首款5G行動平台高通S855技術詳解:2019年旗艦手機大躍進

▲採用7nm製程的Snapdragon 855行動平台,實際大小不到壹圓硬幣大小。(圖/記者洪聖壹攝,下同)

特約記者洪聖壹/美國夏威夷報導

5G時代來臨,接下來的5G智慧型手機將擁有哪些讓人期待的功能?在第二天的高通Snapdragon技術高峰會上,高通針對首款5G晶片-Snapdragon 855行動平台(以下簡稱:高通S855)做了深度說明,記者特別整理了相關資訊,提供給讀者們參考。

十年磨一"G",全新5G時代2019到來

高通技術資深副總裁Keith Kressin 回顧1980年以來,從1G到現在的4G,通訊技術每10年一個變革。其實根據摩爾定律,半導體產業同樣也是每10年都會有一個大改變,毫無疑問的,接下來10年將進入5G時代。

高通宣布S855行動平台目前正向客戶送樣,預計於2019年上半年在商用終端出貨,S855將帶動新一代高階旗艦級裝置發展,並將全球推向新的十年,打造更加身歷其境且高度連結的用戶體驗。

高通資深副總裁Alex Katouzian透露,相較於高通S845初期推出時有超過160間OED廠商推出的設備,2019年出貨的S855行動平台不會比去年少,不過由於5G尚未普及,因此他預期到了2020年的時候,S855整體出貨量將比2018年高出10倍的成長。

談到S855的特色,Keith Kressin表示,接下來2019年進入5G時代,重點不是人跟人打電話,而是機器跟機器之間的學習,工業4.0的實現,功耗跟網路延遲降低改變了人類生活。此外,邊緣計算、拍攝也越來越先進,手機可以有多顆鏡頭、提供ToF技術,人們可以使用語音助理進行遠端操作等等,而高通在通訊跟計算有很深厚的基礎,接下來S855將鎖定在5G、AI、XR三個領域。

效能提升、導入第四代AIE、超聲波指紋辨識

高通Snapdragon 855的重點在於硬體效能上提升、功耗降低,採用台積電 7 奈米製程、基於ARM Cortex的Kryo 485 CPU架構、搭載高通Adreno 640 GPU,相較前一代S845提升達45%的效能表現,影像處理效能提升20%,而且功耗相較前代降低20%。

另一個最大變化是全新的Hexagon 690晶片,Hexagon以前都是影像處理器角色,現在可以透過AI進行多用途的影像處理,藉由這個第四代AI處理引擎,S855相較於S845效能提升3倍,整體AI處理性能是同樣採用7nm製程的華為麒麟980的2倍。

全新的高通Spectra 380 影像訊號處理器在第四代AIE處理引擎當中,可以讓手機進行4K HDR景深錄影/直播、全新的HEIF照片拍攝、HEVC(H.265)影片拍攝。

從核心數的角度來看,高通S855 採用1+3+4的多核架構,最大時脈分別為2.84GHz + 2.42GHz + 1.80GHz,當中的X50 5G行動數據晶片與Qualcomm 60 GHz Wi-Fi 行動平台(802.11ay、802.11ad) 、Qualcomm Wi-Fi 6-ready行動平台(802.11ax-ready、802.11ac Wave 2、802.11a/b/g/n)、高通Aqstic音訊晶片(支援高通aptX、高通TrueWireless Stereo Plus)、指紋辨識、QC 4+ 快充、電源管理IC同樣都是以外掛的方式獨立主晶片(詳見下圖)。

另外,透過高通3D Sonic Sensor(超聲波指紋辨識),可以支援現有最高安全層級的螢幕下指紋辨識。

全球首款可同時支援千兆等級的5G晶片

高通技術4G/5G產品副總裁Durga Malladi指出,S855迎來了數千兆等級的傳輸效能,全球運營商來自美國、歐洲各國、日本、韓國、中國大陸在5G商用化之後,任何頻段都能夠結合,透過Snapdragon X50平台,可支援Sub-6 GHZ及毫米波頻段(mmWave)的5G連網。另外也支援毫米波頻段,用戶可期待與部分現有商用解決方案相比較,平均效能最高可快達20倍,藉此迎合多人VR電競、AR購物或即時視訊合作等體驗。

由於S855的出貨時間是2019年上半年,這個時間點,全球各地手機用戶仍是以3G/4G行動通訊為主流,因此高通除了在5G 晶片當中加入5G/4G 雙連接的切換機制,在晶片組內還有全新的X24 LTE晶片,該晶片採用7nm製程,搭配14nm的RF接收器,可以達成Cat20 LTE、7x載波聚合(三星Exynos 9810可達成8x載波聚合),獲得更大的連接速率。

Durga Malladi表示,2019 年,全球會有超過20個運營商推出5G,在5G的時代,高通把很多重點放在連接速度的提升,並且要確保連線品質,即使是在人潮壅擠的地方,也要確保峰值速率,這除了高通,還有運營商、OEM廠商三者的配合,如此用戶才能享受到暢快的 5G 行動體驗。

極速的WiFi連線效率

此外,Snapdragon 855配有高通Wi-Fi 6-ready行動平台,可提供強大的新世代Wi-Fi效能,其中包括可高效服務更多裝置
的8x8 sounding(效能較4x4 sounding裝置提升兩倍),可節省最高達67%功耗的目標喚醒時間(Target Wakeup Time),以及最新的安全協定WPA3等進階功能。Snapdragon 855更採用高通60GHz Wi-Fi行動平台,用以支援毫米波頻段Wi-Fi.此業界首款支援802.11ay標準的無線網路晶片組可讓Wi-Fi速度達到前所未有的10 Gbps,達到等同纜線傳輸的低延遲率。

Snapdragon 855還針對高通TrueWireless Stereo Plus技術進行強化支援,優化左/右耳低延遲差異,降低功耗以延長電池每次充電可支援的收聽時間,因應耳機及聽戴式裝置市場對真正的無線設備日益增加的需求。

效能進展幅度史上最大的S855

Snapdragon 855設計旨在提供領導業界的效能與效率,採用高通基於Arm Cortex的Kryo 485 CPU,帶來較前一代旗艦級平台提升達45%的效能表現。此外,此平台搭載的高通Adreno 640 GPU,影像處理速度較前一代提高達20%。透過支援Vulkan 1.1、高動態範圍成像(HDR)及物理寫實渲染(PBR)技術,使用Adreno圖像技術的電玩體驗讓手機不用效能全開,也能達到影像寫實的全新標準。

高通打了個比方,這個效能等於去年的S845加上2013年推出的S800效能綜合,和其他7nm晶片相比較,S855開啟通訊App、玩吃雞遊戲不但更快,還更省電。

高通解釋,這是因為Kryo 485 CPU 加上Adreno 640 GPU 透過第四代AIE引擎的綜合協作結果,讓手機可以在開啟App五分鐘之後,仍然能保持效能使用的最佳甜蜜點。

更快、更聰明的「人工智慧」

高通產品管理總監Gary Brotman表示,現在的人工智慧已經可以幫忙檢定心臟疾病,農民也可依賴AI來決定用藥時間、數量,甚至有報告指出,在未來10年當中,AI將會為金融業帶來10兆美元的商業規模。

為了迎合這項趨勢,Gary Brotma用了一個「人腦」的模型,藉此形容S855的AI是透過「各區域協作」的形式完成,強調:「不是像是某些廠商只要一個內核就解決。」

S855就是透過Andreno 640 GPU、Hexagon 690 DSP、Krro 640 CPU三者結合的第四代多核心高通人工智慧引擎(Qualcomm AI Engine),提供每秒超過7兆次(7 TOPs)的總運算能力,AI效能為前一代行動平台 S845 的 3 倍,相較於華為麒麟980的NPU運算來說,效能是他們的 2 倍。

全新的高通Hexagon 690處理器包含新設計的Hexagon Tensor Accelerator(HTA)及四個Hexagon Vector eXtensions(HVX),向量處理能力是S845的2倍,再加上四個純量執行緒(scalar thread),並且首次提供專屬且可程式化的AI張量加速器,這些都是專為運算神經網路需求而設計,現在透過Hexagon 690,就可以處理神經運算功能,極大層度提升AI效能。

另一方面,透過Adreno GPU硬體的強化,也將有效改善AI加速功能,其中包括增加50%的算術邏輯單元,並在全新Kryo 485 CPU中增加能進一步加速AI效能的新指令。

實際應用上,包括拍照、回音消除和噪音抑制、XR、資安防護、生物辨識都是在這個區塊的主導下完成。應用範疇更廣的還有優化網路精準度和神經網路級別,現在可支援裝置內建的人工智慧語音、影像識別、攝影、電競與XR用戶體驗,這包括Google Lans、Google AR Kits。

好比說透過開啟Google Lans,現在不用等待,就可以輕鬆捕捉生活周遭訊息,不僅可以幫助購物、認識文字,還可以當做旅遊導覽。

第四代高通人工智慧引擎軟體也針對高通神經處理軟體開發工具(Software Development Kit)、Google的Android NN-API及Hexagon NN與高通Math Library進行多項加強。目前AI Speech、AnyVision、iFlytek、Elevoc與Nalbi等公司都加入開發行列。

在實際演示上,人們吵雜的環境下通話,就可以透過AIE引擎消除噪音,而且這個只要一個麥克風就能做到。而另一家廠商Nalni,透過開啟相機,就可以嘗試染劑,即時透過螢幕看到自己更換髮色的樣子。另外使用單一鏡頭在拍攝人像模式的時候,就可以輕鬆拍出淺景深。

另外商湯的Super AR、3D臉部識別工具,現在透過全新的S855平台,都能輕鬆做到更細膩、更快速的表現。還有一個讓人印象深刻的「超級夜景拍攝」(Super Night),它是由ArcSofe開發,神奇的地方在於,當你在光線不足時拍下照片,啟用這個工具,可以亮部避免過度曝光,藉此讓畫面更清晰。

Gary Brotman再批華為的麒麟980所採用的封閉式AI 系統,說明那個做法是不正確的,S855 採用可編程、客製化,用開放的角度支持不同的創意,如此才能為用戶的未來提供最佳體驗,強調:「驍龍才是AI的巨人」。

首次導入電腦視覺、支援「多鏡頭」拍照

高通技術資深產品經理 Judd Heape 指出,在過去,高通把相機拍攝技術放入智慧型手機,讓終端就可以媲美單眼相機,
現在手機已經有多框多模的拍攝能力,可以在低光源的環境下拍出好照片、透過4K HDR,廣角、超廣角、望遠鏡頭可以拍出3X zoom,搭配XR的頭戴式裝置可以帶來6自由度的沈浸式體驗。

高通S855在拍攝效能上,主要著重的是第四代AIE處理,像是針對人像模式拍攝需求,高通的解決方案是透過高通Spectra 380 ISP拍出漂亮的照片,然後搭配Hexagon 690提供背景訊息,把這兩個訊息放在一起,就可以做出很棒的背景虛化效果。

除此之外,高通S855還做了一相突破,整合多項硬體加速電腦視覺(CV)效能,讓此全球首款CV-ISP搭載頂尖運算攝影及影像擷取功能,同時可節省高達4倍功耗。

CV-ISP包含以硬體層為基礎的深度感測技術,讓用戶在拍攝4K HDR影片且畫面更新率為60fps的同時,能夠即時進行影像擷取、物件分類及物件分割。這意味著用戶可即時拍攝影像,使用超過10億色調並以4K HDR的解析度精準替換場景中特定物件或背景,記者進一步詢問有關即時背景虛化問題,得到的答案是,不管是拍照片、影片還是直播,都可以即時處理人像淺景深,而這背後的 CV-ISP 也是首創。

此外,新款高通Spectra 380 ISP率先支援HDR10 +影片錄製,可運用超過10億種色調,而且 S855 相較於 S845 相比同樣的用力之下,節約30% 的電力。另一方面,為了節省拍攝儲存空間,S855首次支援HEIF檔案格式編碼,並為它添加了硬體加速功能,也就是消費者在拍照片時,可減少50%的檔案儲存大小,如此一來,又可以快速拍好照片、同樣的儲存空間又可以多拍很多照片。 

電影品質的遊戲

本身是夏威夷人的高通技術產品經理Leilani DeLeon指出,2019年行動遊戲市場規模應該達到1.38億美元,為了因應行動遊戲的需求,高通推出Elite Gaming體驗平台,這包括真HDR規格的影片調色(超過10億種色彩)、10bit 色彩深度、Rex 2020輸出電影級色調映射、高標準的物理渲染(PBR),並支援Vulkan 1.1 圖型函式庫,這意味著,在5G來臨時,遊戲會越來越沈浸,人們隨時隨地都可以享有電影等級的遊戲品質。

Snapdragon 855的自定義算法可將掉幀率降低超過90%,即便是要求頂級規格配備的遊戲也能順暢運作。此外,在多人
電競時,也可改善延遲情形;用戶可以透過選擇Snapdragon 855平台中採用業界首款5G 的11ay 60GHz Wi-Fi技術;或以現行802.11 標準簡單強化演算法來降低延遲。

音效方面,Snapdragon 855搭載全新的高通Qualcomm aptX Adaptive音訊編解碼器,並支援高通TrueWireless Stereo Plus技術,aptX Adaptive主要功能在於提升音質、降低電競和多媒體應用的延遲率。而後者則讓真.無線藍牙耳機有類似iPhone 跟 AirPods 那樣一般的適配能力,同時帶來無損音質。

手機充一次電就可以看更多電影

根據第三方統計,未來三年有超過7成的流量都會是來自手機影片。為此,高通首次在行動裝置上支援HDR10+播放,支援杜比Visionm,支援120fps觀賞,以提升影音體驗。

針對功耗問題,新推出的硬體加速H.265和VP9解碼可提高電力效率,讓用戶在看影片過程中,功耗比上一代節省7倍,手機充電一次能觀賞更多電影。

沉浸式延展實境(XR)

高通技術產品經理Hiren Bhinde表示,去年採用S845的手機超過160台,但是遊戲需求卻越來越高,以中國大陸來說,2018年,中國玩家的總數就來到5億8千600萬人,基本上是美國人口的兩倍,但是在5G到來,人們除了拿手機玩遊戲、追劇之外,高通認為未來還有XR這個需求。

S855能提供8K解析度的3D立體虛擬實境(Ultra Sharp XR 影片)帶來的沉浸式影片體驗,除了已經提及的許多新功能外,這項特點讓用戶可享有最大自由度,可即時觀賞、學習、播放及分享動態體驗。

記者實際體驗由高通跟ACER合作的頭戴式裝置,搭配AT&T的5G示範網路來觀看跳水影片,整個串流相當流暢,感覺真的好像自己真的在現場一般,品質就好像接上電腦、連接網路線一般。

透過第四代高通S855人工智慧平台,可以在一個空間當中進行3D重建、享受沈浸式視覺娛樂,甚至在滑雪時可以即時可以知道自己的方向訊息,這時候5G、AI就可以發揮作用。

此外,在這個過程中,S855會善用Adreno 640 GPU,降低功耗20%,而且有更好的圖形呈現,更強的物理渲染,可以看到更逼真的環境,在Elite Gaming的體驗下,玩家將反應更快、更順暢、而且享受更好的畫質。

超聲波指紋辨識

Snapdragon 855是首款支援高通全新3D Sonic Sensor的行動平台。3D Sonic Sensor是全球第一個支援商用超音波螢幕指紋辨識的技術,也是目前唯一能夠穿越多種污點準確偵測指紋的解決方案。此外,這項技術協助裝置維持時尚、頂尖的外型設計,同時兼具更高的安全性和準確性。

目前為止,三星、OnePlus已經表態,會於5G來臨時,在第一時間推出5G手機,時間點或許將會落在 MWC 2019,而除了這兩間廠商之外,包括 Sony mobile、hTC、OPPO、華碩、華為等廠商,也曾表態會在第一時間推出5G手機,可以期待的是,接下來的智慧型手機賣的不僅僅是「服務」,而是更深刻的體驗,而這包括網速大躍進的5G連線能力、更強大的拍攝效能、更流暢的高品質遊戲體驗、更精緻的顯示效果、續航力也有所提升,還有更實用的 AI應用,衝著 2018 年的手機來說,光是效能提升至少 45%這點,就很值得期待。

關鍵字:5G,高通,Snapdragon,S855,Qualcomm

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