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的革命,當(dāng)香農(nóng)定律達(dá)到極限,短時(shí)間內(nèi)同樣無法破局;在這樣的大背景下,性能的突破就剩下算法這一條路了。仍以搬箱子為例,當(dāng)箱子的數(shù)量(計(jì)算資源)固定,搬運(yùn)工一次搬運(yùn)的數(shù)量(計(jì)算帶寬)很難提升,如何搬運(yùn)(計(jì)算算法)就變得至關(guān)重要。
事實(shí)上,在智能時(shí)代,算法變得越來越重要已經(jīng)得到業(yè)界的共識(shí)。ChatGPT之所以火爆,背后就是大模型算法的力量,同樣在智能駕駛領(lǐng)域,業(yè)界也在走出“唯算力論”,越來越認(rèn)同“算力是智能駕駛的基礎(chǔ)、算法是智能駕駛的靈魂”的觀點(diǎn)。
從這個(gè)角度再來看“雙鐵三角”算法矩陣,就能知其特別意義:由內(nèi)存基因重組技術(shù)、微架構(gòu)超算引擎、煥新存儲(chǔ)三大技術(shù)組成的“流暢鐵三角”和靈犀觸控、HyperBoost游戲穩(wěn)幀和超幀超畫引擎三大技術(shù)組成的“游戲鐵三角”,在硬件的基礎(chǔ)上,以算法刷新性能的上限,打破了業(yè)界唯配置論所造成的性能天花板,為用戶帶來了快、省、久、順、穩(wěn)、清的極致性能體驗(yàn)。
“算法時(shí)代”,最需要的是長期主義
當(dāng)性能進(jìn)入算法時(shí)代,什么是真正的決定因素呢?
有業(yè)內(nèi)專家告訴筆者,算法的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)算力、帶寬的更好匹配。打個(gè)比方,算力就像是瀑布,而帶寬就像是出口的管道,最終出來的水流速度代表著性能的大小,算法就是調(diào)節(jié)算力和帶寬,讓它們更匹配,因?yàn)槿绻懔^大而帶寬過小,或者反之,都不能形成更優(yōu)的性能。
因此,算法應(yīng)該是算力、帶寬匹配的最優(yōu)解,可以讓同樣的算力和帶寬實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的性能。換句話說,誰的算法水平高,意味著誰做出來的設(shè)備可以用單位的能耗做更多的事情。
決勝算法時(shí)代,就像是攀登一座科學(xué)的“珠峰”,最終比拼的是算力和帶寬匹配的精細(xì)程度。以微架構(gòu)超算引擎為例,就是通過精準(zhǔn)計(jì)算高性能與低功耗的平衡點(diǎn),實(shí)現(xiàn)重載流暢和續(xù)航更優(yōu)的系統(tǒng)體驗(yàn)。使用該技術(shù)的手機(jī),可以實(shí)現(xiàn)0.5小時(shí)的續(xù)航提升就是很好的體現(xiàn)。
“流暢鐵三角”中的煥新存儲(chǔ)技術(shù),也是如此。該技術(shù)通過智能動(dòng)態(tài)調(diào)度,可以讓超大內(nèi)存價(jià)值最大化,其本質(zhì)就是當(dāng)內(nèi)存充足時(shí),將RAM空間分配給ROM里的關(guān)鍵數(shù)據(jù),充分利用超大內(nèi)存空間,而當(dāng)處于低內(nèi)存場景時(shí),將原先分配的內(nèi)存回收,這個(gè)過程考驗(yàn)的是內(nèi)存的智能動(dòng)態(tài)調(diào)度和底層行為的精準(zhǔn)把控,最終帶來的性能提升也非常明顯:順序讀區(qū)性能提升10%,抗老化能力提升30%。
在性能賽道上,也有一些手機(jī)宣稱軟硬一體的優(yōu)化或者算法對(duì)硬件的調(diào)度,但相比“雙鐵三角”算法矩陣仍有不小的差距。例如,內(nèi)存基因重組技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)數(shù)據(jù)吞吐量,是行業(yè)水平的16倍。
理解背后的原因,看看ColorOS的發(fā)展史就一目了然。毫不夸張地說,一部ColorOS的發(fā)展史,就是半部性能進(jìn)化史。早在十年前,ColorOS就著手解決安卓開放性所導(dǎo)致的碎片化機(jī)制問題,通過應(yīng)用調(diào)優(yōu),讓三方應(yīng)用和系統(tǒng)資源建立實(shí)時(shí)雙向?qū)υ,提升手機(jī)的基礎(chǔ)流暢性。例如,優(yōu)化后手機(jī)QQ打開聊天頁面速度提升67%以上,手機(jī)淘寶購物車頁面進(jìn)入速度提升48.21%,微信進(jìn)出會(huì)話頁面流暢度提升29.8%。
在2019年到2021年,ColorOS7到ColorOS12再接再厲,從此前的應(yīng)用調(diào)優(yōu)邁向系統(tǒng)底層內(nèi)核調(diào)校,更深層次地解決流暢問題。如果說第一階段是單點(diǎn)突破,那么這個(gè)階段則是系統(tǒng)攻堅(jiān),一大批諸如UI First、防卡頓引擎、AI自流暢引擎等技術(shù)涌現(xiàn)出來。效果也十分顯著:如UI First技術(shù)讓RAM利用率提高40%,內(nèi)存碎片化次數(shù)降低99%;防卡頓引擎將系統(tǒng)資源利用率整體提高了45%,系統(tǒng)響應(yīng)速度提升32%;AI自流暢引擎將手機(jī)內(nèi)存占用減少30%,重載場景流暢度提升50%,功耗降低18.7%。
從去年的ColorOS13開始,ColorOS十年磨劍,開始厚積薄發(fā),深入到指令層級(jí)以及微架構(gòu)層級(jí)進(jìn)行精細(xì)化調(diào)校。“雙鐵三角”正是基于這個(gè)基礎(chǔ)上誕生的,微架構(gòu)拆解,實(shí)現(xiàn)算力和帶寬的精準(zhǔn)匹配,讓一加手機(jī)打破了“高性能必須高功耗”的行業(yè)痛點(diǎn);而通過AI的技術(shù)布局,一加手機(jī)可以在更短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)預(yù)測,從而更合理分配資源,將流暢體驗(yàn)上升到新高度。以超幀超畫引擎為例,就可以實(shí)現(xiàn)100+款游戲插幀,最高120幀;支持9款游戲超級(jí)HDR畫質(zhì);支持10款游戲超分超幀同開,大幅提升游戲體驗(yàn)。
所以,機(jī)會(huì)總是留給有準(zhǔn)備的人,為什么打破性能硬件天花板的是一加?為什么引領(lǐng)性能的算力時(shí)代的是一加?其中一個(gè)很重要的原因,就是因?yàn)?strong>ColorOS十年的性能探索,持之以恒地向著性能這個(gè)城墻口沖鋒。
后記:艱難的路上不會(huì)擁擠
去年初,一加發(fā)力性能賽道,引發(fā)業(yè)界關(guān)注,當(dāng)然其中也不乏質(zhì)疑,因?yàn)樾阅苜惖涝缫呀?jīng)是紅海,在如此內(nèi)卷的情況下,作為后來者的一加入局還有勝算嗎?
現(xiàn)在,這個(gè)問題已經(jīng)不言自明:從產(chǎn)品的角度,今年上半年一加發(fā)布的一加11、一加Ace2、一加Ace2V都成了各個(gè)價(jià)位段的王者;從增長來看,一加成為2023年上半年中國手機(jī)市場增速最快的品牌,唯一一個(gè)連續(xù)6個(gè)月保持3位數(shù)增速;從反饋來看,一加的手機(jī)也收獲了太多的媒體好評(píng)和用戶認(rèn)可。
這一切都是因?yàn)橐患诱覝?zhǔn)了性能賽道的方向:不僅與合作伙伴一起持續(xù)刷新硬件的上限,更是開辟了算法這個(gè)新路徑,通過ColorOS 極致的性能調(diào)教不斷打破硬件的性能天花板。
這個(gè)方向讓一加贏得了過去,更是有望贏得未來。綜合業(yè)界預(yù)測,未來的手機(jī)不僅智能程度大大增強(qiáng),更是會(huì)向端云一體的方向發(fā)展。顯然,相比很多廠商只是單點(diǎn)突破,一加在性能布局上是計(jì)算資源、計(jì)算帶寬和計(jì)算算法的三管齊下:既有在云計(jì)算、邊緣計(jì)算等計(jì)算資源領(lǐng)域的布局,也有全新數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)議等計(jì)算帶寬方面的探索,更是在計(jì)算算法上形成系列矩陣并持續(xù)深耕,這讓一加可以更好地把握性能賽道的未來。
這條路很難,是“自主研發(fā)+行業(yè)合作伙伴聯(lián)合研發(fā)+高校深度研發(fā)”三位一體的體系化研發(fā)布局,是來自全球各地的1000+性能技術(shù)工程師的長期深耕。
成功沒有捷徑,艱難的路上不會(huì)擁擠。
作者丨閆躍龍
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