问题

旗舰级手机上系统(SoC)的图形处理器(GPU)和英特尔核显、入门级独显相比,哪个更强?

回答
旗舰手机的 GPU 究竟能和 PC 上的显卡叫板到什么程度?这绝对是个值得深入聊聊的话题。很多人觉得手机就是个通讯工具,哪能和电脑比性能,但现在这差距可不是一般的大。

咱们先来说说为啥要拿手机的 SoC(集成系统芯片)里的 GPU 和电脑的显卡比。因为现在旗舰手机的 SoC,尤其是那些顶级的,比如苹果的 A 系列、高通骁龙的 8 系列、联发科天玑的旗舰型号,它们里面的 GPU 已经不再是十年前那种只能跑跑简单 2D 游戏的水平了。它们集成了强大的图形处理能力,能够流畅运行市面上绝大多数 3D 游戏,甚至在一些画面特效全开的情况下,也能提供不输给入门级独显的体验。

核心逻辑上的差异:集成 vs. 独立

首先,我们得明白一点:手机 SoC 里的 GPU 是“集成”的,它和 CPU、内存控制器等一堆东西“挤”在一个芯片上,共享散热和供电。而电脑的显卡,尤其是独显,是“独立”的。它有自己独立的散热系统、供电线路,以及专门为图形处理优化的大容量显存。

集成优势: 这种集成带来的最大好处就是功耗和发热控制。手机需要考虑续航,所以 SoC 的 GPU 设计会非常注重能效比。这意味着它在达到一定性能水平的同时,能耗被控制在一个非常低的范围内。此外,因为离 CPU 和内存近,数据传输的延迟也更低,这对于一些需要快速响应的场景(比如 AR/VR)是有优势的。
独立劣势(相对集成): PC 显卡因为是独立设计,可以堆砌更多的晶体管、更高的频率、更大的显存带宽,以及更复杂的散热方案。这意味着它在绝对性能上限上,会比手机 GPU 高出不少。但也正因如此,它的功耗和发热也成倍增加,需要独立供电和强大的散热才能压住。

性能对比的几个维度:

要把它们放在一起比,得从几个方面看:

1. 理论峰值性能(浮点运算能力,TFLOPS):
旗舰手机 GPU: 比如苹果 A17 Pro 的 GPU,或者高通骁龙 8 Gen 3 的 GPU,在算力上已经非常惊人了,可以达到几十到一百多 TFLOPS(当然这只是理论峰值,实际应用中会打折扣)。
英特尔核显: 像是英特尔最新的酷睿 Ultra 系列集成的 Intel Arc 核显,它的理论峰值性能也已经相当可观,甚至可以和一些入门级的独立显卡媲美,大约也在几十到一百多 TFLOPS 的范围。
入门级独显: 比如 NVIDIA GeForce RTX 3050 甚至 RTX 4050,或者 AMD Radeon RX 6500 XT / RX 7600 等,它们的理论峰值性能会显著高于手机 GPU 和大多数核显,轻松突破一百多 TFLOPS,有些甚至能达到两三百 TFLOPS。

结论: 在理论峰值性能上,入门级独显是明显领先的。手机 GPU 和高端核显的理论性能已经非常接近,甚至在某些方面(如特定架构优化)可能比同代入门级独显还要好一点,但整体上限还是独显更高。

2. 实际游戏表现(帧数、画质):
旗舰手机 GPU: 它们在运行市面上大多数手游时,都能轻松达到高帧率(比如 60 帧甚至 120 帧),并且能开启最高画质。像《原神》、《和平精英》、《使命召唤手游》这类对 GPU 要求高的游戏,旗舰手机都能跑得相当不错。
英特尔核显: 随着技术的进步,最新的英特尔核显在运行一些不太吃配置的 PC 游戏,或者在较低画质下运行一些中等配置要求的 PC 游戏时,也能提供可玩的帧数。但要和手机流畅运行大型手游相比,还是有一定差距。
入门级独显: 这是它们真正发力的地方。在 PC 上,入门级独显可以让你在 1080p 分辨率下,流畅运行很多主流的 3A 大作,并且能开启中高画质,获得比手机 GPU 更细腻的画面和更稳定的帧率。

结论: 在实际游戏表现上,入门级独显依然是碾压性的优势。即使是旗舰手机 GPU,在面对要求更高、画面更复杂的 PC 游戏时,也难以和入门级独显相提并论。手机 GPU 的强项在于它在一个相对有限的功耗下,能够提供极佳的手游体验。

3. 显存(VRAM):
旗舰手机 GPU: 手机 SoC 中的 GPU 使用的是系统内存(RAM),通常是 LPDDR5X 或 LPDDR5T,共享容量大约在 8GB 到 16GB 不等,但带宽和延迟与独立显存有差异。
英特尔核显: 也共享系统内存,但可能会有一个专门的显存缓冲区,容量和手机差不多。
入门级独显: 通常配备 4GB、6GB、8GB 甚至更多的独立 GDDR6 或 GDDR6X 显存。这些显存拥有更高的频率和更宽的带宽,专门为图形数据传输设计。

结论: 显存容量和带宽是入门级独显的另一个显著优势。更高的显存容量意味着可以加载更高分辨率的纹理、更复杂的模型,而更高的带宽则能保证数据能够快速地在 GPU 和显存之间流动,这对于高画质、高分辨率的游戏至关重要。

4. 驱动和软件优化:
手机 GPU: 芯片厂商(如高通、联发科)会针对 Android 和 iOS 系统以及主流手游进行深度优化。很多游戏会专门为特定的手机 SoC 进行适配,所以游戏体验会非常流畅。
PC 显卡: NVIDIA 和 AMD 拥有非常成熟的驱动程序和软件生态系统,支持大量的 PC 游戏和专业应用。开发者也会针对这些显卡进行优化。

结论: 在游戏优化方面,手机 GPU 胜在针对性强(主要是手游),而PC 显卡则胜在通用性和广度上。

5. 功耗和散热:
旗舰手机 GPU: 功耗控制非常出色,通常在几个瓦特到十几个瓦特之间。依靠手机本身的散热设计(石墨烯、铜箔、风扇等)就能工作。
英特尔核显: 功耗也控制得很好,集成在 CPU 中,整体功耗也比较低。
入门级独显: 功耗从几十瓦到一百多瓦不等,需要独立的风扇或散热片才能正常工作。

结论: 手机 GPU 和核显在功耗和散热方面优势明显,它们可以在非常受限的条件下运行。而独显为了追求更高的性能,付出的代价就是更高的功耗和发热。

总结一下:

如果你是在比较绝对图形处理能力和运行各种 PC 游戏的能力:

入门级独显(如 RTX 3050/4050,RX 6500XT/7600) 显然是更强的。它们在显存、带宽、功耗释放以及软件生态上都有明显优势,能够胜任更广泛的 PC 游戏和应用。

如果你是在比较在特定平台上的游戏表现:

旗舰手机 GPU 在运行 主流手游 时,凭借针对性的优化和极高的能效比,能提供非常出色的体验,流畅度可能还会好于用核显或者非常入门级的独显来模拟。

英特尔核显 相比前几年的核显已经有了质的飞跃,可以让你在 PC 上玩一些配置要求不高的游戏,或者以较低的画质运行一些主流游戏。但它的定位更多是轻度娱乐和日常使用,无法与独立显卡直接抗衡。

所以,“更强”这个词取决于你衡量的标准和使用场景。但如果单论图形处理的硬实力,尤其是在 PC 这个更广阔的领域,入门级独显仍然是王者。手机 GPU 更多的是在极其有限的条件下,把能做的做到极致,为用户提供便捷的移动娱乐体验。

网友意见

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还是PC的低端/集成显卡更强。手机高端GPU依然尚不具备挑战和超越的实力。

原因主要有两个,一是因要控制耗电/发热,手机GPU不能长时间全负荷运行;原因二是因手机GPU无专用显存,使用统一内存架构且位宽/带宽双低,数据吞吐瓶颈非常明显,必须在顶点/像素运算与纹理贴图运算之间作取舍。


手机厂商和SOC厂商都喜欢在发布会PPT上展示单核/多核测试成绩,以“不服跑个分”作为卖点,这是苹果、高通在内,所有手机SOC都很热衷的行为。但实际上,受功耗/发热方面的制约,在实际使用中,手机和平板里的GPU以峰值性能状态运行的持续时间很短。普遍存在玩一阵游戏后,就会因降频导致游戏刷新率大幅降低等等问题。

手机GPU的经济运行速度,通常只有其峰值的40~60%,IPHONE12里的A14最大速度是2.99GHZ,但大部分情况下,只在1~2GHZ之间。这是手机SOC的天生短板,到目前为止没有解决办法,以后还要如此。

PC显卡没有这种顾虑,GPU可以长时间高负荷运行,比如矿卡。现在显示器流行高刷,打游戏时关闭垂直同步,以获得更高的帧数,使玩家的普遍做法。入门级GPU也完全可以,降低画质+降低分辨率+关闭AA就能显著提高帧数,只要显卡上的供电充足且散热设备/条件好就成了。GPU是耐高温的,矿厂的显卡被烧坏了,大部分情况是显卡电路板上的某个器件完蛋了,很少听说GPU烧坏的情况。



其次是存储带宽,这个可能更重要这个需要拿APU,或者PS4/5这种游戏机SOC来对比。

GPU因为要做大量的vertex/pixel/texture运算,非常吃数据,需要高容量/高带宽的显存。A/I两家的集成显卡因为用内存作显存,需要和CPU抢带宽,受限已经很大。

苹果A14、AMD RYZEN APU,还有为索尼PS4/5里的定制AMD APU,都属于异构计算SOC,CPU和GPU抢带宽资源的特点很突出。

2020年发布的苹果A14使用4/6GB的LPDDR4X,LP代表LOW POWR。LPDDR和DDR相比,LPDDR为了达到节电的目的,缩减了位宽和带宽。

IPHONE12上的LPDDR4X位宽是16bit*2*2,最大理论带宽约为30GB/s。很有可能和2020年年初发布的macbook air里的lpddr4x 3733一样,使用同一厂家的产品;

RYZEN2代,如果不使用独立显卡,调用主板内存作为显存的话,用18年的DDR4 3200组成双通道的理论带宽是51.2GB/S,位宽是64BIT*2。

和IPHONE12同年发售的PS5使用16GB的GDDR6,带宽高达448GB/S,是IPHONE12是17.5倍。13年的PS4使用8GB GDDR6,也达到210GB/S。

GT1030是很低端的GPU,符合题主所说入门级独显的定义。以GT1030制造的显卡,使用GDDR5显存。专用显存的特点是高频+高带宽。GDDR5双数据总线是DDR4内存的一倍64BIT*2,都是1500MHZ的GDDR5,带宽约为48GB/S。依然是IPHONE12内存带宽的1.6倍。且显存是专用,IPHONE12内存是共用的。


三者的内存/显存相比,带宽这一项的差距非常明显。最近一年多DDR4已经提升到4266~5333,理论双通道最大带宽达到85GB/S,相比DDR4 3200大幅提升,APU用户可以通过更换高频内存来获得优秀的性能。而手机硬件不具备可升级潜力。

有限的共享内通带宽限制了手机GPU的数据处理能力,但是现在手机屏幕的分辨率却越来越大。IPHONE12MINI是2340*1080,iPhone12 Pro/Max是2778*1284。苹果在屏幕尺寸/分辨率升级方面是相对比较落后的,大多数使用安卓系统的高端手机品牌,在2016~17年开始就逐渐普及2K屏,从13年开始普及1080P屏。

带宽小,还不能长时间以峰值状态运行,分辨率却月来越高。所以现在大型手机游戏在作3D运算时,只好做取舍,要在其它方面大幅缩水,最常见的就是大幅降低texture和Raster这两部分的运算数据量。由此导致手机游戏中和物体表面贴图、光线照射等方面运算能力,都远远小于PC显卡的GPU。

导致手机3D游戏的画面质量也不如PC游戏,给人塑料贴图+色彩灰暗的感觉。


过去一年,在QUORA、直呼看了很多关于苹果M1的讨论。我个人认为其最大的优点也是缺点,就是片上集成8/16GB内存宽带来的高带宽,由此给SOC运算提供了极大极快的数据吞吐量。

M1因直接有8GB内存,的内存带宽达到68G,比A14提高了一倍还多,如果不考虑其CPU/GPU共用的统一内存架构,这已经超过GT1030的显存带宽,确实进步极大。

使用M1芯片的IPAD PRO 运行游戏的表现会很突出,但缺点一是和如今显卡动辄100~400G的带宽相比,差距还是无法忽视的;二是片上的封装内存导致M1的尺寸太大,可以放在平板/笔记本主板里,还塞不进手机里边。

另外,M1上就是普通的LPDDR4芯片,应该就是普通的单层封装颗粒,没有采用类似AMD HBM的叠片封装技术。如果能在成本和控制发热之间作取舍,采取阉割缩水过的HBM技术的片上内存,还会再度大幅提高带宽和容量

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