首款5G行動平臺高通S855技術詳解：2019年旗艦手機大躍進
▲採用7nm製程的Snapdragon 855行動平臺，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行動平臺（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。
高通宣佈S855行動平臺目前正向客戶送樣，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行動平臺不會比去年少，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。
高通Snapdragon 855的重點在於硬體效能上提升、功耗降低，採用臺積電 7 奈米制程、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製程的華爲麒麟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，最大時脈分別爲2.84GHz + 2.42GHz + 1.80GHz，當中的X50 5G行動數據晶片與Qualcomm 60 GHz Wi-Fi 行動平臺（802.11ay、802.11ad） 、Qualcomm Wi-Fi 6-ready行動平臺（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熒幕下指紋辨識。
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平臺，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行動通訊爲主流，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行動平臺，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行動平臺，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臺提升達45%的效能表現。此外，此平臺搭載的高通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開啓通訊App、玩吃雞遊戲不但更快，還更省電。
高通解釋，這是因爲Kryo 485 CPU 加上Adreno 640 GPU 透過第四代AIE引擎的綜合協作結果，讓手機可以在開啓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將會爲金融業帶來10兆美元的商業規模。
爲了迎合這項趨勢，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效能爲前一代行動平臺 S845 的 3 倍，相較於華爲麒麟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，這些都是專爲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、迴音消除和噪音抑制、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。
好比說透過開啓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，透過開啓相機，就可以嘗試染劑，即時透過熒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平臺，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，啓用這個工具，可以亮部避免過度曝光，藉此讓畫面更清晰。
Gary Brotman再批華爲的麒麟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，如此才能爲用戶的未來提供最佳體驗，強調：「驍龍纔是AI的巨人」。
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，主要着重的是第四代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包含以硬體層爲基礎的深度感測技術，讓用戶在拍攝4K HDR影片且畫面更新率爲60fps的同時，能夠即時進行影像擷取、物件分類及物件分割。這意味着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，爲了節省拍攝儲存空間，S855首次支援HEIF檔案格式編碼，併爲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，爲了因應行動遊戲的需求，高通推出Elite Gaming體驗平臺，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，這意味着，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平臺中採用業界首款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。爲此，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臺，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，高通認爲未來還有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人工智慧平臺，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的行動平臺。3D Sonic Sensor是全球第一個支援商用超音波熒幕指紋辨識的技術，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。
目前爲止，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、華爲等廠商，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，衝着 2018 年的手機來說，光是效能提升至少 45%這點，就很值得期待。