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为什么智能手机的内存,如今比PC的快那么多

2023-08-08    三易生活
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如果有关注智能手机行业的相关消息可能就知道,就在这几天,一加方面正在为他们的新机一加Ace2 Pro进行预热。而这款机型的一大亮点,就是它很可能是业内首款量产搭载24GB内存的机型。

看到这里,可能有的朋友会感叹“这比我家电脑的内存还大了”。但或许也有一部分人会不屑一顾,毕竟最新的DDR5内存已经有了单条24GB的规格。特别是对于那些已经用着Xeon W9平台的发烧友来说,八通道192GB内存是轻松就就能达成的“成就”,并不需要羡慕最新的智能手机。

然而即便如此,目前智能手机依然有一些PC所达到不到的内存方面的优势,那就是它们超高的等效频率。

众所周知,如今在消费级PC上,DDR5-8200基本上是公认只有少数顶尖主板和CPU,才能稳定日常使用的最高内存频率,并且绝大多数朋友电脑上使用的内存,可能还停留在DDR5-5600、甚至DDR4-3600的水平。

然而,手机则并非如此。事实上,只要今年随便购买一款最新的旗舰Android/ target=_blank class=infotextkey>安卓机型,无论它是什么品牌、不管配备的是高通第二代骁龙8、还是联发科天玑9200移动平台,它们普遍都配备了等效频率高达8533MHz的LPDDR5X内存。

那么为什么高频率的内存在PC上如今并不普及,手机上却如此常见呢?要回答这个问题,就需要分几个步骤来依次解析了。

智能手机的内存频率虽高,但实际并不一定更快

首先,更高频率的内存通常就意味着更高的内存读写速度。但这里有一个很关键的问题,就在于不能无视内存模组的位宽,而只根据频率去比较速度。

比如智能手机上使用的LPDDR5X内存,通常都是四通道设计、每通道的位宽是16bit。

W790平台的内存超频潜力不到7000MHz,但拥有八通道*64bit的恐怖位宽

但电脑上的DDR5内存,虽然大多数可能只有双通道的硬件(主板+CPU),可单个通道的位宽就高达64bit。对于那些高端的工作站平台,更是往往会提供八通道*64bit的内存条插槽。

那么就意味着什么呢?简单来说,就是智能手机上的8533MHz内存因为总位宽只有64bit,所以实际带宽仅相当于双通道128bit电脑内存跑在4266MHz的水平,或者说仅相当于高端发烧电脑512bit内存跑在1333MHz频率的水准。

也就是说,无论是对于普通的家用电脑、还是发烧级PC而言,只要它们的内存配置不是太烂(基本只要是个入门级的DDR5内存),实际带宽其实就已经显著超过了智能手机上目前最顶级、最新旗舰平台所使用的内存配置了。

需求的差异,让主流PC不需要超高频率内存

其次,即便同样都是用来“打游戏”的情况下,智能手机对于高带宽内存的需求,其实要比绝大多数PC更为迫切。

原因很简单,这是因为智能手机并没有独立显卡,其GPU是直接与CPU一起共享内存容量和带宽的。也就是说智能手机上看似很大、很快的内存,实际上在使用中要拆分出一部分容量和带宽来作为“显存”来使用。

对于具备显存池技术的专业显卡来说,上百GB显存并不鲜见

而对于绝大多数的游戏PC而言,它们因为有独立显卡、显卡也有自己的(带宽比内存高得多的)显存,所以显卡在工作过程中对于内存带宽的需求,反而没有手机那么高。

尤其是对于那些最新架构的PC显卡来说,由于它们可以绕过CPU和内存,直接从SSD里读取游戏纹理数据包,因此对内存数据交换的压力还会进一步降低,反而没太多必要使用超高频率的内存。

对核显的依赖,使得X86掌机成为了PC中最积极使用高频内存的产品之一

当然,PC里也会有一些非常依赖“核显”的机型。在这种情况下,它们对于内存频率和带宽的需求,的确就会比配备有独显的机型要高得多。所以这也是为什么,现在一些X86掌机纷纷用上了LPDDR5-6400,甚至LPDDR5X-7500内存的原因。

安装方式的区别,是运行频率的根本差异所在

最后,不知道大家有没有注意到前中的一个细节,那就是我们有提到,如今在台式电脑里超高频内存非常少见,而且往往需要特别高端的主板和CPU才能确保稳定运行,但现在一些X86掌机也开始普遍使用超高频内存,以增强核显所能分得的“显存带宽”。

那么这是否意味着内存的运行频率,与它的安装方式之间存在一定的关联性呢?没错,这其实很可能才是最为关键的地方。

要知道,越高级、频率越高的内存,与CPU之间的信息交换频率也更高,这也就意味着从内存到CPU内存控制器的这段电路,会变成一段对电磁干扰极为敏感的高频电路。而高频电路的一大特征,就是越简洁、走线距离越短,就会越有利于零部件的性能发挥和稳定性。

骁龙8 Gen2顶部的一圈触点,就是用于焊接内存的

明白了这一点,接下来的事情就很顺理成章了。由于手机上的内存是直接通过焊点“叠”在SoC的顶部,相当于内存和CPU、GPU之间完全不通过电路板,是芯片与芯片之间的直接对接,所以电路距离最短、可以很轻易地跑到更高的频率,从而弥补位宽上的不足。

华硕Zenbook所使用的超短路径高频内存连线设计

而如今在一些X86掌机、以及特别高端的笔记本电脑上,内存是以芯片的形式焊接在主板上尽可能靠近CPU的位置。这样一来,两者之间虽然要经过主板内部的走线,但由于线路不长,而且焊接工艺本身有利于确保更好的电路接触,所以这也就是为什么这类机型往往也能用上高频内存,但频率依然比旗舰智能手机低一截的原因。

台式机的内存插槽,或许反而是制约内存性能的最大短板

再到了台式电脑上,由于它们要为用户自行安装、更换内存提供方便,因此首先内存和CPU的固定方式都不再是焊接,而是改为了触点,这本身就会带来更大的电阻、并降低信号的完整性。同时主板上的内存插槽布局,也使得内存与CPU之间的走线距离要远长于笔记本电脑、X86掌机和智能手机,于是这就又引入了更大的干扰,所以就直接造成了台式电脑的内存很难跑到很高频率的现象。

无论PC、还是手机,其实都存在“反例”

当然,这里还有两个很有意思的“异类”。一是台式电脑主板里极少数的超频向型号,它们往往只有两个、而非常见的四个或更多的内存插槽。这是因为这类主板刻意去掉两个内存槽后,可以大幅简化插槽到CPU的布线设计,进而减小干扰、降低衰减,所以使得它们往往得以跑到非常高(比如8000MHz)的内存频率上,而且能够长期稳定使用。

ROG Z790 APEX为了内存频率不惜牺牲插槽数量

另外一个反例,则是智能手机的部分中低端产品。这些机型的SoC因为定位原因,并不具备芯片顶部的内存焊接触点,它们往往使用的是内存+闪存的二合一芯片,并焊接在手机主板的闪充安装位上。根据前面讲到的理论,很显然这就会导致过长的内存布线问题,从而降低手机的内存运行频率和稳定性。

中低端手机使用的内存+闪存(uMCP)芯片,就决定了其内存频率高不上去

这也就反过来解释了,为什么旗舰机型的内存频率都能达到8533MHz时,一些入门级产品还在用着LPDDR3 3200MHz内存的原因。除了本身确实性能低、不需要高频内存外,电路设计不允许高频内存稳定运行也是很重要的一个因素。

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