5G手機為什么這么快？

5G 時代，“快”仿佛成了最嘹亮的主打歌。

不論是系統(tǒng)設備商（賣基站），運營商（賣流量），還是手機廠商（賣手機），同為 5G 這一條產(chǎn)業(yè)鏈上的兄弟，正在合唱出 5G 時代的最強音。

那么，作為吃瓜群眾，怎樣直觀地感受到 5G 的速度？基站離我們太遠，但是手機離我們很近。要感受 5G 的速度，換一個最新的旗艦機，足矣！

手機，可以簡單理解為微縮版的電腦。電腦上的核心三大件：處理器，內(nèi)存和硬盤在手機上都能對應到相似功能的器件，只是名稱不同罷了。

而 5G，就相當于連接電腦和網(wǎng)絡之間的網(wǎng)線，只是相比之前的 2G，3G 和 4G 速度快了很多。然而電腦的運行是否流暢，僅僅數(shù)據(jù)收發(fā)快是遠遠不夠的，還必須考慮到處理器性能是否跟得上，以及內(nèi)存和硬盤的讀寫速度等等。

手機也不例外。從近期發(fā)布的各大旗艦機來看，除了 5G 這個炙手可熱的焦點之外，還有一些莫名其妙的縮寫作為賣點，如驍龍 865，NSA/SA，LPDDR5，UFS3.1，WiFi6 等等，不一而足。

手機廣告再酷再炫，對這些專業(yè)名稱總是語焉不詳。把手機想搞個明明白白咋就這么難？其手機要用著“爽快”，無非就是數(shù)據(jù)收發(fā)快，數(shù)據(jù)處理快，數(shù)據(jù)讀寫快這“三快”而已。

下面，蜉蝣君將逐個簡要介紹下這些縮寫背后的技術內(nèi)涵。

一、

驍龍 865（數(shù)據(jù)收發(fā)快，處理快）
這是高通最新發(fā)布的移動平臺，號稱當前功能最為強悍的手機芯片，集成了 CPU 和 GPU，可以實現(xiàn)視頻處理，音頻處理，相機，安全，定位，顯示等諸多功能。
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△ 高通驍龍 865 芯片

這種集成了手機 80%以上功能的統(tǒng)一平臺，業(yè)界叫做片上系統(tǒng)，英文為 System on Chip，簡稱 SoC。

SoC 的高集成度讓其更容易放入手機這個狹小的空間中，各模塊間的協(xié)作也能有效降低功耗，因此成為了手機應用芯片的主流設計。

△ 高通驍龍 865 芯片內(nèi)部模塊

驍龍 865 這款 SoC 芯片到底有多強呢？
它采用臺積電的 7 納米工藝制造，CPU 支持 8 核，GPU 可提供“PC 級”渲染能力和游戲 HDR 顯示優(yōu)化功能，可支持 QHD+分辨率下 144Hz 最大刷新率。

△ 不同分辨率的含義

如上圖所示，QHD+就是俗稱的 2K 分辨率，比傳統(tǒng)的全高清 1080P 還要高上一個級別。而刷新率是畫面顯示在每一秒更新的次數(shù)，數(shù)值越高畫面越細膩流暢。

并且，驍龍 865 的影像功能也極大增強：擁有 10 億像素級別性能，可以每秒處理 20 億像素，并可在 4K HDR 錄制的同時進行 6400 萬像素拍攝。

△ 高通驍龍 865 芯片功能強大

由上圖可見，除了前面提到的幾點之外，這款芯片在游戲和人工智能等性能上都信心滿滿。

手機的通信能力怎么樣，是否支持 5G，取決于一個叫做“基帶”的模塊。

基帶（Baseband）的意思就是最原始的低頻信號，也叫基帶信號，隨之，把處理基帶信號的電路和芯片，也就簡稱為基帶了。簡單理解，基帶就是指的基帶芯片。

手機支持是否能支持 2G，3G，4G，5G 等不同制式，實現(xiàn)什么高級的通信功能，能達到多大的下載速率，都是由基帶芯片決定的?？梢哉f，基帶芯片就是手機通信功能的靈魂。

如前所述，手機要正常工作，必須具備兩套芯片：處理 5G 信號的基帶芯片，和前面提到的處理其他功能的主芯片（應用芯片）。

基帶芯片和應用芯片這兩個部分咋樣組合呢？有兩個方案。

方案 1：兩個芯片作為獨立的單元協(xié)同工作，叫做基帶芯片外掛。這個方案的優(yōu)點是兩個芯片可以靈活組合，但會讓電路設計更加復雜，功耗和成本有所上升。

方案 2：兩個芯片融為一體，成為一個統(tǒng)一的 SoC 平臺，集成度高，功耗可以進一步低，信號的穩(wěn)定性也更高。

△ 應用芯片和基帶芯片

我們本文講到的高通驍龍 865 采用的是方案 1：基帶芯片外掛。

其外掛的 X55 基帶芯片，可支持 5G 獨立（SA）和非獨立（NSA）組網(wǎng)，Sub6G，毫米波等多個頻段，以及載波聚合，DSS 等多種 5G 黑科技，可以達到 7.5Gbps 的峰值速率。

△ 高通 X55 基帶

總而言之，高通的驍龍 865 平臺加上 X55 基帶強強聯(lián)合，能支持 5G 幾乎所有部署模式和頻段，網(wǎng)速快，處理速度也快！

二、

WiFi6（數(shù)據(jù)收發(fā)快）
在流量費用高昂的 3G 和 4G 初期，WiFi 曾經(jīng)是智能手機暢快上網(wǎng)的必須，速度快還不要錢，號稱繼水和電之外的第三大基礎需求。

曾經(jīng)，很多人的進門之后說的第一句話就是：“WiFi 密碼是多少？”。但有可用 WiFi 的地方畢竟有限，于是連蹭網(wǎng)都成了剛需。

自從 WiFi 標準被 IEEE（電氣和電子工程師協(xié)會）在提出以來，經(jīng)過了 20 年的蓬勃發(fā)展，一步一個腳印，出了一個又一個協(xié)議版本，從 802.11n 開始，下載速率有了質(zhì)的飛越。

△ 歷代 WiFi 協(xié)議

然而隨著 4G 的全面覆蓋和提速降費的不斷推進，流量的價格已經(jīng)足夠便宜，大家對 WiFi 的依賴逐漸降低，對流量的使用也不再像以前那樣精打細算，隨時隨地刷視頻也毫不心疼了。

5G 來了，流量將更加便宜，WiFi 又將何去何從？很顯然 WiFi 并不甘于被邊緣化的命運，推出了最新的標準 WiFi6，欲和 5G 相抗衡。

顧名思義，WiFi6 就是第六代 WiFi 技術，雖然它的技術標準名稱是 IEEE 802.11ax，但是在宣傳上毅然摒棄了這一串反人類的字符，直接就叫 WiFi 6，簡潔明了。
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△ WiFi6 的 LOGO

WiFi6 采用了 OFDMA 來支持多用戶接入，還有更高階的調(diào)制、更大的帶寬、更多流同時傳輸?shù)?MIMO，使其理論峰值速率達到了 9.6Gbps，實際使用起來已經(jīng)跟 5G 的速率相當了。
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△ 幾代 WiFi 技術的系統(tǒng)參數(shù)

這些技術似乎聽起來如此耳熟？其實它們也是 5G 的關鍵技術。各種標準之間相互借鑒，好東西大家一起用也是共贏的選擇。
無論如何，WiFi6 和 5G 將互為補充，在今后的旗艦機上擁有一席之地，共同為了“網(wǎng)速快”這一歷代通訊技術孜孜以求的目標而在手機這一方寸之地縱橫馳騁。

LPDDR5 和 UFS3.1（數(shù)據(jù)處理快，讀寫快）

三、

3.1 手機內(nèi)存和閃存

說到手機的內(nèi)存，可能很多人會問：我的手機內(nèi)存是 128G，這應該夠大了吧？

其實，此“內(nèi)存”非彼內(nèi)存。一直以來人們對于手機存儲方面的叫法就非常混亂，有內(nèi)存，運存，存儲空間，閃存，RAM，ROM 等等，不同的叫法混淆不清，把人繞得云里霧里。

△ 手機內(nèi)部機構(gòu)

基于這些存儲器在手機內(nèi)部的用途，可以把這些存儲分為兩類：

1、內(nèi)部臨時存儲 APP 運行時的動態(tài)數(shù)據(jù)，用戶沒有權(quán)限使用的存儲空間，可叫做“內(nèi)存”，“運存”，“RAM”。

RAM 全稱為 Random Access Memory，翻譯為隨機存取存儲器，其最大的特點是內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)不能持久保存，程序退出，或者斷電關機時里面的數(shù)據(jù)都會被清除。本文講的 LPDDR5 就屬于這一類的存儲。

2、存儲 APP 程序，個人照片，音樂，文檔，個人能夠感受到的被這些資料逐漸占滿的存儲空間，可叫做“存儲空間”，“閃存”，“ROM”。

ROM 即是 Read Only Memory 的簡寫，翻譯過來就是只讀存儲器的意思。聽起來有些不可思議，既然 ROM 存儲的內(nèi)容是只讀的，那么用戶還咋在手機上存音樂照片視頻（寫內(nèi)容）？

其實，不需要糾結(jié) ROM 這個歷史名稱的本意，現(xiàn)在的 ROM 早已演化到了 EEPROM（Electrically Erasable Programmable read only memory，電可擦除可編程只讀存儲器），也別這那一長串單詞蒙蔽了雙眼，只需知道 ROM 其實就是手機上那一塊存儲用戶數(shù)據(jù)的器件即可。

因此，在手機市場上，ROM 就直接被認為是手機的存儲容量。蘋果手機的 64G，128G 等各種版本，就是指的這一類存儲空間的不同。

當前的安卓手機配置中存儲組合一般會有 2GB+16GB、3GB+32GB、4GB+64GB 等等，這些加號前面的 2GB、3GB、4GB 就指的是 RAM；加號后面的 16GB、32GB 和 64GB 等數(shù)值就指的是 ROM 的容量。

上述第 1 類存儲（RAM）決定了手機系統(tǒng)及 APP 運行的速度，第 2 類存儲（ROM）決定了手機上能存儲多少文件以及這些文件存取的速度。這兩種類型的存儲都是非常重要的。

這兩類存儲在電腦上的區(qū)分是非常明確的，第 1 類（RAM）就是內(nèi)存條，第 2 類（ROM）就是硬盤。大家都很清楚硬盤是用來存儲個數(shù)數(shù)據(jù)的，永遠不會有人說自己的個人照片存在電腦內(nèi)存里。

而到了手機上，隨著使用人群的擴大，并且手機并不存在硬盤，“內(nèi)存”這個詞很容易被望文生義為“內(nèi)部存儲空間”的意思，混淆由此發(fā)生。

一般安卓手機在宣傳時，都會以 xGB RAM（或者內(nèi)存）+ xGB ROM（或者閃存）的方式來進行。這樣雖然簡化但還是不夠明晰，但也只能如此了。

△ RAM + ROM

3.2 ?啥是“LPDDR5”？

LPDDR 是手機內(nèi)存的標準，全稱為 Low Power Double Data Rate SDRAM，是美國 JEDEC 固態(tài)技術協(xié)會（JEDEC Solid State Technology Association）面向低功耗內(nèi)存而制定的通信標準，以低功耗和小體積著稱，專門用于移動式電子產(chǎn)品。

2019 年 2 月 20 日，JEDEC 固態(tài)技術協(xié)會發(fā)布了最新的標準 LPDDR5，至此標準已發(fā)展到第五代（跟 5G 有異曲同工之妙）。有了標準，再經(jīng)過一年的產(chǎn)品化，確實到了商用的時候。

那么，RAM 是怎樣演化到了 LPDDR5 的呢？

RAM 技術不斷向前發(fā)展，出現(xiàn)了 SDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步動態(tài) RAM），之后又在 SDRAM 的基礎上出現(xiàn)了 DDR SDRAM（Dual Data Rate SDRAM，雙倍數(shù)據(jù)速率 SDRAM），簡稱作 DDR。

SDRAM 在一個時鐘周期內(nèi)只傳輸一次數(shù)據(jù)，它只在時鐘上升沿進行數(shù)據(jù)傳輸；而有了 DDR 技術之后，則可以一個時鐘周期內(nèi)可傳輸兩次數(shù)據(jù)，也就是在時鐘的上升沿和下降沿各傳輸一次數(shù)據(jù)。因此數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到 SDRAM 的兩倍。

DDR 的主要特點是高帶寬，低延時，所以更適合于 CPU 這種數(shù)據(jù)隨機讀取的場合。熟悉電腦配件的朋友應該對 DDR3，DDR4 等內(nèi)存是非常熟悉的。

為了滿足顯示的應用需求，在 DDR 的基礎上誕生了 GDDR（Graphics Double Data Rate，圖像 DDR），其特點是高帶寬、高延時，適合顯示圖像這種需要大數(shù)據(jù)量傳輸而對時延不太敏感的場合。

與此同時，為了支持手機等低功耗，小體積內(nèi)存等移動式電子產(chǎn)品的需求，同樣在 DDR 的基礎之上定義了 LPDDR（Low Power DDR，低功率 DDR），又稱為 mDDR（Mobile DDR），專門用于手機。

△ DDR，LPDDR，GDDR 的關系

由上圖可以看出，用于手機內(nèi)存的 LPDDR 已發(fā)展到第五代，也就是最新的 LPDDR5。從下圖看出，相比于上一代標準，LPDDR5 的性能提升是非常顯著的。

△ 歷代 LPDDR 的性能提升

除了出盡風頭的主芯片平臺之外，作為幕后英雄內(nèi)存架構(gòu)同樣也是制約系統(tǒng)性能的關鍵因素。如果用城市來比喻 CPU 的話，內(nèi)存就相當于是城市間的交通系統(tǒng)。內(nèi)存架構(gòu)的升級相當于動車到高鐵的升級，帶來的效率提升不言而喻。

3.3 ?啥是“UFS3.1”？

UFS3.1 是手機 ROM（前面講到過，也叫閃存）的最新技術，跟前面的 LPDDR5 一樣，也是美國 JEDEC 固態(tài)技術協(xié)會制定的標準，在 2020 年 1 月剛剛發(fā)布了最新版本。

△ UFS：Universal Flash Storage

UFS 的全稱是 Universal Flash Storage，翻譯過來就是通用閃存存儲的意思。UFS 后面帶的 3.1 自然就是該標準的版本號了，數(shù)字越大能力越強。

跟它的上一代標準 UFS3.0 相比，UFS3.1 引入了一些新技術，重點突出一個“快”字。怎么個快法？可以細分為寫入速度和讀取速度這兩個方面。

首先寫入速度，由于 UFS3.1 引入了寫入增強（Write Booster）功能，其文件順序?qū)懭胨俣瓤蓮?UFS3.0 的 500MB/s 提升至 728MB/s。
再說文件的讀取。手機在使用過程中會越用越卡，其中非常重要的原因之一是越讀越慢。由于文件在存儲時是分成很多個小塊存儲到閃存中的，因此在讀取時必須通過查一張映射表找到各個小塊存儲的地方。

UFS3.1 新引入的主機性能增強（HPB：Host Performance Booster）功能，可以把這張映射表緩存在內(nèi)存中，用來提升讀性能，尤其是長時間使用后的讀取能力。

總結(jié)
在今年的旗艦機里面，這幾種技術必須是標配了。天下手機，唯快不破。

首先，2020 年作為 5G 元年，新發(fā)手機支持 5G 是必須的，而 5G 芯片，又以高通驍龍 865 為翹楚。

其次，作為旗艦，必須在 5G 之外有足夠的賣點，因此引入 WiFi6，LPDDR5 和 UFS3.1 等性能增強技術也就成了不二選擇。

除此之外，屏幕，相機，快速充電，乃至可極大增加附加值工業(yè)設計，也是旗艦機差異化競爭的重要方向。

好了，本期的介紹就到這里，希望對大家有所幫助。

非常感謝能堅持看到最后。