芯片功耗年年降低，为什么还是会有火龙出现？
你这个问题问到点子上了！芯片功耗确实在技术进步下一直在降低，但“火龙”这玩意儿为何依然时不时冒出来，而且有时候还挺凶猛，这背后是有几个挺有意思的原因的。咱们把它拆开来聊聊，保证不带AI味儿。
首先，咱们得明确一个概念：“功耗降低”是怎么来的。这背后是无数工程师夜以继日的研究和无数的钱砸出来的。最直观的改变就是制造工艺的进步。你可以把它想象成盖房子，以前的地基可能宽大笨重，材料消耗大，现在呢？工艺就像是改进了建筑材料和技术，同样的房子，材料用得更少，结构更紧凑，自然就更省料，也就是更省电。
制程工艺的每一次飞跃： 从几十纳米到现在的几纳米，甚至几纳米以下，每一代工艺的进步都是在不断缩小晶体管的尺寸。晶体管越小，开关一次所需的能量就越少。这就像你从用大灯泡换成LED灯泡，同等亮度下，LED耗电量可是天壤之别。理论上，越小的晶体管，越节能。
架构的优化： 芯片的设计团队也在不断优化芯片的内部结构。比如，他们会设计更高效的执行单元，让CPU在处理任务时更聪明，不浪费电力。还有动态电压频率调整（DVFS），就像你开电脑，任务少的时候CPU就“慢”一点，电压也低一点，省着点用；任务多了，再火力全开。这些都是为了在保证性能的同时，尽可能地降低功耗。
材料和封装技术的进步： 甚至连芯片制造用的材料和封装方式都在想办法降低功耗和散热压力。
那问题来了，为什么还会出现“火龙”？
这就好比你盖房子，虽然用了最先进的技术和材料，但如果你非要盖一座超级摩天大楼，里面的功能又非常复杂，需要大量的高性能设备运转，那即便每块砖、每根梁都省了点料，总的耗水量和耗电量依然可能很高。
“火龙”之所以会出现，主要有以下几个原因，而且这些原因往往是相互关联的：
1. 性能的“永无止境”追求与技术瓶颈的碰撞：
性能是王道（尤其是对某些厂商）： 在消费电子领域，尤其是在PC和智能手机市场，消费者和厂商对性能的追求几乎是永无止境的。更快的处理速度、更流畅的游戏体验、更快的应用加载，这些都需要更强的计算能力。而要提升计算能力，最直接的方式就是增加核心数量、提高时钟频率，或者引入更复杂的指令集和加速单元。
功耗与性能的跷跷板： 然而，性能和功耗往往是一对矛盾的跷跷板。你想让芯片跑得更快，最简单粗暴的方式就是提高它的工作频率（主频）。但频率越高，晶体管的开关速度就越快，这本身就需要更多的能量来驱动，而且还会产生更多的热量。想象一下，一个人的跑步速度，越快，心跳和呼吸肯定越急促，能量消耗也越大。
制造工艺的极限： 尽管制程工艺在不断进步，但它总有其物理极限。比如，当晶体管尺寸小到一定程度时，量子隧穿效应就会变得显著，导致漏电电流增大，即使晶体管处于关闭状态，也会消耗能量。这种“漏电”就像水管总有细微的滴漏，积累起来也是不小的损耗。而且，越小的晶体管，对电压和电流的要求也越精密，更容易因为细微的波动而变得不稳定。
架构设计的权衡： 芯片设计是一个复杂的权衡过程。为了在特定性能目标下实现“尽可能低”的功耗，设计者需要在架构上做出很多牺牲。例如，为了追求极致的单核性能，可能会增加缓存容量、采用更激进的预测技术，这些都会增加芯片的复杂度和潜在的功耗。反之，如果优先考虑功耗，可能会牺牲一些纯粹的性能上限。
2. 特定设计哲学与市场定位：
“不惜代价”的性能： 有些厂商可能秉持一种“性能至上”的设计理念，尤其是在发布旗舰产品时。他们更愿意承担一些功耗和发热的代价，来换取市场领先的性能表现，以此来吸引那些追求极致体验的用户。比如，在发布会上吹嘘跑分有多高，游戏帧率有多稳。在这种情况下，功耗的“让步”就成了必然结果。
市场差异化： 不同的产品线有不同的市场定位。有的面向注重续航的轻薄本，有的面向追求高性能的游戏本。针对不同的市场需求，芯片的设计侧重点也会不同。当一款芯片的主要目标是“干掉隔壁家的XXX”时，它自然会往性能这个方向倾斜。
3. 散热能力的限制：
热量是功耗的直观体现： 芯片的功耗最终会转化为热量。如果一个芯片设计得功耗很高，它就会产生大量的热量。而我们日常使用的设备，无论是笔记本电脑还是手机，其散热能力都是有限的。散热器的大小、风扇的转速、材质的选择等等，都有其物理限制。
“降频保命”： 当芯片产生的热量超过了散热系统的承受能力时，为了避免芯片被烧毁，系统会主动降低芯片的工作频率和电压，也就是我们常说的“降频”。降频后，性能会大幅下降，用户就会感觉机器“卡顿”。
功耗的“天花板”： 散热能力就像是芯片功耗的一道隐形天花板。即使设计者能做出一个理论上能跑得很高频率的芯片，但如果它产生的热量无法被有效导出，那么在实际使用中，它就必须通过降频来控制功耗和温度，最终表现出来的功耗反而会很高，而且性能也无法完全发挥。这就好像你有一个性能强大的发动机，但你的散热系统只能承受一半的输出，那么你只能让它低速运转。
4. 软件和操作系统调度的问题：
不是所有功耗都是“硬件说了算”： 有时候，软件和操作系统对功耗的影响也非常大。有些软件设计得不够优化，会频繁占用CPU资源，即使是在后台。操作系统在进行任务调度时，如果不能有效地将任务分配给合适的“核心”（比如高性能核心或高能效核心），也可能导致不必要的功耗。
“后台幽灵”： 一些应用即使你没在用它，也可能在后台偷偷运行，进行数据同步、更新检查等，这都会消耗CPU资源和电量。
5. “火龙”的定义与用户感知：
相对性： “火龙”这个词本身就带有一定的主观性和相对性。它通常是指在同代产品或同类产品中，某款芯片的功耗表现不如人意，发热量大，影响了正常使用体验。即使是最新工艺的芯片，如果被设计成超高主频或者大核心数量的模式，相比起更注重能效的设计，依然可能被称为“火龙”。
用户体验的改变： 用户对功耗的感知往往是通过发热和风扇噪音来体现的。即使技术上芯片本身有进步，但如果整体设计（比如散热规模、内部组件的配合）没有跟上，用户仍然会觉得“热”。
总结一下，为什么会有“火龙”？
就像造车一样，你可以造出一辆油耗非常低的经济型轿车，也可以造出一辆马力强劲、加速迅猛但油耗惊人的跑车。芯片设计也是如此。厂商需要在“高性能”和“低功耗”之间找到平衡点，而这个平衡点会根据市场需求、产品定位和技术能力而有所不同。
当厂商为了追求极致的性能而忽略了功耗的控制，或者当散热系统不足以支撑其设计目标时，“火龙”就应运而生了。技术在进步，但对性能的渴望也同样在增长，这两者之间的博弈，注定了“火龙”在未来很长一段时间内都可能以各种形式存在。它更像是一个对某些产品设计选择的“副作用”的戏称，而不是说技术本身出了问题。
首先，咱们得明确一个概念：“功耗降低”是怎么来的。这背后是无数工程师夜以继日的研究和无数的钱砸出来的。最直观的改变就是制造工艺的进步。你可以把它想象成盖房子，以前的地基可能宽大笨重，材料消耗大，现在呢？工艺就像是改进了建筑材料和技术，同样的房子，材料用得更少，结构更紧凑，自然就更省料，也就是更省电。
制程工艺的每一次飞跃： 从几十纳米到现在的几纳米，甚至几纳米以下，每一代工艺的进步都是在不断缩小晶体管的尺寸。晶体管越小，开关一次所需的能量就越少。这就像你从用大灯泡换成LED灯泡，同等亮度下，LED耗电量可是天壤之别。理论上，越小的晶体管，越节能。
架构的优化： 芯片的设计团队也在不断优化芯片的内部结构。比如，他们会设计更高效的执行单元，让CPU在处理任务时更聪明，不浪费电力。还有动态电压频率调整（DVFS），就像你开电脑，任务少的时候CPU就“慢”一点，电压也低一点，省着点用；任务多了，再火力全开。这些都是为了在保证性能的同时，尽可能地降低功耗。
材料和封装技术的进步： 甚至连芯片制造用的材料和封装方式都在想办法降低功耗和散热压力。
那问题来了，为什么还会出现“火龙”？
这就好比你盖房子，虽然用了最先进的技术和材料，但如果你非要盖一座超级摩天大楼，里面的功能又非常复杂，需要大量的高性能设备运转，那即便每块砖、每根梁都省了点料，总的耗水量和耗电量依然可能很高。
“火龙”之所以会出现，主要有以下几个原因，而且这些原因往往是相互关联的：
1. 性能的“永无止境”追求与技术瓶颈的碰撞：
性能是王道（尤其是对某些厂商）： 在消费电子领域，尤其是在PC和智能手机市场，消费者和厂商对性能的追求几乎是永无止境的。更快的处理速度、更流畅的游戏体验、更快的应用加载，这些都需要更强的计算能力。而要提升计算能力，最直接的方式就是增加核心数量、提高时钟频率，或者引入更复杂的指令集和加速单元。
功耗与性能的跷跷板： 然而，性能和功耗往往是一对矛盾的跷跷板。你想让芯片跑得更快，最简单粗暴的方式就是提高它的工作频率（主频）。但频率越高，晶体管的开关速度就越快，这本身就需要更多的能量来驱动，而且还会产生更多的热量。想象一下，一个人的跑步速度，越快，心跳和呼吸肯定越急促，能量消耗也越大。
制造工艺的极限： 尽管制程工艺在不断进步，但它总有其物理极限。比如，当晶体管尺寸小到一定程度时，量子隧穿效应就会变得显著，导致漏电电流增大，即使晶体管处于关闭状态，也会消耗能量。这种“漏电”就像水管总有细微的滴漏，积累起来也是不小的损耗。而且，越小的晶体管，对电压和电流的要求也越精密，更容易因为细微的波动而变得不稳定。
架构设计的权衡： 芯片设计是一个复杂的权衡过程。为了在特定性能目标下实现“尽可能低”的功耗，设计者需要在架构上做出很多牺牲。例如，为了追求极致的单核性能，可能会增加缓存容量、采用更激进的预测技术，这些都会增加芯片的复杂度和潜在的功耗。反之，如果优先考虑功耗，可能会牺牲一些纯粹的性能上限。
2. 特定设计哲学与市场定位：
“不惜代价”的性能： 有些厂商可能秉持一种“性能至上”的设计理念，尤其是在发布旗舰产品时。他们更愿意承担一些功耗和发热的代价，来换取市场领先的性能表现，以此来吸引那些追求极致体验的用户。比如，在发布会上吹嘘跑分有多高，游戏帧率有多稳。在这种情况下，功耗的“让步”就成了必然结果。
市场差异化： 不同的产品线有不同的市场定位。有的面向注重续航的轻薄本，有的面向追求高性能的游戏本。针对不同的市场需求，芯片的设计侧重点也会不同。当一款芯片的主要目标是“干掉隔壁家的XXX”时，它自然会往性能这个方向倾斜。
3. 散热能力的限制：
热量是功耗的直观体现： 芯片的功耗最终会转化为热量。如果一个芯片设计得功耗很高，它就会产生大量的热量。而我们日常使用的设备，无论是笔记本电脑还是手机，其散热能力都是有限的。散热器的大小、风扇的转速、材质的选择等等，都有其物理限制。
“降频保命”： 当芯片产生的热量超过了散热系统的承受能力时，为了避免芯片被烧毁，系统会主动降低芯片的工作频率和电压，也就是我们常说的“降频”。降频后，性能会大幅下降，用户就会感觉机器“卡顿”。
功耗的“天花板”： 散热能力就像是芯片功耗的一道隐形天花板。即使设计者能做出一个理论上能跑得很高频率的芯片，但如果它产生的热量无法被有效导出，那么在实际使用中，它就必须通过降频来控制功耗和温度，最终表现出来的功耗反而会很高，而且性能也无法完全发挥。这就好像你有一个性能强大的发动机，但你的散热系统只能承受一半的输出，那么你只能让它低速运转。
4. 软件和操作系统调度的问题：
不是所有功耗都是“硬件说了算”： 有时候，软件和操作系统对功耗的影响也非常大。有些软件设计得不够优化，会频繁占用CPU资源，即使是在后台。操作系统在进行任务调度时，如果不能有效地将任务分配给合适的“核心”（比如高性能核心或高能效核心），也可能导致不必要的功耗。
“后台幽灵”： 一些应用即使你没在用它，也可能在后台偷偷运行，进行数据同步、更新检查等，这都会消耗CPU资源和电量。
5. “火龙”的定义与用户感知：
相对性： “火龙”这个词本身就带有一定的主观性和相对性。它通常是指在同代产品或同类产品中，某款芯片的功耗表现不如人意，发热量大，影响了正常使用体验。即使是最新工艺的芯片，如果被设计成超高主频或者大核心数量的模式，相比起更注重能效的设计，依然可能被称为“火龙”。
用户体验的改变： 用户对功耗的感知往往是通过发热和风扇噪音来体现的。即使技术上芯片本身有进步，但如果整体设计（比如散热规模、内部组件的配合）没有跟上，用户仍然会觉得“热”。
总结一下，为什么会有“火龙”？
就像造车一样，你可以造出一辆油耗非常低的经济型轿车，也可以造出一辆马力强劲、加速迅猛但油耗惊人的跑车。芯片设计也是如此。厂商需要在“高性能”和“低功耗”之间找到平衡点，而这个平衡点会根据市场需求、产品定位和技术能力而有所不同。
当厂商为了追求极致的性能而忽略了功耗的控制，或者当散热系统不足以支撑其设计目标时，“火龙”就应运而生了。技术在进步，但对性能的渴望也同样在增长，这两者之间的博弈，注定了“火龙”在未来很长一段时间内都可能以各种形式存在。它更像是一个对某些产品设计选择的“副作用”的戏称，而不是说技术本身出了问题。
网友意见
每一代火龙或者火麒麟，都有每一代的特点。
首先，工艺进步这个东西，每一代的幅度不一样，不同代工厂不一样。有些工艺节点本身就进步很小，譬如台积电20nm和这次三星的5nm。
遇到这种进步小的制程进步，如果晶体管规模扩充太大，就会出现火龙，火麒麟。
譬如ARM第一次上大小核心，A15就大幅度增加了晶体管数量，出现火龙，到了A57变本加厉
而当时恰好是台积电20nm的工艺。两者结合造就了骁龙810这一代著名的火龙。
骁龙888的情况，还不太一样。
骁龙888除了有X1大核以外，主要是三星的5nm拉垮到了比台积电7nm都差的程度。
这样不仅是大核不行的问题。而是日常用小核、中核续航发热都不行。
骁龙8Gen1的GPU规格是不错的，但是三星工艺不行就完蛋了。
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