
将5G基带集成到cpu有多难?意味着什么?
文/小伊评科技
首先先纠正题主的一个错误,同时也科普一个知识点,为解答这个问题做一个铺垫。
在手机当中,其中央处理器被称作SOC(System On a Chip)翻译成中文叫做系统级,是不是听起来比较怪?和我们平常在电脑上的叫法不一样,其实手机的SOC可以被当作是一个微型的主板,在这个“微型主板”上集成了了非常多重要的元器件,比如我们熟悉的CPU,GPU,NPU(AI芯片),基带芯片,IPS芯片等等。
所以说,题主所说的CPU和基带芯片其实是一个同级的关系,不存在谁集成谁的问题,他们都是被集成在手机SOC内部的同级芯片。
苹果A12芯片的内部结构图
5G集成进SOC为什么难?
第一个难点5G基带和性能之间的取舍问题。
一款芯片放大来看其实就是各种晶体管所构成的一个微观世界,而一款手机芯片晶体管的数量和手机性能是呈正相关的关系,也就是晶体管数量越多处理器整体的性能就越强。每一次的制程升级本质上就是为了在单位面积下能够容纳下更多的晶体管,从而提高处理器的性能降低功耗。
显微镜下的处理器内部世界
而5G基带由于其特殊性,相比于4G基带性能要强得多,所以就需要更多数量的晶体管来支持,然而一款SOC中晶体管数量是相对恒定的,给了基带芯片更多的晶体管势必就需要缩减其他芯片的晶体管数量,而以目前的制程工艺条件来说,还不具备在内置5G基带的同时大幅提高芯片性能的实力,这就是目前的一个矛盾点。
就比如这次内置5G基带芯片的麒麟990,其晶体管数量是103亿,相比于麒麟980的69亿晶体管,数量足足提升了50%。然而,麒麟990在CPU以及GPU方面的性能提升则基本上只有20%左右,也就意味着绝大多数的晶体管都被5G基带所占据。到底是要性能还是要内置5G基带,这成为了每一个芯片厂商都要考虑的问题。
另外一点那就是5G基带的功耗问题,
所以说集成5G基带并不难,难就难在如何去找平衡,毕竟基带和CPU/GPU性能都同等重要。麒麟990为什么强,就是因为在内置5G基带芯片的基础上还能获得一部分性能提升,这绝对值得我们喝彩了。
end 希望可以帮到你
很高兴能够看到和回答这个问题!
其实,5G通信基带应该集成在soc中,因为集成基带有很多优点:省电、降温、减少空间。这三个因素是相互关联的比如,两个芯片比一个芯片耗电和发热多,而一个芯片比两个芯片少占用空间,具有低功耗、少发热的优势,更不用说减少.芯片占用的空间是更好的散热系统设计。
虽然大家都知道在SOS中集成5G基带是很有用的,但这取决于现有的技术和芯片设计。
下图是手机芯片内部主要组成图。
在未来一段时间内,5G基带的***将继续存在。当然,随着5nm电制造技术的临近,集成5G核心区即将全面普及。
每次升级过程中基本上都会***用更多单位面积的晶体管,从而提高处理器的性能,降低其功耗,在内部世界中,显微镜下是处理器,而5G是基带,由于其特殊性,其性能比4G主频要高很多,需要更多的晶体管来支持。但是,Soc中晶体管的数量相对稳定,使得基带的成本较高,增加晶体管的数量必然会减少其他晶体管的数量。而这次,比如56中的990芯片。”华为海思麒麟晶体管的数量是103亿个。”华为海思麒麟”晶体管相比99亿美元增长了50%。下图所示的华为海思麒麟990芯片是世界上首款5G集成基带芯片。
990芯片上的转发器数量是10.5G,从99亿增加到了10.5G。不过,”华为海思麒麟990”的运行性能在处理器和GPU整体上提升了20%左右。
由于毫米波段功耗明显高于4G平均波数,这也导致5G核心频段的功率损耗几乎是4G核心频段的3倍。如果将5G基带集成到sOc中,势必会增加处理器。
因此,芯片设计者在设计芯片时应考虑到这一点。毕竟大量的实验表明,廉价的SOC并不被消费者认可,比如著名的高通骁***10处理器,就是因为发热量大坑了很多手机厂商。目前5G功耗方面也是一个需要解决的问题。
目前,7nm半导体技术仍然难以将5G核心频率和处理器集成到单一芯片中。否则,会议微片将严重影响一个好的手机产品和空间设计.需要看到中国满足mate20x56模式,设计要求应降低电池容量。因此,未来将需要5纳米甚至2.5g的基底面积,这是很复杂的,消耗了大量的热量提供了散热,很难将基底面积完美地集成到处理器中去,而功耗很好地控制,这将需要很长的时间来完成。
5G终端功率是4G的5倍以上,但这就提出了如何平衡功耗和系统散热的问题。
因此,在芯片的设计上,一方面要通过改进技术,另一方面要通过实施芯片方案来增加电池容量和充电,快速增加功能.5G芯片的开发是一个复杂的过程。除了长期的投入,还需要软件、硬件、测试、多媒体等各方面工程师的合作。这不仅考验着工程师和研发人员的实力,也考验看水晶厂商的竞争力。
集成基带其实就是将不同的晶体管小型化,其数量与手机特性有关,即整体晶体管特性越高,每次升级过程中基本都能让更多的晶体管装进单位面积,从而提高处理器性能,降低处理器功耗。5G-主频比4G-主频更特殊,所以需要更多的晶体管来支持。
不过随着科技的发展,世界各大芯片设计厂商已经实现了集成5G基带,未来,会有越来越多的智能手机将会搭载5G集成基带。所以大家不要太过担心,集成5G基带并不难,难就难在如何去找平衡,毕竟基带和CPU/GPU性能都同等重要。
以上便是我的一些见解和回答,可能不能如您所愿,但我真心希望能够对您有所帮助!不清楚的地方您还可以关注我的头条号“每日精彩科技”我将竭尽所知帮助您!
码字不易,感觉写的还行的话,还请点个赞哦!