「2020年會是5G走向主流的一年。」高通(Qualcomm)總裁Cristiano Amon日前在第四屆「高通驍龍(Snapdragon)技術峰會」上表示。截至目前,全球有超過40家營運商部署了5G網路;超過40家終端廠商宣佈推出5G終端;109個國家的325+個營運商進行了5G投資。到2022年,全球5G智慧型手機累計出貨量預計將超過14億支;到2025年,全球5G連接數預計將達到28億個,這意味著「4G向5G的遷移比之前任何一代的轉換速度都要快」,而全球搭載高通5G解決方案的終端設計已經超過230款(已發佈或正在設計中)。

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再度回應什麼才是「真5G」

「Sub-6GHz+毫米波才是真正的5G(Real 5G),有助於將覆蓋範圍和容量結合,這對於連接5G網路至關重要」,Amon借此回應了此前關於用是否支持NSA/SA雙模來辨別真假5G的說法,再次強調,「凡是基於3GPP標準的都是真5G,沒有真假之分」。如果非要為5G定義「真與假」,在他看來,只有提供包括NSA、SA、FDD、TDD、多載波聚合(CA)、動態頻譜共用(Dynamic Spectrum Sharing;DSS)、Sub-6GHz和毫米波在內的全網路支援,才能被稱之為「真5G」。

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從目前的情況來看,整個產業都在積極支援2020年5G網路和終端大規模部署。但全球大部分國家部署5G都是NSA先行(更成熟的標準和技術),未來再逐步過渡到雙模,中國也不例外,SA標準尚未正式凍結,網路成熟尚需時日。現階段,無論是基地台建設速度、手機成熟度、訊號覆蓋定位連續性,還是考慮國際漫遊,以及不換卡、不換號即用5G服務的需求,先部署NSA都是營運商和產業的共識也是客觀選擇。

接下來要做的是透過DSS技術在低頻段支援5G來擴展網路覆蓋範圍,這也是無線領域營運商首次可以無需清理頻譜即可完成代際無線通訊技術的遷移。在Amon分享的一組資料中可以看到,在採用毫米波技術進行5G覆蓋的美國三藩市和在採用6G以下頻段覆蓋5G的德國法蘭克福,依然分別有65%和78%的室外覆蓋使用了現有的4G LTE網路,然而如果採用DSS技術,法蘭克福的5G城市覆蓋達到了96%。

DSS技術是3GPP標準組織為解決頻譜擁擠問題而在Rel 15中推出的一項技術。利用了4G LTE和5G NR均基於OFDM技術這一事實,允許4G LTE用戶和5G NR用戶同時在同一頻寬/通道中共存,並允許營運商的基地台和網路在每個社區的4G和5G使用者之間動態分配通道資源。

換句話說,行動營運商透過軟體升級將LTE基地台改造成4G/5G混合基地台,使用戶無論是在城市還是鄉村,均可使用具有DSS功能的5G NR設備訪問5G業務。對行動營運商而言,使用了這個技術,他們就能夠根據流量需求,動態切換LTE 和5G NR覆蓋範圍,從而靈活地使用低頻、中頻和高頻頻段上的現有頻譜分配,為4G和5G設備同時提供最佳的性能和覆蓋範圍。據稱,中國營運商預計將在2020年採用DSS技術。

向SA遷移是最終目標,需要全新的5G核心網,載波聚合技術將在提升5G網路性能方面扮演重要角色。考慮到2020年將是5G規模化的一年,如何充分利用現有的LTE投入和頻譜資源,再透過DSS和載波聚合等技術加速5G網路部署的速度和覆蓋將成為重點。

對毫米波頻段的支持是Amon此次演講的另一個重點。按照Amon提供的資料,5G毫米波技術能提供現有4G LTE網路10倍以上的速率,在非視距範圍內實現200Mbps以上的網路能力,並支援14小時以上的使用時長。而Verizon產品開發長Nicki Palmer則透露,Verizon目前已在美國18個城市部署5G,今年年底將擴大至30個。此外,Verizon還在14個NFL體育場館部署了5G網路,甚至是第一家把5G訊號覆蓋到海灘上的公司,毫米波技術對大型體育場館的5G覆蓋起了極大的推動作用。

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「5G時代會是超級App的時代,作業系統(OS)的重要性會降低,因為雲端的應用程式擁有無限的儲存空間、無限的處理能力、無限的資料訪問,屆時將會看到手機和雲端之間實現服務和應用的完全融合。」Amon說,5G能夠有效地提升雲服務的角色,因為5G可以為用戶提供一個與雲端可靠的、即時的連接,讓使用者可以在雲端執行服務,可以將資料儲存在雲端。在這個轉換的過程中,5G也可以改變產業提供服務的方式。

猛獸級(Beast)晶片特性

高通表示,Snapdragon 865平台的開發歷時3年,參與工程師多達約1萬人,從2016年第四季開始IP開發,2017年第四度完成最終定義,包括設計驗證、核心面積與成本、功耗與性能、軟體需求等,2018年第四季度完成最終設計,包括矽片測試、軟體功能定義、營運商認證、生態夥伴測試與驗證等。

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Snapdragon 865平台包括SoC處理器、Snapdragon X55數據機和相關元件兩大部分,其中SoC處理器採用台積電7nm製程製造(Snapdragon 765/ Snapdragon 765G則採用三星7nm EUV製程製造),內部整合Kryo 585 CPU處理器、Adreno 650 GPU繪圖處理器、Spectra 480 CV-ISP運算視覺影像處理器、Hexagon 698 DSP訊號處理器、感測器融合(Sensing Hub)、SPU安全處理器、記憶體控制器等子系統。

高通資深副總裁兼4G/5G總經理Durga Malladi說,高通的晶片產品投放量非常大,每一種晶片在選擇代工廠之前不僅要考慮製造能力、性能參數,還會有商業方面的考量。高通認為三星與台積電代工產品性能差別不大,選擇兩個供應商是基於商業考慮,滿足供貨多樣度,外界無需對此做過多解讀。

高通稱,目前來看相關產品都不會使用5nm製程,7nm製程的生命週期會維持較長的一段時間,未來會怎麼選擇還有待觀察。而7nm EUV製程改變的只是曝光次數,是從生產製造方面進行的改善,終端使用者對此沒有太直接的體驗,且考慮到產品是需要進行大規模供貨,因此決定選擇經過市場驗證的成熟的7nm製程。

·7nm 8核心CPU佈局

Kryo 585 CPU採用「4個A77大核(Prime Core)+4個A55小核」的8核心佈局。其中,大核心最高頻率2.84GHz,3個性能核心(Performance Core)最高頻率2.40GHz,4個能效核心(Efficency Core)最高頻率1.80GHz,性能和能效相比上代均提升25%。

不同核心分別配備512KB、256KB、128KB二級快取,並同時共用4MB三級快取,額外3MB系統快取為CPU、GPU、DSP等多個模組共用,主要用於AI增強,因此整個系統的總快取容量達到了8.75MB。Snapdragon 865支援LPDDR5記憶體,頻率最高2750MHz,同時也繼續支持LPDDR4,具體取決於OEM的選擇。

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·全球最先進的5G行動平台

Snapdragon X55 5G數據機及射頻系統是全球首款商用的數據機到天線的5G解決方案,包括5G PowerSave、Smart Transmit、寬頻包絡追蹤,以及Signal Boost等諸多先進技術,支援高達7.5Gbp的峰值速率。該5G全球解決方案支援所有關鍵地區和主要頻段,包括毫米波,以及6GHz以下TDD和FDD頻段。此外,它還支持NSA和SA組網模式、動態頻譜共用、全球5G漫遊和多SIM卡。

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在5G連接之外,Snapdragon 865還可透過FastConnect 6800行動連接子系統實現Wi-Fi 6和藍牙音訊連接。作為首批獲得Wi-Fi聯盟Wi-Fi CERTIFIED 6認證的產品之一,FastConnect 6800能夠提供近1.8Gbps的高速低延遲連接;而在aptX Adaptive和TrueWireless Stereo Plus之外,Snapdragon 865還新引入了aptX Voice功能,使其成為首款以無線方式支援藍牙超寬頻語音(SWB- Super Wide Band)的行動平台,不僅可以帶來全新水準的清晰音質,還能為無線耳機和耳塞提供更低延遲、更長電池續航和更高鏈路穩定性。

·第五代高通AI Engine

終端側智慧是高通反覆強調的認知。與Snapdragon 845/855一樣,高通將AI處理功能分散在865平台的異質架構中,第五代AI Engine可實現高達每秒15萬億次運算(15TOPS),AI性能是前代平台的2倍。全新升級的Hexagon張量加速器是高通AI Engine的核心,其TOPS性能是前代張量加速器的4倍,同時運行能效提升35%。對於海量的不同資料類型,865採用了深度學習寬頻壓縮技術進行無失真壓縮,無失真壓縮率超過50%,可為SoC其他部分釋放頻寬,節省記憶體傳輸進而節省功耗。

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基於強大的AI處理能力,Snapdragon 865可以為基於AI的即時翻譯提供支援,即手機能夠把使用者語音即時翻譯成外語文本和語音;全新高通感測器融合讓終端能夠以極低功耗感知周圍情境,多位元組語音喚醒只需不到1毫安培電流,待機拍照喚醒則只需不到1毫瓦;高精準度語音偵測確保語音助手能夠清晰準確地接受使用者指令,而增強的始終開啟的感測器和智慧聲音辨識進一步將情境感知AI提升至全新水準。不僅如此,高通還對神經處理SDK、Hexagon NN Direct和AI Model Enhancer工具進行了升級,支持開發者以更高的自由度和靈活性打造更快回應、更智慧的應用。目前,來自中國的虹軟、位元組跳動、愛奇藝、騰訊、有道等公司正在針對Snapdragon 865進行深度最佳化。

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現場演示環節中,高通產品管理副總裁Ziad Asghar展示了LoomieTalk,利用高通Snapdragon神經處理SDK後,Loom.ai即時SDK創建的3D虛擬形象可以在手機的視訊會議中即時鏡像面部表情和動作。依照Loom.ai 聯合創始人兼執行長Mahesh Ramasubramanian的說法,loom.ai技術只需使用一張照片,即可創建出一個完全可定制且具有使用者特徵和動作的Loomie 3D虛擬形象。透過將深度學習與高階CGI結合,Loom.ai平台可捕獲帶有微表情的細膩動作,並將其應用到用戶Loomie中。

·十億畫素級高速ISP

Snapdragon 865 Spectra 480 CV-ISP處理速度高達每秒20億畫素,每時脈週期可處理4個畫素,是上代的4倍。在十億畫素級高速ISP和第五代AI Engine的共同支援下,終端憑藉EVA視訊分析引擎可以快速、智慧地辨識背景、人像和物體,使用者則可以拍攝擁有10億色的4K HDR視訊,或8K視訊,或2億畫素的照片,或透過960 FPS不限時高畫質慢動作視訊拍攝。

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其他方面,視訊拍攝功耗降低16%,視訊降噪畫素處理能力增強40%,自動對焦區域增加9倍,紋理捕捉提升了18%。值得一提的是,Snapdragon 865首次在行動平台上實現了杜比視界(Dolby Vision)視訊拍攝特性,支援創建可供大螢幕使用的HDR絢麗視訊。

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·端遊級別體驗遊戲

Snapdragon 865是首款在Android平台上支援端游級正向渲染(Desktop Forward Rendering)的行動平台,該特性支援遊戲開發者引入端游級光源和後處理,比如景深、多重動態光照、多重動態陰影、動態模糊、平面反射等,以創造全新水準的逼真行動遊戲體驗。

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在OEM提供Adreno GPU可更新驅動之後,Snapdragon 865還首次在行動終端上支援使用者直接從應用商店下載驅動,對於玩家而言,他們可以借此特性掌控圖形驅動更新和GPU設置,從而讓頭部遊戲實現頂級性能。

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此外,Snapdragon 865還首次在行動終端上支援144Hz顯示刷新率,為行動HDR遊戲提供更高品質的顯示和視覺保真度;超現實增強畫質(Game Color Plus)透過更多細節、更高色彩飽和度,以及局部色調映射實現了遊戲畫質的提升。

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目前,Snapdragon遊戲性能引擎(Snapdragon Game Performance Engine)支援針對遊戲的毫秒級最佳化,其支援的自我調整、可預測即時系統調諧,能助力實現更長時間的持續穩定高性能遊戲體驗。全新Adreno 650 GPU支援全新的硬體嵌入特性,例如Adreno HDR快速混合(Adreno HDR Fast Blend),該特性通過最佳化在複雜粒子系統和渲染中常用的重度混合遊戲場景,在部分操作中可實現高達2倍的性能提升。

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小米、OPPO仍然選擇緊跟高通5G晶片的發佈節奏。小米集團聯合創始人、副董事長林斌說,紅米K30將成為2020年首款5G小米設備,小米將於下周開始陸續推出搭載765的5G手機,2020年全年將推出從高階到入門級的10多款5G手機。而OPPO 副總裁吳強則表示,OPPO將於2020年第一季首批推出搭載Snapdragon 865的旗艦級5G手機,即將於本月推出的Reno 3 Pro將搭載765G整合式5G行動平台,這也是OPPO推出的首款雙模5G產品。

高通方面也特別強調稱,黑鯊、酷派、iQOO、聯想、魅族、努比亞紅魔、一加、Realme、Redmi、堅果、TCL、vivo、聞泰、中興、8848等數十款中國安卓手機廠商,均將在2020年推出基於高通新5G平台的機型。

首款5G SoC為何非Snapdragon 865?

類似於非整合基頻、非雙模等問題,讓 vivo、小米等第一批使用Snapdragon 855+外掛5G基頻組合的高通5G手機遭受了些許爭議。正當人們以為此番推出的Snapdragon 865應該「理所當然」的整合X55數據機+RF系統,從而也成為一顆名副其實的SoC晶片時,高通卻不按牌理出牌,沒有把最核心的5G整合晶片放在旗艦級產品線上,反而成就了765系列成為旗下第一顆5G SoC晶片。

高通中國區董事長孟樸在接受媒體採訪時表示,Snapdragon 865之所以仍採用外掛方式,一方面要考慮最佳連接和最佳運算性能,從而得到最佳系統性能;另一方面,從全球營運商,以及手機廠商支持的角度,便於實現對於4G旗艦手機仍有需求的廠商的支援。說得更直白些,就是高通要考慮全球所有市場的共性需求,要在全球範圍內支持4G/5G的持續演進,很難因為某個區域市場去開發獨特的產品,當然也不可能直接放棄某個市場。

T-Mobile並不是美國的主流營運商,用戶數根本無法與中國營運商相提並論,由於頻譜的關係,它只能在600MHz上部署5G,是一個很小眾的市場。「別的晶片廠商會做嗎?不會的,因為看不懂前景而且增加成本,但高通必須去做。」孟樸說目前只有一加和三星各有一款產品支援600MHz 5G網路,即便三星有自行研發的5G晶片,但它也選擇不做,而是直接採用高通方案。

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高通產品管理資深副總裁Keith kressin的看法是,早些年高通採用了整合基頻的做法,但從8系列開始不再使用整合方案,主要是基於AP和BP的改變而做出的決定。「當然,整合可以節約成本和節約空間,但我們發現在頂級旗艦手機上,使用離散方案同樣可以達成相當的性能,也可以在設計時提供更好的空間佈置靈活性。對於OEM來說,使用這樣的方案既可以實現對性能的無盡追求,也能夠在面對不同國家5G發展水準時做出靈活改變。」他說,未來在低層級的產品上,高通會嘗試更多的整合。

與此同時,為了協助更多設備更快地使用5G,高通首次構建了「Snapdragon 865/765模組化平台」。該平台基本上包含了為設備供電所需的所有元件,從系統晶片到電源管理,並且已經通過營運商的認證,加快手機入網所需的時間。

高通資深副總裁兼行動業務總經理Alex Katouzian表示,並不是所有的手機製造商都有能夠快速實現5G的部署,這些模組的目標是「將整個晶片組,包括幾乎所有外部佈局的元件放入模組中,交給希望以更快速度生產5G手機的開發商」,它所佔用的空間比任何一家手機製造商自行開發的「複雜5G設計板」要少,能為其增加電池容量。同時,模組化平台不僅僅適用於手機領域,也能滿足其他垂直領域需求,比如說汽車、物聯網,以及可穿戴設備等,均可採用模組化解決方案。

本文為EE Times China原創文章