小米自己的“心脏” 浅析松果澎湃S1处理器

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早在2014年底，业内就传出了小米要做自主处理器（SoC）的消息。2017年2月28日，神秘的松果处理器终于从幕后走向了前台，并以“澎湃”之名示人（图1），传说中的V670也就变成了澎湃s1。那么，小米为什么要推出松果处理器？澎湃S1的性能又是否能让我们满意呢？

小米光环背后藏隐忧

我们将时间的指针拨回到2014年。这一年，红米系列手机的出货量已经累计突破了5000万台大关（图2），就在世人都在惊叹小米所取得的成就之际，小米自己却已经开始了反思：红米手机半亿的销量并没能带来预期的利润营收，根据当年小米提交给深圳证交所的一份文件显示，其毛利率仅有1.8%，远远落后于同期OPPO、vivo和华为那10%或更高的毛利。

可怜的毛利，很难支撑起小米从线上转移至线下的战略布局，也无法在广告和营销方面与竞争对手展开割据。于是，在线下、广告和营销上发力的OPPO、vivo最近两年迅速崛起，而小米却还在为供货不足而发愁不已：我不妨回顾一下2016年上市的小米5，由于同期乐视等品牌从高通那里“抢走”了不少骁龙820的订单，这款年度旗舰竟面临了近3个月的产能危机。

红米系列因毛利而困扰，小米系列则为芯片供应不足而发愁，这些就是隐藏在小米光环背后的隐忧。实际上，小米在很早以前就已经意识到了这个问题，并提出了解决之道――自己做处理器：在中低端市场压低成本提高利润，增加与高通和联发科的议价权，降低第三方芯片采购时可能面临的供货压力。

所以，小米早在2014年10月16日就成立了北京松果电子有限公司（图3），经过2年的潜心修行，终于在2016年12月提交了第一份作业――澎湃S1量产，并于2017年2月28日正式，随后借小米5C与消费者亲密接触。

扩展阅读

重新认识一下松果公司

在解析澎湃S1处理器之前，我们还是先来认识一下北京松果电子有限公司吧。2014年，小米与隶属于大唐电信旗下的联芯科技投资成立了北京松果电子有限公司，并以1.03亿元的价格将联芯科技开发并拥有的SDR1860平台技术授权给北京松果电子有限公司（下文简称松果）。可以说，小米为了“造芯”走上了一条弯道超车之路，通过携手联芯（大唐）跳过了研发处理器的门槛，缩短了设计周期，最终仅经过28个月时间就从立项实现了量产（图4）。

松果澎湃S1规格分析

我们都知道，影响手机处理器性能发挥的关键参数包括制程工艺、核心架构和集成的GPU型号。所以，我们不妨就从这三个点出发，探讨一下松果澎湃S1的规格。

松果澎湃S1的上市时间相对尴尬，它刚好处于其他品牌新旧处理器夹击的境遇中。表1是澎湃S1以及与其定位相近的四款手机处理器规格对比，包括联发科旗下的Helio P1 0，P20/P25、麒麟955和骁龙625/626。

制程工艺

就规格来看，松果澎湃S1和联发科Helio P10（MT6755）最为接近，它们都采用了相对过时的28nm HPC+制程工艺。对手机处理器而言，制程工艺越先进（图5），它就可以稳定运行在更高的主频上，塞进更强的GPU，同时还能具备更加省电的特性。那么，为啥澎湃S1不能选择更先进的16nm或14nm工艺？

原因是多方面的。比如松果澎湃S1的立项时间较早，还没“来得及”使用新工艺。而更重要的因素，则是16nm和14nm工艺的资源都把控在台积电和三星手中，而这些工艺的产能也基本已被苹果、高通、联发科、三星和海思等芯片厂商“瓜分殆尽”，供应链十分紧张。如果松果也想用上这种先进工艺，实际产能能否满足小米5C的供货需求是个未知数。

因此，松果只能退而求其次，选择目前国产半导体厂商最为成熟的生产方案：28nm，无论从成本、产能还是良品率上都能满足澎湃S1在小米5C上的使用需求。作为松果处理器的处女秀，稳妥才是第一要素。

核心架构

受制于28nm工艺，以及松果对澎湃S1自身的中低端定位，这颗处理器最终还是选择了比较常规的主打能耗比的Cortex-A53架构（图6），并采用了big.LITTLE大小核设计，由四个高主频的Cortex-A53核心+四个低主频的Cortex-A53核心构成。

在澎湃S1的竞争对手中，联发科Helio P10/P20和高通骁龙625都采用了八核同频的Cortex-A53架构设计，从这个角度来看，澎湃S1其实和麒麟655是最为接近的。好消息是，松果给澎湃S1设定了最高2.2GHz的主频，而这个频率也应该算是28nm工艺所能“镇压”的极限了。相对高的主频，让我们对澎湃S1的性能有了期待，但同时也会产生其是否存在过热降频的顾虑。

集成GPU

除了高通有自己的GPU技术，其他芯片厂商的处理器只能在ARM和Imagination之间签署授权协议，即要么集成ARMMali系列GPU，要么换成Imagination PowerVR家族GPU。而松果的选择是ARM，具体型号则是ARMMali-T800系列中的“次旗舰”――Mali-T860（图7）。

对Mali-T860我们应该并不陌生，联发科在2016年主打的Helio P10就集成了此颗GPU，只是联发科为了权衡功耗和发热，给Helio P10搭配的是双核心的Mali-T860，即Mali-T860MP2。而松果则为澎湃S1准备了四核心的Mali-T860，即Mali-T860MP4。

至于为何没能搭配ARM Mali-T800的旗舰Mali-T880？和2.2GHz主频一样，四个计算的核心Mali-T860MP4也是28nm工艺所能承受的极限，强上Mali-T880必将面临过热降频的风险。好消息是，四核心的Mali-T860MP4并不比双核心Mali-T880MP2差，用（核心）数量换质量（性能），这就是澎湃S1选取GPUB寸的态度。

其他规格差距

作为一款SoC，澎湃S1除了CPU和GPU外，还集成了内存/存储控制器、通信基带、ISP图像处理器和DSP数字信号处理器等众多模块（芯片）（图8）。这些SoC“打包赠送”的模块对性能的影响虽然远不如CPU和GPU那么直观，但依旧会在体验上有所表现。

松果澎湃S1在这些非核心模块的搭配上可谓喜忧参半。喜的是，澎湃S1虽然定位中低端，但内存控制器却支持双通道LPDDR3，在它的竞争对手中唯有联发科最新的Helio P20系列规格在其之上，哪怕是骁龙625仍然停留在单通道的LPDDR3时代。此外，作为松果处理器的首秀，澎湃S1该有的功能也一个没落下：集成两个14位双核ISP处理器，给未来搭配双摄像头奠定了基础；独立的DSP可支持包括高清语言（VoLTE）和双麦克风降噪，增强各种通话语音功能；支持小米澎湃快充技术，最高可达9V/2A（18W）的快充功率。

忧的是，澎湃S1集成的基带芯片规格非常一般，仅支持5模LTE Cat.4，不支持“全网通”、不支持双载波聚合、不支持MIMO，下行速度最高也仅有150Mbps。作为对比，其他处理器的捆绑基带都达到了7模LTE Cat.6甚至Cat.7（支持4G+，下行速度最高可达300Mbps）。从小米5C官网的参数来看，澎湃S1所支持的网络制式为GSM/TD SCDMA/TDD LTE，翻译过来也就是仅支持移动4G，兼容联通2G。

虽然官方称澎湃S1的基带是一款可编程的Modem（图9），日后可随固件升级提升网络性能和扩展支持网络，但具体的升级时间并未透露。实际上，在小米5C刚刚上市之际，网上就传出了破解联通4G的方法：在拨号界面输入“*#*#1#*#*”进入松果助手界面（图10），在TEL助手设置5模之后就可支持联通4G。

类似的破解方法看着很熟悉？没错，几年前很多搭载联发科MT6595（如魅族MX4）的移动4G手机就能通过刷机等方式破解联通4G，而网上甚至还出现了很多联通4G的激活工具，能让很多移动定制手机“倒戈”到联通4G阵营。

至于澎湃S1为何没有直接支持联通4G？这背后可能涉及到专利费用、运营商的补贴或网络不稳定还需调试等诸多问题。不过，现阶段小米5C仅支持移动4G的特性，无疑是澎湃S1整体规格上的最大硬伤。

澎湃S1真实性能考察

在理论测试软件中，澎湃S1的表现较为抢眼，CPU多核性能超越了Helio P10和骁龙625，GPU性能更是傲视群雄（表2）。究其原因，是因为澎湃S1有着最高2.2GHz的主频，四核的Mali-T860MP4 GPU也足够给力。

但是，理论毕竟是理论，就运行主流APP、微信中的休闲游戏而言，哪怕是Helio P10也是“性能过剩”的。在真实游戏中的表现，才是值得我们留心的关键点所在。曾有媒体在25℃室温下拿《NBA2K16》游戏对小米5C（澎湃S1）和红米Note 4X（骁龙625）进行了对比测试，在20分钟的游戏过程中，红米Note 4X平均帧数可达43fps，最低帧数也能达到20fps：而小米5C的平均帧数却仅有20fps，最低帧数更是下降到了个位数。

没错，这就是澎湃S1在运行《NBA2K16》时撞上了“温度墙”，CPU和GPU因降频引起了游戏的卡顿。可见，28nm工艺驾驭2.2GHz主频的Cortex-A53和Mali-T860M P4还是有些勉强，喜欢玩游戏的用户尽量选择透气性更好的保护套与小米5C搭配（图11）。

实际上，类似的案例我们也不止一次看到了。骁龙652（28nm）的理论性能可秒杀骁龙625，但由于前者工相对落后，极易触发过热降频，因此在实际游戏中的卡顿感往往更为明显。总之，工艺越先进，在实际游戏中的帧数表现越平稳，而落后工艺带来的将是大幅度的帧数波动，孰优孰劣相信大家已有定论了吧？

如何看待松果处理器的处女秀

作为松果旗下的首款量产处理器，澎湃S1的表现还是值得肯定的，它在现有成熟工艺的基础上，塞进了尽可能强的CPU（高主频）和GPU，除了基带规格略弱以外，其他配置和功能都是可圈可点的。只是，受限于28nm工艺，澎湃S1在全速运行时依旧存在过热降频的风险，这对喜欢在手机上长时间玩大型游戏的用户而言绝对不是一个好消息。要知道，1499元的小米5C谈不上便宜，相同价格我们已经可以买到一大堆搭载骁龙625甚至骁龙820的手机了。

但是，对澎湃S1的些许遗憾我们还是应该保持宽容的态度。当年华为手机因搭载的海思K3V2处理器不知被多少用户诟病（K3V2存在易热、游戏兼容性差等缺点）。但是，没有K3V2的积淀，就没有日后的麒麟920/950/960的爆发。华为手机今日的成功，与其自主处理器技术的崛起密不可分。那么，有了澎湃S1这员先锋开路（图12），松果处理器能为小米的未来添砖加瓦吗？让我们拭目以待吧。