手机上的“独显”芯片，到底是真材实料还是噱头？

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“独显”要进入手机圈？

不久前，iQOO发布了自家首款搭载骁龙870的机型iQOO Neo5，在2K5—3K元的价位上，这台机器相当具有竞争力：旗舰性能、定制摄像模组、66W快充，但小雷认为，比起这些常见参数，Neo5上最值得一提的，还是它的“独立显示芯片”。

iQOO表示，为了强化iQOO Neo5的游戏表现，iQOO Neo5除了传统的GPU外，还特地加入了一颗独立显示芯片。 它将以“动态插帧”的方式提高游戏帧率，改善画面表现，分担GPU的工作量，减轻性能负担。

从目前各大媒体的上手表现看，iQOO Neo5的独立显示芯片确实起到了不小作用，插帧后的游戏耗电可以减少三分之一左右。用户可以以30帧的低负载运行《原神》，并用插帧的方式在屏幕上显示到60帧，用户也可以通过GPU实时渲染《原神》60帧画面，用插帧实现120帧流畅运行，除了在一些大场景快速切换的情况外，传统插帧导致的“伪像”也没有出现。

高刷屏下的性能挑战

随着90Hz、120Hz等高刷新旗舰的到来，整个移动生态全面走向高帧时代。去年，互联网厂商们解决了日常应用的高帧率适配，手机厂商们则解决了视频等移动生态内容的帧率适配，但在游戏方面，手机厂商开始遇到性能瓶颈。

随着《原神》《使命召唤手游》等大作的出现，手机游戏开始进入了新一轮图像军备竞赛，这对于手机芯片提出了更高的性能要求。虽然业界曾将希望寄托在处理器的制程进步上，但从目前各大5nm旗舰芯片的表现看，其性能和散热表现都没有达到业界预期。

旗舰芯片尚且如此，对于以骁龙870为首的中高端机型来说，高刷新率带来的性能不足问题更加严重。一方面，120Hz刷新率已经在2000元价位机型上广泛普及，它们的拍照、屏幕和性能都不差，但在游戏表现方面，用户并没有获得与之匹配的体验提升。

如果不考虑散热问题，手机靠专业显卡堆性能的道路可行吗？十几年前，英伟达还真的这么做过。2007年，英伟达推出了专为手机打造的GeForce 5500，这款GPU可以帮助手机实现快速视频解码、高分辨率显示和3D游戏能力。夏普、东芝推出的PDA都采用了这一芯片，但由于没有足够的游戏支持，英伟达的这一战略最终导致了商业失败。

从英伟达的失败可以看出，高帧率游戏的适配难题不能全怪罪于性能，手游厂商的技术力不足也是原因之一。 由于手机游戏的架构复杂度远超日常应用，虽然很多手游利用的是早已成熟的Unity和虚幻引擎，更新120Hz的绝对技术难度不大。但由于手游厂商的体量问题，他们没有足够精力来解决高帧率后引发的兼容和稳定性问题。

手游市场的盈利生态，也很难让手游企业像PC厂商那样对高帧率那么上心。 PC游戏的营收预期相较手游更加明朗，手游市场用“一将功成万骨枯”形容毫不夸张。就算厂商运气好，推出的新游受到广泛欢迎，但他们后续的第一要务就是解决内容更新需求，难以分出人手来解决前期的架构问题。

可以说，虽然高刷新率手机的出现让“极客”们眼前一亮，但高刷屏在游戏方面的进步反而是最少的。如今手游市场在蓬勃发展，但相较于早就盛行高帧率游戏的PC行业，手游行业的有限开发力度和手机端的性能桎梏，都没有让这一奇迹重现。

但就在这时，一家神秘的厂商出现了。

中端手机厂商的“曲线救国”

让我们把时间回拨到2018年，随着一连串高帧率游戏手机的出现，如何解决移动内容显示问题成为了各大游戏手机厂商竞相破局的对象。就在这时，黑鲨提出了一个惊人的想法，黑鲨3用业界首个“独立显示芯片”完成了游戏稳帧、色彩管理、并用算法规避插帧带来的“伪像”问题，这枚芯片，就是Pixelworks出品的的Iris 5。

Pixelworks何许人也？它是一家来自美国的老牌图像显示厂商，是2000年代美国电视芯片领域的主导者之一，不过随着东亚半导体行业的崛起，Pixelworks逐渐失去了原先的霸主地位，转战投影仪行业。但在转型过程中，Pixelworks敏锐地发现了手机行业的广阔前景，开始为手机开发图像芯片。

2016年，Pixelworks推出了标志性的Iris芯片，并开始与中端旗舰和游戏机型合作，这些厂商在色彩管理上的底蕴不足，迫切需要老牌技术公司的加盟。 到了2018年，中兴、华硕、黑鲨等厂商纷纷与Pixelworks合作，共同探索出了高帧率屏幕的显示方向。

图片来自：电子发烧友

随着高帧率逐渐成为大众旗舰标配，Pixelworks开始被主流厂商认可。2020年，Pixelworks和OPPO签署了多年合作协议，并在Find X2 Pro和一加8 Pro上搭载了它的图像显示芯片，主要负责手机的色彩管理、插帧显示和实时HDR，而此次iQOO Neo5的发布，再次让这家公司出现在公众面前，中端厂商已经找到了高刷痛点。

如今，Pixelworks将原有的Iris系列拆分为了主打高端显示的X系列和中端显示的系列，恐怕已经做好了向国内市场全面进攻的准备。虽然目前高通已经在芯片中内置了MEMC插帧方案，目前独立显示芯片在功耗和功能支持上依旧有着不可比拟的优势。

纵观手机独立显示芯片的发展，我们会发现，这项创新并不来自于我们熟悉的头部厂商，而是来自于中端厂商对用户使用场景的深度考量。在目前旗舰机性能增速变缓的当下，分担处理器压力的独立显示芯片，将成为各大厂商的主攻方向。对于游戏公司来说，独立显示芯片的加入也能让他们松一口气，减少开发压力。

小雷认为，在未来，我们甚至能够在一些旗舰机中频繁看到独立显示芯片的身影。 如今，旗舰手机在散热和重量之间的平衡即将打破，独立显示芯片或许会发挥出意想不到的优势。在手机过热的时刻，独立显示芯片可能会“接管”GPU的职责，让游戏保持高帧率运行，在色彩管理等方面，独立显示芯片也可以帮厂商补足功课。

随着旗舰手机“体验战争”的不断深入，这项来自游戏手机厂商的创新，最终会来到大众消费者面前，而国产半导体厂商，也能抓住这来之不易的机会，在细分门类上实现“弯道超车”。

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作者：雷科技团队，致力于聚焦科技与生活，关注并私信回复“01”，送你一份玩机技能大礼包。

芯片再难，比两弹一星还难吗？为何我国无法独立制造“中国芯”？

华为的子公司海思半导体自从2004年成立以来，10多年就跻身全球半导体TOP10榜单，这样的增速在这近几十年的半导体行业是前所未见的。可这也引起了美国的注意，并且在近1年来，不断地通过这种手段来限制，这导致台积电无法给华为生产5纳米制程的芯片，麒麟9000的芯片很有可能成为绝唱。

很多人可能会纳闷，明明中国的科技水平在全球已经算是很不错的了，为什么会被一颗小小的芯片难住？难不成芯片技术比“两弹一星”还要难？

两弹一星

客观地说，两弹一星和芯片的难度是不能相提并论的，因为它们压根是两码事。两弹一星指的是

核弹（比如：原子弹、氢弹），导弹和人造卫星 。能否制造出核弹，有一个非常重要的因素：核材料的生产 。二战时期，英国就因为原材料的生产跟不上，最终选择和美国合作；而德国也正是因为量子力学奠基人海森堡对原材料的计算出错，让他认为德国所掌握的原材料不够，而最终没制造出原子弹。

所以，一个国家是否可以制造出原子弹，很大程度上取决于核弹原材料的制备能力 。由于全球各国对于核弹原材料的监控十分密切，这也导致很多国家没有办法掌握足够多的核弹原材料。因此，拥有核武器的国家就很少。

制造芯片有多难？

可是芯片的制造原理就和原子弹完全不同的，芯片制造属于精密制造，可以说是现代工业技术的皇冠，那到底有多精密呢？

我们常听到的5纳米芯片，7纳米芯片，这里的“纳米”是10^（-9）米 ，大概就是原子大小的10倍左右，它指的是芯片中“栅极的厚度”， 栅极属于专有名词了，不懂也没事，你只需要记住，一颗米粒上就可以排列上亿个晶体管。就拿最新的华为麒麟9000的芯片来说，它就属于5纳米工艺制程的，这颗芯片上集成了153亿个晶体管。

要加工这么一颗芯片，至少需要几百甚至上千道工序，涵盖了几十门学科的知识，涉及到的制造设备更是数不胜数，包括精密光学、精密化工和精密机床等当前各领域中最顶尖的技术。一般来说，制作芯片一共要分为三个步骤，我们就以手机芯片为例。

第一步：设计

有一家叫做ARM的公司会有很多基础款，有需求的企业可以买来在这个基础款上设计，设计所需要用的软件是EDA，全球EDA软件一共三家，两家在美国，一家是德国企业，但总部在美国。也就是说，从设计开始，有大量的专利掌握在美国企业的手里。

第二步：制造

设计好图纸后，就要交给制造芯片的企业，目前全球在这个领域最顶尖的是台积电，制造所需要的仪器叫做光刻机 。全世界最顶尖的光刻机来自于荷兰的ASML，光刻机上就有大量的技术集成，需要各国的顶尖企业来供货。由于美国在这方面有大量的技术积累，因此，这里很多技术都属于美国企业。

第三步：封测

封测说白了就是给芯片加个保护套，再测一下是不是好用，我们国家在这个方面并没有落后，相反还做的不错。

这里只是粗略地介绍这三个步骤，实际上远比你想象中的要复杂得多。就拿制造这个步骤来说，在制造过程中，还会涉及到了原料提纯问题。就是把二氧化硅转化成多晶硅，然后再把多晶硅提炼成单晶硅，最后把单晶硅切成一个个小圆盘，这也被我们称为：晶圆 。而制造说白了就是在晶圆按照设计图纸安排这个元器件。这里对多晶硅的纯度要求很高，需要达99.999999999%，这个技术是日本做的比较好，我们国家还做不出如此纯度的晶圆。

除此之外，晶圆需要做到足够平整，这个也需要长时间的技术积累。再比如：在制造过程中还需要许多其他的材料，比如：光刻胶，这方面也是日本也是做的比较好。

所以，制作一颗芯片，实际上需要用到大量的技术，其中的技术都属于高度机密的，涉及到许多国家的企业，主要以美国企业为主，还有一部分的欧美和日本企业，它们都是几十年来逐渐积累下来这些技术，有极其强的技术壁垒。

中国芯片的挑战

之前华为的海思在十几年内做到半导体top10已经震惊了许多西方国家，这才使得华为海思引来了美国的卡脖子，但我们要知道的是华为海思也仅仅是用EDA软件设计出了足够优秀的芯片，但还不能自己制造。因此，要想绕过这些技术壁垒，自己做出一颗高端的手机芯片是很困难的事情，不是一朝一夕的。需要我们国家的技术人员同心协力，花费许多年的时间来攻克几千甚至是几万个技术难题，这会是一个极其浩大的工程。

虽然前路漫漫，且很难看到尽头，但是半导体技术对于一个国家而言的重要性不言而喻。因此，无论有多难，我们都有必要去攻克它，即便是付出再大的代价。

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