又要性能好，又要手机电不跑？

题图|视觉中国

你是否有过这样的体验，刚下班，想用手机打开一个王者或吃鸡，约上三五好友开黑，准备在刺激的战场上厮杀一番；但是到了推塔或吃鸡时刻，却发现手机不仅越来越发烫，而且的运行速度变得很慢，甚至出现卡顿、闪退的情况。

上述的情况之所以会发生，是因为手机性能不足，无法应付我们的日常需要。因此，手机厂商往往巴不得把芯片的性能调到最强。

然而，硬币的另一面是，性能拉满，手机功耗也随之加快。试想想：当我们午饭时间兴高采烈地玩了一小时原神，转头发现自己的手机被折腾得剩下 50％ 电量；这时候我们就会不顾一切去找充电宝，在插上接线口的那一刻，内心顿时平静。在这个没有手机就活不了的年代，过快的功耗会让用户产生电量焦虑。

可见，用户一方面想要更快的手机、另一方面又想要手机能撑得更久，这使厂商在设计芯片时，陷于左右为难的困局。

能耗为先，场景为王

手机芯片，是手机可以进行运算的核心单元。它就好比汽车的发动机一样：汽车能跑多快、能拉多少货、能上多斜的山路，就看发动机（芯片）性能有多；但同样地，汽车发动机性能愈强，它的耗油（耗电量）量也会愈高。因此，如何在性能与功耗之间取得平衡，是现在科技产业的核心关注点所在。

当智能手机刚开始流行之时，大众尚不太熟悉这种新鲜的科技产品，所以使用场景也比较简单：用户往往就用来听听音乐、看看新闻等等，所以大众对手机芯片的性能要没有太大的要求。

随着智能手机日潮普及，一部分用户开始习惯在手机上玩游戏、看电影，这些应用场景往往需要高性能手机芯片的支持；因此，芯片公司不断开发新的芯片，提升芯片的性能，以满足这些用户的需要。

但尴尬的是，并不是所有用户也会玩手游、看电影；他们很可能仅在手机上刷微博、或发微信就可以了，所以对芯片能的要求并不那么高。在这情况下，厂商不可能光是手游玩家而开发高性能、高功耗的芯片，而忽视那些只会使用微博、微信等轻应用用户的长续航需要。

为了满足这种矛盾的场景，芯片设计公司 Arm想出一款诡异的架构：大、小核架构，big.LITTLE。这个架构由一组高性能但高功耗的“大核”、以及一组低性能但低功耗的“小核”所组成。

当用户在工作时发微信、或在洗手间里刷微博等轻应用时，手机就会调用省电的小核，让用户在厕所里蹲上一天也不致于没电；但当用户下班后想打怪升级？大核就会出场提供足够的性能，让你有能力“拯救世界”。

结果在这十年来，满大街的手机里采用的，都是这种由大小核构成的手机芯片，并暂时满足当时用户对于手机各种复杂场景的性能需要。

如何满足用户既要又要的需求？

可是，小核真的可以永远满足用户的复杂场景需求，达到一劳永逸？

NO，这仅仅是厂商的幻想而已。

当手机不断深入我们的生活，其多任务并行的需求越来越高：用户享受高清画质，高清屏幕就需要高GPU性能；用户拿手机拍照，强大的计算摄影就需要更高的算力。

结果，今天手机用户的日常应用场景，就连高性能、高功电的大核都满足不了；至于像微信之类的轻应用，也变得不那么简单：以往微信就只是收发信息，现在还要手机支付、看公众号、刷视频号、用小程序什么的，光靠小核真的能撑得住吗？

为了解决这个问题，一些芯片厂似乎逐渐变得偏执，变本加厉地把架构搞得异常复杂，变成“超大核+大核+小核”三丛架构。然而，也由于芯片公司愈来愈重视大核的研发工作，相对地就不太重视小核的研发。因此，近年小核技术迭代往往慢于大核；尽管小核整体仍然较为省电，但在同样功耗的环境下，大核不但性能更强，能源配置效率也在慢慢变好。

在这情况下，小核好比以往用小排量汽车拉货：虽然小车比较省油，但它拉货时跑得太慢、载货量少，不但影响了工作效果，也由于需要多次长时间来回，结果累计的耗油量，竟然比大核更大──换言之，小核从最初那个救世主，摇身一变成为拖旗舰手机大腿的软肋。

直至十年后的今天，联发科终于换了一种思路:化繁为简,把旗舰芯片上的小核全部砍掉，全变成大核；然后在大核身上做文章；进一步降低功耗，让人们看到芯片突破性能桎梏的可能。

性能提高了，更省电？

天玑 9300 芯片虽然沿用了以往的8 核心设计，但当中 4 个核心是超大核（编号 Cortex-X4），另外 4 个核心是大核（编号 Cortex-A720）的设计。而当中最特别是处，就是并没有像其他芯片公司一样，同时用上了性能低但较省电的小核心（编号 Cortex A520）。

你没看错，天玑旗舰非常果断地将小核一个不留地全部砍掉，只保留大核和超大核，并在这基础上进一步作出改良。对比只有 6 个高性能核心的同级对手来说，拥有 8 个高性能核心的天玑 9300，在性能上真的可算是遥遥领先。

从上图可见，它绝对是目前手机芯片里的性能天花板；但有趣的是，根据联发科公开的数据表示，尽管天玑 9300 性能比上一代快了 40％，但耗电量却少了 33%。性能提高了，反而更省电？这无疑颠覆了大众对手机芯片“性能愈强、功耗愈大”的传统认知。

到底天玑 9300 是怎样做到“性能愈强、功耗反而变小”？原理也很简单。我们刚才说过：现在即便是小型的手机任务，对性能也有较大的需求；旗舰芯片用小核跑这种“轻”任务，就像用小排量汽车去拉货一样没效率。但天玑 9300 却是选择用大货车去拉货，这其中的原理也比较好解释：尽管大货车比较耗油，但只要拉货拉得快，就可以更早回家休息。

对比以往，“小核”所代表的小车，由于在技术不及“大核”先进；它在拉货时往往是空车拉货、运到目的地后再空车回家，白白把汽油浪费在空载的路上。但大核有着“乱序执行”等更灵活、更先进的“货运”调度设计，要不就是一程车就完成任务，然后回家休息；要不就是来回都会带点私货，把每一口汽油都用在运货上，拉货变得更有效率，货车就更更快回家休息。

通过数据也可以看出，尽管这台“全大核”大货车单程的耗油量较高，但它也能能比“小核”这种低效的小车更快休息，累计耗油量反而比小车要低了（上图）。基于此，联发科才决定在旗舰上狠狠地对这枚欠缺效率的小核开刀，才能研发出天玑 9300 这枚颠覆传统性能和耗电量关系的手机芯片。

高能效比的另一关键：AI

所以砍掉旗舰芯片上的小核，就是手机产业的未来吗？是的，但也不全是。因为手机产业还要面对另一个很特殊的未来，就是人工智能。

众所周知，我们的手机里很早就引入了大量的人工智能应用，例如手机里的语音助手、相机里的高动态范围照片合成、各种应用里的推荐算法，也是人工智能技术在背后技撑着。因此，以往的手机芯片均加入了针对人工智能而设计人工智能处理器(APU)，让用户可以更快、更省电地获得人工智能的服务。

然而在去年年底，ChatGPT成为科技产业的焦点所在，大众均预计未来我们将可用到用到用更聪明的语音助手、更聪明的文字生成图片／视频能力、以及各种通过 AI 来实现的新功能。

然而，以往手机采用的人工智能，其实是 “分辨式人工智能”(Discriminative AI)，只能识别需求，却不能产出内容；但以 ChatGPT 为代表的新式人工智能，我们称之为“生成式人工智能”(Generative AI)，不仅能够智能识别需求，还能产生图文甚至是视频内容，两者在技术路线和规模上完全不同。

这些能跑生成式人工智能的模型，我们一般称之为“语言大模型”(Large Language Model, LLM)。它的最大特征，是拥有海量的参数；为了载入这海量的参数，必然对内存有着极高的需求。偏偏手机内存本来远比电脑要少，面对语言大模型在内存上的巨大需求，显得捉襟见肘。

当我们通过传统的手机芯片跑语言大模型，执行效率难免极低，速度自然较慢、当然也更为耗电。

因此，天玑 9300 加入了针对生成式人工智能而设计的第七代人工智能处理器 AP790。针对较为重要的整数运算和浮点运算作出改良，提高了 2 倍的性能、降低了 45％ 的功耗。它更内置了硬件级的生成式人工智能引擎，深度适配大模型进行算子加速，处理速度是上一代的 8 倍，1 秒内可让人工智能生成图片。

此外，我们需要知道，人工智能的参数愈大，语音助手的回应能力愈强，生成图画的速度也愈大。天玑 9300 更针对基于亿级参数大语言模型特性，开发了混合精度 INT4 量化技术，结合其内存硬件压缩技术，可以大幅减少大模型对终端内存的占用，支持最高可达 330 亿参数的 AI 大语言模型。

最后，人工智能可以在手机终端运行，不再经过云端传输信息，这实际上实现了从AI在云到AI在设备端的转变，人工智能能更便捷地响应用户的需求，而且隐私信息也不再上传云端，减少信息安全的风险。

所以，当天玑 9300 为生成式人工智能做了足够的优化，消费者才能在手机上体验到满血的ChatGPT，这样，我们就能在任何时候都有一个知心的语音助手，在任何地方也能让人工智能帮你发挥创意。

天玑 9300 的出现，证明了砍掉旗舰芯片上的小核是手机芯片的未来的一个方向，我们相信未来半导体产业，会逐渐朝着全大核方向发展，以往的大小核时代的市场格局或许会迎来改变。因为过去安卓手机阵营其中一个最大弱点，就是手机芯片性能比不上苹果。当未来安卓手机阵营的芯片获得巨大提升，在高端崛起的进程上，有了与苹果抗衡的基础。

在这基础下，当手机生态变得更丰富时，消费者自然是最终的受益者。可以预计未来消费者将可以享受到更好的手机服务，包括手机设备的效率提高，手机端的人工智能也将得到重大突破等，消费者既要又要的需求将会被满足。以至于，我们将不再需要对手机进行繁复的操作，单靠语音就能像科幻小说一样，进入科技世界之内。

而这一切的起点，可能就是从旗舰上砍掉这“小小小小”核开始。