手机硬件的下一步的发展方向在哪？ - 终端商讨论区 - 通信人家园 - Powered by Discuz!
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Chunlin Zhang
Sep 25, 2012, 4:43:26 AM9/25/12
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http://bbs.c114.net/forum.php?mod=viewthread&tid=652393&page=1&extra=#pid6969754
手机硬件十年来一直发展缓慢，2003年前后，微软推出了smartphone，手机开始堆硬件。
2007年，苹果手机的出现大大加快了堆硬件的速度，安卓的跟进更是让堆硬件登峰造极。
2007年的iphone，CPU性能相当于早期的奔腾2，屏幕连VGA都没有达到
2012年，四核环蛇核心已经追近双核的Ahtlon64和酷睿，屏幕即将达到1080P，显卡性能也向第二代游戏机的水平挺进。
PC走了10年的硬件升级道路，智能手机5年就走完了。手机硬件发展到头了吗？以后再没有硬件差异化了吗？
从现在的一些趋势看，似乎还有差一点点，让我们来展望一下未来手机硬件的发展方向
一、处理器
手机处理器目前的总体性能已经过剩，四核心处理器得到软件的支持不好，也没有杀手级的应用推动四核甚至八核，16核。除了跑分软件和超高清视频的软解压，很少应用需要四核全开。这个PC遇到的瓶颈是一样的。
未来真正影响到体验速度的是单核心的性能，就是说，单个核心性能无论如何提高都是不过分。无论是主频提升还是单位效能提升，都可以带来更流畅的体验。
苹果5自己设计了新的架构，用1Ghz的主频达到了A9核心1.5Ghz左右才有的理论性能，也只用了双核没有用四核。对A6核心的猜测很多，有人猜是像高通一样介于A9和A15之间，但是从一般经验看，A15走的高频长流水线路线，和A6的表现并不吻合，A6更像是缩短流水线，或者大幅提高分支预测性能的A9改进版。而不是A9和A15的混合体。
intel发布了2.0ghz的手机用ATOM，不过做为后来者，兼容性和性能都被打了折扣。但是核心没有进步靠工艺优势拉高频率也是提升单核心性能的有效手段。
从苹果A6、高通环蛇和intel的处理器来看，内存接口的带宽越来越受到重视，从体验看，无论是windows还是安卓、IOS，处理器达到一定水平，内存和IO的瓶颈更明显，它们的提升对速度和流畅的体验影响更大。
所以，未来优秀的处理器，核心数增加意义不大，而单核心效能和内存带宽会越来越被重视，拉高主频，改变ARM的标准核心，缩短流水线增加执行单元，改进分支预测算法、超出ARM标准指令集推出自己的高效能新指令集都有可能出现。
性能需求无止境，但是核心数到了一定程度就不会再往上堆了。
二、内存
受到功耗和成本的限制，现在手机的内存带宽还比较低，32bit还有，64bit主流，128bit算高性能，而电脑早在10年前就是128bit了。手机还是DDR2为主流，电脑显卡早就用上GDDR5了，而手机的显卡集成在SOC里面，同样需要系统内存，内存性能往往成为GPU型性能的瓶颈，为什么手机不能用快一点的内存。
所以，未来手机的内存会向今天的电脑和显卡发展，更多通道、更快频率、更先进的规格会成为发展方向，受到功耗的显示，频率会有限制。
三、GPU
手机的GPU发展和电脑很类似，几代产品之后，就进入了堆执行单元的竞赛，谁塞的多谁频率高，谁性能强大。标准有公开的。只是受制于功耗不能堆太多频率提太高。其实，游戏性、画面品质很大程度依赖于编程。用资源很多的3d游戏未必是好玩的游戏。而手机的屏幕和外形限制注定它只是便携游戏机，而不是桌面游戏主机。
所以GPU会跟着摩尔定律发展，不会有什么突破性的东西。
四、屏幕
受到人类手掌大小，和手机使用环境的限制，5寸左右的1080P屏幕基本到头了。尺寸和分辨率再提升意义不大。电脑发展到22寸、24寸以后，30寸没有成为主流，桌面大小限制死了。手机也一样。手机的限制是手掌大小。
但是效果上手机屏幕还有很大发展余地，LCD屏幕，目前主流色域还是72%的NTSC，100%的产品还没有普及。对比度还是1000：1左右的水平，比OLED理论上可以无限大也有很大差异，还有一个发展点是降低功耗，4.5寸的屏幕，在亮度最高的情况下，耗电远远大于四核处理器，成为限制手机续航的主要敌人。现在要推出的RGBW排列屏幕其实就是为了功耗的努力。
OLED屏幕效果理论上远好于LCD，但是技术还不成熟，最强的三星一样受制于不同颜色OLED材料的发光效率和寿命，产品偏色而不敢调节。因为工艺极限，做不到LCD的高PPI，虽然三星在NOTEII做了很多努力改进这个问题，效果如何还要时间验证。此外，OLED在显示浅色画面时，功耗比LCD还高，对手机续航也是大问题。
所以，以后LCD的发展方向是提升色域、对比度、降低功耗，OLED的发展方向是提高PPI，寿命、提高OLED材料的发光效率，降低功耗。
五、摄像头
手机摄像头受到体积制约，800万的1/3.2规格维持很长时间了，单个像素1.4um也很难突破，因为追求更高像素，面积不变只会让画质更烂。其实这个1.4um能有不错的画质也是BSI技术的功劳。
从基础技术看，索尼推出了层叠式CMOS，可以进一步加大同样面积感光元件的效率，也许成熟后，1.1um也会有不错的画质。
其实从日常拍摄、记录生活的实用角度来说，800万像素1/3.2寸BSI在镜头品质合格的情况下够用了。但是对于追求画质的小众发烧用户而言，还有更高的要求。
诺基亚在拍摄方面做了很多尝试，808尝试了大感光元件，并且由卡尔蔡司实验室研发出了能装进手机的配套镜头。在920上尝试了光学防抖，对高感也做了尝试，试图在低光下求的更好的效果。
但是受制于诺基亚自身的产业链，它没有索尼的新技术BSI CMOS。PUERVIEW是个很好的技术，但是诺基亚没有能力把它用到视频上，其实对于照片来说，Pureview的活后期电脑也能做。而视频才是PUERVIEW技术的用武之地。
现在手机也好，相机也好，拍摄视频只能用到CMOS上一点点面积，1080p只有200万像素，总面积只有单位像素面积乘以像素数那么大，再大的底也无用武之地。如果能用上Pureview 技术，把CMOS面积用足，808只有1/1.2寸大小的CMOS，足以超越5DmarkII，因为5DmarkII 只用了1/10的面积拍摄视频。
可能的话，未来理想的手机摄像头是1寸的索尼层叠式CMOS，加上诺基亚808镜头的改进版，加上920的光学防抖技术，视频用Pureview技术提高CMOS的利用率。
而大众产品会停留在1/3.2，像素会有提升，但是进步不会那么快了。
六、闪存
闪存其实可说的不多，速度更快、容量更大，人类对储存的需求永无止境。软件会越来越大，音乐会有24bit、192K的wav原生，视频过了1080P，还有2160P。总之，新东西、高品质的东西都是空间杀手。只有供给就会有人用。
七、触摸屏
触摸屏一体化是趋势，无论是oncell还是incell，以后显示屏幕、保护玻璃、触摸屏只用一块玻璃也是正常的，新的感应技术其实早就有了，没有量产而已。体验越来越好是必然的。
八、无线连接
4G已经到了瓶颈，3g+以后就没有杀手级应用需要那么大的带宽了。4g以后再加带宽的意义在哪还需要技术发展来解答。其实苹果iphone出现之前，3G的高带宽都没有用武之地，wap网页，edge足够了。
蓝牙会倾向于低功耗，数据传输功能会逐渐被wifi直连取代、nfc随着产业链的完善会得到发展成为标配。
九、3D技术
裸眼3D严重影响屏幕的PPi，但是400多PPi的屏幕普及后将不是问题，摄像头到了瓶颈后，双摄像头3D拍摄可以成为一个卖点。3D视频的效果还是很明显的。但是这个是小众的玩具，不会出现在所有机型上。
十、电池技术
革命性的电池技术，喊了10多年，只见论文不见产品。能看到产品的就是安全性好一点的锂聚合物电池，提高电池电压是加大电量的一个办法，LG做了尝试。不过随着结构设计的进步和电池屏幕的加大、工艺的发展，手机已经可以给电池留出更大的空间。小米2有3000mzh的厚电、OPPO t29做到了3150mah可更换、razr maxx做到了3300mah，innos d9做到了4160mah可更换，传说还有厂商要做4800mah的手机。
其实，尽管智能手机的耗电在加大，但是那是高强度应用的时候，待机功耗并没有增加很大，而结构设计带来的电容容量进步事实上提升了轻度用户的续航时间。razr maxx事实远比当年的诺基亚的7710耐用，尽管7710更大更厚重。
2007年，苹果手机的出现大大加快了堆硬件的速度，安卓的跟进更是让堆硬件登峰造极。
2007年的iphone，CPU性能相当于早期的奔腾2，屏幕连VGA都没有达到
2012年，四核环蛇核心已经追近双核的Ahtlon64和酷睿，屏幕即将达到1080P，显卡性能也向第二代游戏机的水平挺进。
PC走了10年的硬件升级道路，智能手机5年就走完了。手机硬件发展到头了吗？以后再没有硬件差异化了吗？
从现在的一些趋势看，似乎还有差一点点，让我们来展望一下未来手机硬件的发展方向
一、处理器
手机处理器目前的总体性能已经过剩，四核心处理器得到软件的支持不好，也没有杀手级的应用推动四核甚至八核，16核。除了跑分软件和超高清视频的软解压，很少应用需要四核全开。这个PC遇到的瓶颈是一样的。
未来真正影响到体验速度的是单核心的性能，就是说，单个核心性能无论如何提高都是不过分。无论是主频提升还是单位效能提升，都可以带来更流畅的体验。
苹果5自己设计了新的架构，用1Ghz的主频达到了A9核心1.5Ghz左右才有的理论性能，也只用了双核没有用四核。对A6核心的猜测很多，有人猜是像高通一样介于A9和A15之间，但是从一般经验看，A15走的高频长流水线路线，和A6的表现并不吻合，A6更像是缩短流水线，或者大幅提高分支预测性能的A9改进版。而不是A9和A15的混合体。
intel发布了2.0ghz的手机用ATOM，不过做为后来者，兼容性和性能都被打了折扣。但是核心没有进步靠工艺优势拉高频率也是提升单核心性能的有效手段。
从苹果A6、高通环蛇和intel的处理器来看，内存接口的带宽越来越受到重视，从体验看，无论是windows还是安卓、IOS，处理器达到一定水平，内存和IO的瓶颈更明显，它们的提升对速度和流畅的体验影响更大。
所以，未来优秀的处理器，核心数增加意义不大，而单核心效能和内存带宽会越来越被重视，拉高主频，改变ARM的标准核心，缩短流水线增加执行单元，改进分支预测算法、超出ARM标准指令集推出自己的高效能新指令集都有可能出现。
性能需求无止境，但是核心数到了一定程度就不会再往上堆了。
二、内存
受到功耗和成本的限制，现在手机的内存带宽还比较低，32bit还有，64bit主流，128bit算高性能，而电脑早在10年前就是128bit了。手机还是DDR2为主流，电脑显卡早就用上GDDR5了，而手机的显卡集成在SOC里面，同样需要系统内存，内存性能往往成为GPU型性能的瓶颈，为什么手机不能用快一点的内存。
所以，未来手机的内存会向今天的电脑和显卡发展，更多通道、更快频率、更先进的规格会成为发展方向，受到功耗的显示，频率会有限制。
三、GPU
手机的GPU发展和电脑很类似，几代产品之后，就进入了堆执行单元的竞赛，谁塞的多谁频率高，谁性能强大。标准有公开的。只是受制于功耗不能堆太多频率提太高。其实，游戏性、画面品质很大程度依赖于编程。用资源很多的3d游戏未必是好玩的游戏。而手机的屏幕和外形限制注定它只是便携游戏机，而不是桌面游戏主机。
所以GPU会跟着摩尔定律发展，不会有什么突破性的东西。
四、屏幕
受到人类手掌大小，和手机使用环境的限制，5寸左右的1080P屏幕基本到头了。尺寸和分辨率再提升意义不大。电脑发展到22寸、24寸以后，30寸没有成为主流，桌面大小限制死了。手机也一样。手机的限制是手掌大小。
但是效果上手机屏幕还有很大发展余地，LCD屏幕，目前主流色域还是72%的NTSC，100%的产品还没有普及。对比度还是1000：1左右的水平，比OLED理论上可以无限大也有很大差异，还有一个发展点是降低功耗，4.5寸的屏幕，在亮度最高的情况下，耗电远远大于四核处理器，成为限制手机续航的主要敌人。现在要推出的RGBW排列屏幕其实就是为了功耗的努力。
OLED屏幕效果理论上远好于LCD，但是技术还不成熟，最强的三星一样受制于不同颜色OLED材料的发光效率和寿命，产品偏色而不敢调节。因为工艺极限，做不到LCD的高PPI，虽然三星在NOTEII做了很多努力改进这个问题，效果如何还要时间验证。此外，OLED在显示浅色画面时，功耗比LCD还高，对手机续航也是大问题。
所以，以后LCD的发展方向是提升色域、对比度、降低功耗，OLED的发展方向是提高PPI，寿命、提高OLED材料的发光效率，降低功耗。
五、摄像头
手机摄像头受到体积制约，800万的1/3.2规格维持很长时间了，单个像素1.4um也很难突破，因为追求更高像素，面积不变只会让画质更烂。其实这个1.4um能有不错的画质也是BSI技术的功劳。
从基础技术看，索尼推出了层叠式CMOS，可以进一步加大同样面积感光元件的效率，也许成熟后，1.1um也会有不错的画质。
其实从日常拍摄、记录生活的实用角度来说，800万像素1/3.2寸BSI在镜头品质合格的情况下够用了。但是对于追求画质的小众发烧用户而言，还有更高的要求。
诺基亚在拍摄方面做了很多尝试，808尝试了大感光元件，并且由卡尔蔡司实验室研发出了能装进手机的配套镜头。在920上尝试了光学防抖，对高感也做了尝试，试图在低光下求的更好的效果。
但是受制于诺基亚自身的产业链，它没有索尼的新技术BSI CMOS。PUERVIEW是个很好的技术，但是诺基亚没有能力把它用到视频上，其实对于照片来说，Pureview的活后期电脑也能做。而视频才是PUERVIEW技术的用武之地。
现在手机也好，相机也好，拍摄视频只能用到CMOS上一点点面积，1080p只有200万像素，总面积只有单位像素面积乘以像素数那么大，再大的底也无用武之地。如果能用上Pureview 技术，把CMOS面积用足，808只有1/1.2寸大小的CMOS，足以超越5DmarkII，因为5DmarkII 只用了1/10的面积拍摄视频。
可能的话，未来理想的手机摄像头是1寸的索尼层叠式CMOS，加上诺基亚808镜头的改进版，加上920的光学防抖技术，视频用Pureview技术提高CMOS的利用率。
而大众产品会停留在1/3.2，像素会有提升，但是进步不会那么快了。
六、闪存
闪存其实可说的不多，速度更快、容量更大，人类对储存的需求永无止境。软件会越来越大，音乐会有24bit、192K的wav原生，视频过了1080P，还有2160P。总之，新东西、高品质的东西都是空间杀手。只有供给就会有人用。
七、触摸屏
触摸屏一体化是趋势，无论是oncell还是incell，以后显示屏幕、保护玻璃、触摸屏只用一块玻璃也是正常的，新的感应技术其实早就有了，没有量产而已。体验越来越好是必然的。
八、无线连接
4G已经到了瓶颈，3g+以后就没有杀手级应用需要那么大的带宽了。4g以后再加带宽的意义在哪还需要技术发展来解答。其实苹果iphone出现之前，3G的高带宽都没有用武之地，wap网页，edge足够了。
蓝牙会倾向于低功耗，数据传输功能会逐渐被wifi直连取代、nfc随着产业链的完善会得到发展成为标配。
九、3D技术
裸眼3D严重影响屏幕的PPi，但是400多PPi的屏幕普及后将不是问题，摄像头到了瓶颈后，双摄像头3D拍摄可以成为一个卖点。3D视频的效果还是很明显的。但是这个是小众的玩具，不会出现在所有机型上。
十、电池技术
革命性的电池技术，喊了10多年，只见论文不见产品。能看到产品的就是安全性好一点的锂聚合物电池，提高电池电压是加大电量的一个办法，LG做了尝试。不过随着结构设计的进步和电池屏幕的加大、工艺的发展，手机已经可以给电池留出更大的空间。小米2有3000mzh的厚电、OPPO t29做到了3150mah可更换、razr maxx做到了3300mah，innos d9做到了4160mah可更换，传说还有厂商要做4800mah的手机。
其实，尽管智能手机的耗电在加大，但是那是高强度应用的时候，待机功耗并没有增加很大，而结构设计带来的电容容量进步事实上提升了轻度用户的续航时间。razr maxx事实远比当年的诺基亚的7710耐用，尽管7710更大更厚重。
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