王汶庚

摘要：手机行业在飞速发展的信息科学技术推动下正经历着一场惊天动地的变革。4G遍布日常生活的各个角落，5G也紧随其后。这将对全球手机智能芯片行业的竞争格局会产生影响。芯片属于手机的重要核心部件，是手机展现多种功能的硬件保证。因此，本文深入论述了手机芯片的发展进程，并探讨了手机芯片未来的发展前景。

关键词：手机芯片;发展进程;发展前景

电子芯片是指内部带有新型半导体器件的一种小型硅片，具有体积小巧、寿命超长、性能优良等诸多优点。手机芯片是电子芯片的一个重要构成部分，是内部核心零件之一。因为手机上的所有功能大多都是依靠芯片来完成的。如果手机没有芯片，就像是人体失去了大脑和心脏。另外相关主要参数就好比医疗器械给病人打印的检验单上的数据，可以清楚明了地反映手机整体的情况，若手机发展想大步向前必须先从芯片入手。本文详细介绍了手机芯片的各个关键组成部分，并结合电子微电路发展现况探讨了其未来发展前景。

一、芯片发展现状

移动芯片可以说是微型电子器件的绝佳应用领域，有着非常良好的发展前景。从通信芯片来讲，近几年来增长趋势日益明显，截至到2013年中，其数量就突破了11亿片。而随着长期演进技术商业用途层面的发展，长期演进技术就是我们常说的LTE俗称3.9G。多网并行的情形使得能够支持多个网络频段并能够支持多种通讯模式渐渐变为通信芯片发展的主要前提条件，高通公司曾是此行业的领航人，它早在2012 年就推出了涵盖所有移动通信模式的基带芯片，与此同时对多模多频的研究更是用心，所以具备了其他许多芯片生产厂家所不具备的优势。2014年对中国台湾联发科技股份有限公司来说是不平凡的一年，它官方发布了真八核处理器。它的名字叫作MT6595，名字响彻云霄，因为它是全球第一款真正意义上做到支持4G LTE的处理器。华为公司之所以作为国内研发芯片界实力最强的企业，是因为让国人用上了完完全全真正属于自己的芯片。“麒麟芯”一词红遍大江南北，同时震惊全球。华为海思可谓一鸣惊人。其采用特殊制作的基帶，能够支持多个网络标准，刷新了理论下载和上传速率的历史新高。如今应用处理芯片也是十分火热，可谓多家必争之物。应用处理芯片也开始分为了两种不同的升级模式：一种是进一步提高多核复用的程度，多核处理器采用划分任务的战略，由于工作时利用的执行内核数量较多，所以在短时间内可以完成更多的任务。其中MTK和三星公司研制的八核芯片可以被称作此类典型;另外一种是集中提高单个核的运算处理能力来提升整体性能，具有代表性的是苹果公司的64位ARM架构芯片。如今这两种升级模式都已经得到了诸多厂家的支持，但是从现实生活中的用户体验以及X86架构发展的实际状况来说，后者所带来的实际效果更让使用者满意。无论是八核共同调度或者64位架构应用处理芯片，都要获得API接口和上层操作系统的支持，这将大大提高设计难度。

二、手机芯片主要组成部分分析

1.高端操作系统与软件处理器（AP）

到目前为止，市场上主流的AP芯片主要是由CPU与GPU两部分构成。CPU一般是针对软件指令来执行所需要的操作，运行和使用者交互相关的软件应用，CPU实际性能高低会直接影响应用软件的执行效率和运行速度;GPU主要是对图形图像进行加工处理，将加工之后的数据信息呈现在屏幕上，GPU的性能在很大程度上影响了使用者体验游戏或者播放视频时的速度与质量。

2.中央处理单元（CPU）

CPU于整个手机而言，就好比人体中的大脑，是不可或缺的一部分。这颗特别的“大脑”不仅负责全部运算处理还是整体的调控中心。内核数量、架构样式这两方面主要影响着CPU的性能，最直接的方法就是通过增强“大脑”来提升运行速度，与此同时还可以提高同时运行多个程序的稳定性。结构级别越高则相应性能越强。手机主频决定了手机的计算处理速度，因为主频参数和运行速度呈正比关系，但相对主频越高的手机，其耗电量也就越大。当今大部分智能手机都是Cortex-A53 架构。因为它是综合性能最高的架构，而Cortex-A57 的性能相比其更胜一筹，性能之所以强大是因为其设计理念更为复杂繁琐且创造过程较为缓慢而且发热严重问题有待解决。从2016年就开始被 Cortex-A72 所取代，此两种架构一般是应用在高清影像处理这类需求较大的电子设备中，通常可以与A53内核一起组成大小混合架构。如今绝大部分CPU需要进阶精简指令集机器授权，授权一般有两种途径：一种是 ARM 公司把 CPU设计源代码以及使用授权直接给予其他商家;另一种是通过直接合法购买ARM公司所设计的产物。加以利用进而使得自己产品提前上市。

2.3 多媒体或绘图处理器的手机核心芯片（GPU）

GPU即是图形处理器，一般负责图形图像的数据运算处理。大部分手机的 GPU 提供商一般都是ARM、Imagination、高通以及英伟达公司。Imagination生产的 Power VR GPU 属于明星级高端产品，例如苹果公司、英特尔公司都在使用，普通大众所熟知的即是iPhone智能手机和iPad平板电脑。高通公司生产的专属 Adreno 只能够适用于高通的SOC，其中涵盖了近年来较为知名的 Adreno400 和 500 系列。英伟达公司属于 PC 时代下独占鳌头的霸主，依靠其自身多年的丰富制作经验，在研究发展方面取得了令人可望不可及的佳绩，然而从Tegre K1 之后英伟达公司便宣布舍弃手机市场，随着近年来工艺水平的不断提升，可能在未来会从桌面级GPU 简化之后辅助 Tegra。

三、手机芯片发展前景分析

我们知道，芯片技术在移动通信的未来发展中起决定性作用。在以往的3G 时代，芯片厂商就开始了异常激烈的市场资源竞争，而在未来的移动通信发展中，谁如果能够设计出主导市场的芯片，谁就能够获得生存与发展的广阔空间。4G 和 5G 芯片设计必须要严格遵循以下原则：在满足功能的基础上使成本的最低化，这样一来就要求了众多设计生产厂家再进一步优化设计结构，努力提升芯片运行处理效率，适当增加新颖功能并且能够支持多种通信协议。

现阶段发展前景比较好的技术有统一寻址 以及CPU、GPU 异构计算。从理论上而言，CPU 具备更大缓存，更适合应对较为复杂的逻辑计算，而GPU具备更多处理单元，拥有并行计算的功能，如果将二者的优点充分结合起来，处理器的综合性能将会有一个质的飞跃。在 X86 架构中，AMD 早在多年前就开始了相关研究，其APU 体现出了超越同级别英特尔处理器的优越性能。同时 ivviK5手机装载了和PC 相类似的独立显卡，从工艺上有了明显的进步，为手机加上和 PC 同类结构的 GPU 也即将到来！

参考文献

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[2] 陈全 . 浅析我国智能手机芯片行业的发展困境和趋势[J].移动信息，2015，34（06）：57-58.

[3]曹荣祥.试析手机基带芯片的低功耗研究及设计 [J]. 电子世界，2015（15）：189190.

（作者单位：邹平市第一中学）