Qualcomm Snapdragon 855 行動平台，針對 5G、AI、XR 應用加強效能與功能
Qualcomm 近日於美國夏威夷舉辦新產品發表會，針對即將席捲行動通訊市場的 5G NR，推出新一代 Snapdragon 855 行動平台，其中自然是處理器部分較引人矚意，不但配備 3 種處理器叢集，更新增 tensor 加速 AI 應用，搭配 X50 數據機即可支援 5G NR。
超強連線能力
首先筆者必須說明的是，Qualcomm 所發表的新一代 Snapdragon 855 行動平台處理器，單就處理器本身封裝而言並不具備 5G NR（5G New Radio）支援連線能力，但 Snapdragon 855 內建 X24 LTE 數據機支援 multi-gigabit 等級已是相當不錯的規格，下載支援 LTE Category 20，最高支援 7 個 20MHz 載波聚合，其中 3 個載波支援 4x4 MIMO，最高 256QAM 調變以及最多 20 個空間流。
X24 LTE 數據機上傳方向，則支援 LTE Category 13，包含 3 個 20MHz 載波聚合、最高 256QAM 以及最多 2 個 106Mbps LTE 資料流與資料壓縮。綜合上述規格，Snapdragon 855 不用外掛數據機晶片，下載與上傳最高速率即可來到 2Gbps 以及 316Mbps 之譜。多 SIM 應用環境也獲得支援，包含 Dual SIM Dual VoLTE (DSDV) 與 LTE Dual SIM Dual Standby (DSDS) +LAA。
接著來談談多年前就已發表的 5G NR 數據機 X50，在 mmWave 毫米波頻段（28GHz），支援 8 個 100MHz 載波聚合與 2x2 MIMO，加入 sub-6GHz 頻段則是為了補足 mmWave 毫米波傳輸距離的不足，支援 2 個 100MHz 載波聚合與 4x4 MIMO。另外，mmWave 毫米波也需要搭配特殊的天線模組 QTM052，內含 5G NR 收發器、電源管理 IC、無線前端模組，最重要的是包含相位天線陣列，以便支援 beam forming、beam steering、beam tracking、下載與上傳方向 dual-layer polarization 等收發技術。
▲由 Qualcomm 公布的 Snapdragon 855 行動平台結構圖能夠清楚得知，那些功能內建於處理器當中，又有哪些功能需要額外加裝晶片支援。
▲X24 LTE 數據機為世界首款下載速率達到 2Gbps 的產品。
▲透過 Snapdragon 855 內建的 LTE 數據機與獨立 5G NR 數據機，讓行動平台達成 4G 與 5G 雙規連線能力。
▲Wi-Fi 無線網路 2.4GHz 和 5GHz 已達成 Wi-Fi 6 802.11ax-ready（可能另外需要 1 個 RF 前端晶片），支援 802.11ax 如 8x8、TWT（Target Wake Time）等功能，亦支援新版加密協定 WPA3。
▲Wi-Fi 60GHz 亦支援 802.11ad 和 802.11ay 等規格，達成 10Gbps 頻寬以及有線級延遲性。
在室內環境底下，Wi-Fi 無線網路能夠提供比廣域無線網路更高的可用頻寬與更好的穩定性，Snapdragon 855 在此強化 2.4GHz/5GHz/60GHz 頻段的連線規格，前 2 者進步至 Wi-Fi 6 802.11ax-ready，後者更是支援 802.11ay，最高連線速率可達 10Gbps。
處理單元再進化
從通用處理器談起，Qualcomm 應用處理器從一開始 aSMP非對稱式多處理器，到後來的 big.LITTLE 結構，再到 Snapdragon 855 的 Prime Core 設計不斷進化。Snapdragon 855 內建由 Arm Cortex-A76、Cortex-A55 修改而來的 Kryo 485 處理器，內部包含 4 個效能大核心與 4 個省電小核心的設計，在 4 個效能核心當中，又有 1 個核心擁有比其它 3 個核心更高的頻率域以及 L2 快取容量 512KB，因此這個核心又稱為 Prime Core。
▲Snapdragon 應用處理器設計，從 aSMP、big.LITTLE 直到 Snapdragon 855 內含的 Kyro 485 導入 Prime Core。
Snapdragon 855 分別由單核 2.84GHz、三核 2.42GHz、四核 1.8GHz 所組成，而 Qualcomm 自行變更設計之處在於加大 OoOE 執行視窗，以及為了達成更好的能源效率而最佳化資料預取路徑，相對自家前一代產品設計，效能提升 45％。記憶體部分，則支援 LPDDR4X 等效 2133MHz、4 條 16bit 通道。
▲Prime Core 讓多個效能大核心其中之一擁有更高的頻率域，每個核心享有獨立的 L2 快取（512KB、256KB、128KB），並共用分享 L3 快取 2MB，系統快取則是 3MB。
▲相對於 Snapdragon 845，Snapdragon 855 處理器效能提升幅度達 45％，為歷來之最。
繪圖處理器依舊選用自家設計 Adreno，為效能相較前待提升 20％ 的 Adreno 640，內建用來管理功耗的微控制器，並且在驅動程式的開銷也相當低，同時也是第一款支援 Vulkan 1.1 API 的行動繪圖處理器。當然，處理器和繪圖處理器均利用 7nm 製程生產，以便在提升效能的同時也可以維持能源效率。螢幕面板則支援 4K HDR 規格，更新率可達 120Hz。
▲Adreno 640 不僅提升 20％ 效能表現，同時也考慮省電性。
DSP 數位訊號處理器升級至 Hexagon 690，不僅在 scalar 純量和 vector 向量（Hexagon Vector eXtensions）運算效能提升 20％ 和 1 倍，Hexagon 690 另外還增加 tensor 張量加速器（Hexagon Tensor Accelerator），用來處理深度學習或是人工智慧經常使用的矩陣或是多維度數學運算。
▲Hexagon 690 增加純量與向量運算處理能力，另外新增張量加速器用來處理越來越常見的深度學習或是人工智慧運算處理。
▲綜合上述 3 種處理器，讓 Snapdragon 855 相當適合成為 AI 智慧應用的平台處理器。
拍照不可或缺的 ISP 影像訊號處理器，Snapdragon 855 內建 Spectra 380，針對需要大量運算的影像處理感知工作，譬如內容物件分類、物件追蹤、深度感知、6 軸景深物件追蹤等，Spectra 380 將透過硬體實作方式支援這些工作，深度感知不僅能夠以 60FPS 速率進行，CPU、GPU、DSP 也因為不用處理這些運算，進而讓行動裝置更為省電，因此 Qualcomm 將 Spectra 380 稱為 CP-ISP（Computer Vision-Image Signal Processor）。
結合 Adreno 640 與 Spectra 380，讓 Snapdragon 855 不僅支援 HDR10+/HDR10/HLG 影片播放，也可以進行 HDR10+/HDR10/HLG 的影片錄製，，高速攝影則支援 720p@480fps，其中影片播放能力還多出 Dolby Vision。
▲Spectra 380 以硬體方式支援部分影像運算處理，讓行動裝置的電池續航力更長。
▲相對於採用 CPU、GPU、DSP 混合運作的方式，Spectra 380 以硬體運作可節省一半以上的電力消耗。
▲使用 Sanpdragon 855 錄製 4K 影像，不僅效能更高以及支援 HDR，相對 Snapdragon 800 更省電 3 倍以上，對比前一代 Snapdragon 845 也省電 30％。
▲Snapdragon 855 將支援 HEIF（High Efficiency Image Format）影像格式，檔案包含許多拍攝當下資訊與輔助資料，方便後製再利用工作進行。
遊戲娛樂應用
結合硬體效能優勢，Qualcomm 在此次發表會中也強調應用層面，分別為電競遊戲、視訊節目、XR 延展實境。行動電競市場持續不斷成長當中，近來更有多家廠商特地為行動電競設計產品，透過 Qualcomm 針對遊戲所開發的相關技術，在此一市場維持領先地位。
▲針對行動電競市場，Snapdragon Elite Gaming 擁有許多能夠幫助遊戲進行的功能。
音訊部分更是加強重點，Qualcomm Aqustic Audio Codec 提供 Hi-Fi 立體音播放能力，最新款 WCD9341 除了 PCM 384kHz/32bit 之外，更原生支援 DSD64、DSD128 解碼播放，包含 DoP 或是 DXD 模式。TrueWireless Stereo Plus 利用行動裝置直接連接左、右 2 耳無線耳機，而非先行連接 1 耳，再由此耳耳機串接另外一耳，aptX Adaptive 也在支援之列。
▲影像之外，音訊也是娛樂體驗裡不可或缺的一環。
升級至 5G NR，由於行動網路頻寬增加，不僅能夠串流觀賞更高解析度的內容，串流 VR 虛擬實境也不是太大的問題，使用者可以如同親臨現場一般，即時觀賞運動賽事或是演場會。結合 Snapdragon 855 運算能力，整合 VR、AR、MR 的 XR（eXtended Reality）更是 Qualcomm 大力推行的應用情境之一。
▲Sanpdragon 855 能夠帶來劇院級影像體驗，包含 HDR10+ 影片以及 XR 8K 360 度播放能力。
▲XR 應用實例，滑雪時能夠在頭戴式顯示器即時顯示路徑、速度、生理狀況等資訊。
▲本次 Snapdragon 855 行動平台特色總整理。
目前 Snapdragon 855 已經交付合作夥伴進行開發，預計 2019 上半年即可見到相關產品問世，至於是那一家能夠進入首發名單，目前已經確定一加將推出旗艦級手機。