小米做手机处理器除了靠情怀，最重要的还是需要技术，对于流片失败，笔者认为情有可原，毕竟研发手机处理器的难度很高，不是一下子就能成功。目前国内仅有华为能研制中高端的手机处理器，即便国外也仅有数家能造出，这是一个典型的深水区，难度系数高，小米挑战的勇气就值得鼓舞。

众所周知，手机处理器是最常见也是最重要的一种处理器，它的重要性不言而喻。对于很多忠实的小米粉丝而言，它们迫切地希望国产处理器能替代部分的国外处理器，这也是小米坚决地研发澎湃处理器的关键原因。

近日，有网友爆料，小米自主研发的处理器澎湃S2多次流片失败，让米粉们揪心了一把，担心国产的处理器又不行了。据小米公司产品总监王腾在微博回答网友提问时表示，小米自研澎湃系列处理器仍在做，流片失败属于正常现象。

前不久，小米新媒体高级工程师邹师傅也曾经表态称，小米澎湃处理器还在继续进行，请给小米一些时间。据悉，2018年2月，小米推出了首款搭载自主处理器澎湃S1的智能手机产品小米5C，引起了业内的广泛关注，当然我们得承认这款处理器离澎湃S1与高通、华为的麒麟等有很大的性能差距，只能应用在低端手机上。

虽然搭载澎湃S1处理器的小米5C出货量不大，但是这是小米试水处理器的第一款产品，意义重大。据笔者了解到，澎湃S2将搭载在小米6C和8C上，这款手机定位中端，小米将不再只是做低端手机处理器。澎湃S2由台积电制造生产，采用16nm制程工艺，八核五模架构设计，性能将会和骁龙660持平，有一定的市场竞争力。

小米做手机处理器除了靠情怀，最重要的还是需要技术，对于流片失败，笔者认为情有可原，毕竟研发手机处理器的难度很高，不是一下子就能成功。目前国内仅有华为能研制中高端的手机处理器，即便国外也仅有数家能造出，这是一个典型的深水区，难度系数高，小米挑战的勇气就值得鼓舞。

手机处理器的发展史

说到当今的主流手机处理器，必须提到几家主要的厂商，德州仪器、高通和苹果都是其中的佼佼者，虽然这些处理器定位高端，但它们也离不开ARM，因为主流手机处理器大多数是以ARM构架设计的。中国的华为麒麟处理器人尽皆知，但是华为研究手机处理器十几年了，知道现在的麒麟980处理器，它在性能上才超越高通，也是一步步走过来的、联发科也是拥有多年手机处理器的经验，但是目前它的处理器定位在中低端，也还有很多技术需要去突破。

提到手机处理器，必须要说到的就是爱立信、诺基亚和摩托罗拉，尽管它们都不是现在的主流手机品牌，但它们带我们走进了智能手机时代。因为爱立信、摩托罗拉和诺基亚研制了世界上的第一批智能手机，摩托罗拉在2000年生产了一款叫天拓A6188的手机，它是全球第一部具有触摸屏的PDA手机，A6188采用了摩托罗拉自主研发的龙珠16MHz CPU，带我们进入了智能手机处理器时代。据了解，龙珠16MHz CPU是第一款在智能手机上运用的处理器，虽然只有16MHz，但它为以后的智能手机处理器奠定了基础，有着里程碑的意义。

大家对英特尔的印象是电脑处理器其实英特尔也曾推出手机处理器。从英特尔的第一款PXA210上市，以其高主频、对3D效果很好的处理，赢得了不少厂商的青睐，此后的产品在主频和处理能力上也一直提升，但由于英特尔的芯片做工较高，相应的价格也比同期产品要高很多，耗电量也更大，所以市场反响也并不好，后来英特尔赌气将Xscale卖给了Marvell，不做手机处理器了。

在1985年7月，7个行业资深高管聚集到了Irwin Jacobs博士圣地亚哥的家讨论一个想法。这些梦想家们—Franklin Antonio、Adelia Coffman、Andrew Cohen、Klein Gilhousen、Irwin Jacobs、Andrew Viterbi和Harvey White—决定他们想要构建“高质量通信”并制定了一个计划，这个计划最后演变为通信行业最伟大的创业成功故事之一：高通公司。

高通从名字看来并不像德州仪器、英特尔那么响亮，可在智能手机玩家中，高通收到青睐的程度远远高于前两者。高通公司的手机芯片组主要包括Mobile Station Modems(MSM芯片组)、单芯片（QSC）以及Snapdragon平台。能够兼容各种智能系统，我们在各厂商的主流智能手机中都能发现其身影，高通CPU的特点是性能表现出色，多媒体解析能力强，能根据不同定位的手机，推出为经济型、多媒体性、增强型和融合型四种不同的芯片。同时高通的CPU芯片是首个能够兼容Android系统的，所以一下占据了Android手机CPU的半壁江山，Android是未来智能系统的大势所趋，高通就如同给这准备腾飞的Android加上了翅膀，前景一片光明。

手机处理器能大行其道，离不开NVIDIA的贡献。在上世纪末，三星和NVIDIA合作推出Tegra平台，三星自身的高效处理性及NVIDIA对多媒体性能的处理将完美的结合在一起，由此也看出三星对于手机CPU市场的重视。与三星合作的NVIDIA一样不可小视，在PC显卡芯片上NVIDIA一直是所有发烧友们的不二选择，强大的多媒体解析能力给了NVIDIA在手机方面有更大的空间，因为如今的手机系统已经越来越重视对多媒体的表现能力，这时NVIDIA的介入必将给手机多媒体能力带来质的的飞跃。

如今的手机对视频最高处理能力是4K，今后很可能就是8K乃至更高。近日，包括德州仪器、英特尔等都最出了主频高达1GHz的CPU，在搭载高通生产主频为1GHz的TG01上市后，高通还要发布主频为1.3GHz的QSD8650A芯片组，在未来CPU的主频将会越来越高，兼容能力和运行能力也会越来越强，搭配的功能也将会更多。

手机处理器的研发难度在哪？

手机处理器研发难度是多方面的，从它涉及的几大主要技术就可以看出来。

一、手机处理器架构

架构是处理器的基础，对于处理器的整体性能起到决定性的作用，不同架构的处理器在相同主频下，性能差距可以达到2-5倍，这可见架构的重要性。那么什么是架构呢？架构就像是一座建筑的结构设计部分，而处理器就相当于一个完整的建筑，只有有了稳定的结构作为基础，才能建造出各式各样的房子。换句话说，架构只相当于一座建筑的框架，至于最后建造出来的房子长什么样，舒适度如何，就是由处理器厂商自己决定了。

不过有一点需要说明，假如结构的设计值是10层，总户数上限是100户，那么最后建好的房子的相关参数也只能在这个范围内，不能超过原结构设计值。这也就是说，采用相同架构的处理器，其性能已基本锁定在一定的范围内，不会有大的突破。所以，看处理器的性能要先看架构。目前，手机处理器的架构主要有ARM和Intel X 86两大类。

众所周知：Intelx86架构在PC中占据着无法撼动的霸主地位，包括Intel主要的竞争对手XAMD在内，都是使用的X86架构，然而在手机处理器领域，X86只能算是初出茅庐的小生，虽然潜力无限，但至今还没有一款采用X86架构的手机上市。 ARM架构处理器在手机处理器领域占有约90％的市场份额，处于绝对的垄断地位，其芯片标注如图1所示。目前，主流的处理器芯片厂商几乎都是采用了ARM架构，如高通、德州仪器、英伟达、三星及苹果等。

ARM 是微处理器行业的一家知名企业，公司成立于英国剑桥，主要出楼芯片设计技术。该公司开发了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器及其相关技术及软件，广泛用于消费／教育类多媒体、DSP（数字信号处理）和移动式设备中。近年来，由于手机制造行业的快速发展，ARM架构处理器出货量呈现爆炸式增长，迅速占领了全球手机约90％的市场份额。

目前，千元级的低端智能手机或者很多低价的国产手机处理器多采用比较陈旧的ARM 11架构，如德州仪器OMAP2420/2420主频为330MHz）以及高通MSM7225/7227（主频为528MHz -800MHz）和MTK的一些处理器，而高通MSM7227A采用的Cortex-A5架构实际上也是属于这一级别，代表机型为最近新上市的HTC T328w手机。现在主流的中高端手机处理器基本上都采用了ARM Cortex-A8架构，工作频率在60OMH：以上，很多已超过1 GHz，并能在较宽的频率范围内调节。在同频下，ARMCortex-A8架构比ARM11架构性能提升3倍以上，而功耗却大大降低。

采用ARM Cortex-A8架构的处理器有德州仪器的OMAP34 X 0和OMAP36 X0系列处理器，高通晓龙Scorpion架构的S2/S3系列，和三星蜂鸟及苹果A4处理器，这些处理器均是在A8的基础上优化而来，代表机型有摩托罗拉DEFY、三星19000、苹果iPhone 4以及小米手机等。

现在最先进的处理器架构是ARM Cortex-A9，与ARM Cortex-A8架构相比，最大的区别是支持多核心和乱序执行，并且性能也得到了很大的提升。目前，大部分双核处理器采用ARM Cortex-A9架构，如Tegra 2、德州仪器OMAP44 X0系列、三星猎户座E4210和苹果A5等处理器，包括最近推出的首款四核处理器Tegra 3，代表机型有摩托罗拉ME860,摩托罗拉Droid Razr、三星19100、苹果iPhone 4S 16G和HTC One X等。但高通MSM8x60系列处理器依然采用上一代的Scorpion架构，如小米1S手机的处理器为高通晓龙SnapdragonMSM8260（双核1.7GHz )，小米2手机的处理 处理为高通骁龙APQ8064（属于高通骁龙S4系列，28nm工艺，1.5GHz四核CPU)。另外，高通的下一代Kraft（环蛇）架构，也是基于A9架构优化而来。更为先进的ARM Cortex-A15架构将是下一代ARM发展的趋势。

二、处理器的工艺制程

制程工艺中所说的多少纳米（nm）是指IC内电路与电路之间的距离，这个数字越小也就意味着更低的功耗和散热，同时也表明在相同面积芯片上能集成更多的晶体管，而晶体管的数量又是决定处理器性能的关键因素。所以，工艺制程越先进，处理器性能就越强。处理器从较早的90nm，到后来的65nm,45nm, 32nm，一直发展到目前最新的28nmo 16nm制程工艺将是下一代CPU的发展目标。

芯片的工艺制程和架构是同时发展的，一般采用更新架构的处理器也会应用更先进的工艺制程。目前，低端手机一般还在使用比较落后的90nm制程工艺，如德州仪器OMAP1和OMAP2系列处理器，如图2所示。另外，很多低价国产手机采用的MTK（联发科）系列处理器也为90nm制程工艺。虽然这些处理器的性能比较差，功耗也很高，但是由于低端手机对性能的要求也不高，运行一般软件时也较流畅（运行大的游戏除外），加之其优点是售价便宜，降低了智能手机的门槛，使用户只需花费几百元就能感受智能手机的乐趣，所以仍有一定的市场占有率。

到了ARMCortex -A8时级，比如德州仪器OMAP34 X 0系列等，如图3所示，甚至有些已经提升到45nm级，比如德州仪器OMAP36 XO系列、高通骁龙S2/S3系列和三星蜂鸟处理器等。这些处理器一般用在中高端单核智能手机和采用高通MSM8 X 60的双核智能手机中，代表机型有苹果iPhone 4,摩托罗拉里程碑、魅族M9、HTCSensation系列和小米手机等。在ARM Cortex-A9时代，双核处理器的工艺制程一般都达到了45nm级，比如德州仪器OMAP44 X0系列，三星猎户座处理器等，而英伟达Tegra 2和Tegra 3的工艺制程达到了更为先进的40nm。这些处理器一般应用在高端的双核手机当中，比如三星19100,19220、摩托罗拉Droid RAZR以及HTC One X,小米等手机。

三、手机处理器的主频

处理器的主频自然代表着一部手机的性能。虽然不同架构的同主频处理器会有所差异，但在相同的条件下，高主频显然意味着更强的性能。CPU的主频是指CPU内核工作的时钟频率（CPU Clock Speed）。通常所说的某某CPU是多少兆赫兹的，而这个多少兆赫兹就是CPU的主频。由于主频并不直接代表运算速度，所以在一定情况下，很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象，例如经常被大家垢病“高频低能”的高通处理器，由于架构比较落后以及采用了异步双核的方式，导致主频虽然达到1.5GHz，但是性能却并不强。这款双核1.5GHz处理器用在小米1手机中，因该手机对系统进行了优化，则整机性能提升了30%。

提高CPU工作主频主要受到生产工艺的限制。由于CPU是在半导体硅片上制造的，在硅片上的元件之间需要导线进行连接，由于在高频状态下要求导线越细越短越好，这样才能减小导线分布电容等杂散干扰以保证CPU运算正确。因此制造工艺的限制，是CPU主频发展的最大障碍之一。

四、手机处理器的运行内存RAM

智能手机中的存储器有ROM和RAM之分。由于ROM是存储操作系统等内容的地方，为了系统的安全，一般情况下是不允许擦写的，故称为只读存储器，它和处理器的性能关系不大，而影响处理器性能的关键元件是RAM。RAM 是指随机存储器（常称之为内存），如图5所示，其特点是存储单元的内容可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关。这种存储器在断电后将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序。

AM容量越大，运行大型游戏以及多线程程序时速度就越快。比如同样方1.5GHz主频的双核处理器，在同等条件下，配用512MBRAM时的速度就比配用256MBRAM的速度快。所以，手机的RAM越大越好。目前，比较高端的手机基本上都采用了1GB内存，甚至采用2GB内存。为了提高处理器读写内存的速度，在一些高性能智能手机中采用双通道体系，如图6所示。该体系中设有两个独立、具备互补性的智能内存控制器PIO，每个控制器控制一个内存通道，两个内存控制器相互独立并行工作，当控制器B进行下一次存取内存时，控制器A就读／写主内存，反之亦然。两个内存控制器的这种互补的“天性”可以让有效等待时间缩减50%，因此双通道技术使内存的带宽翻了一番。

对于手机处理器而言，能同时解决这四大难点，还可以兼容彼此的性能就是很强大的技术，在保持处理器性能的同时，能做到价格不贵也是很难的，毕竟手机对于价格还是很敏感的，小米作为一家大众化品牌，主动研究手机处理器可以说是非常不错的，未来希望它能不断追赶高通和华为，研究出具有自己特色的手机处理器吧。