摘 要: 結(jié)合近年來(lái)MID產(chǎn)品需求的快速增長(zhǎng),分析了目前ARM處理器在MID領(lǐng)域的應(yīng)用。詳細(xì)介紹了國(guó)內(nèi)主要的ARM處理器設(shè)計(jì)公司,以及在互聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)發(fā)展熱潮下,MID產(chǎn)品的核芯ARM處理器在我國(guó)發(fā)展優(yōu)勢(shì)及趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞: MID;ARM處理器;IC公司;中國(guó)微電子;芯片設(shè)計(jì)
MID(Mobile Internet Device)是Intel公司在2008年IDF大會(huì)上推出的一種新概念迷你筆記本電腦。目前MID主要涵蓋智能手機(jī)和平板等移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備。隨著人們對(duì)智能化生活要求的不斷提高,近年來(lái),移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備MID得到了飛速發(fā)展。2011年智能手機(jī)全球出貨量為4.88億部,同比增長(zhǎng)63%,已經(jīng)超過(guò)了個(gè)人電腦的全年銷售量。同時(shí),另一主要MID設(shè)備平板電腦也得到井噴式發(fā)展,2011年全年出貨量約為6 000萬(wàn)部,同比增長(zhǎng)274%。其中,70%是蘋果公司的ipad,僅2011年第四季度,ipad銷量為1 540萬(wàn)臺(tái),超過(guò)全球最大PC公司惠普同期1 510萬(wàn)的個(gè)人電腦銷量。
而MID設(shè)備的高速發(fā)展,是依賴于ARM處理器作為硬件核芯的發(fā)展。ARM公司成立于1991年英國(guó)劍橋,通過(guò)出售芯片設(shè)計(jì)技術(shù)授權(quán),是目前全球最大的RISC芯片IP設(shè)計(jì)商,隨著MID設(shè)備近半年來(lái)爆炸式增長(zhǎng),ARM合作伙伴年出貨量已達(dá)百億。ARM公司是專門從事基于RISC芯片技術(shù)開發(fā)的設(shè)計(jì)公司,ARM公司作為IP提供商,本身并不生產(chǎn)芯片,而靠轉(zhuǎn)讓許可技術(shù)由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片。全球合作伙伴從ARM公司購(gòu)買其設(shè)計(jì)的微處理器核,根據(jù)各自應(yīng)用不同,加入不同的外圍電路,設(shè)計(jì)出符合自己市場(chǎng)需要的微處理器核。
而近年來(lái)隨著智能手機(jī)、平板等MID的快速發(fā)展,ARM芯片的制程及更新速度,已經(jīng)超過(guò)了摩爾定理芯片發(fā)展速度。
1 ARM發(fā)展
隨著MID產(chǎn)品功能的豐富,使得ARM嵌入式處理器飛速發(fā)展,而ARM處理器的發(fā)展已經(jīng)改變了傳統(tǒng)嵌入式的概念,ARM架構(gòu)成為與x86架構(gòu)、power架構(gòu)等相競(jìng)爭(zhēng)的硬件結(jié)構(gòu)[1]。
自1983年開始到目前為止,ARM內(nèi)核共有ARM1、ARM2、ARM6、ARM7、ARM9、ARM10、ARM11和Cortex以及對(duì)應(yīng)的修改版或增強(qiáng)版,隨著內(nèi)核版本的增強(qiáng),其初始頻率越高、架構(gòu)越先進(jìn)、功能也越強(qiáng)。應(yīng)用于MID領(lǐng)域的ARM處理器內(nèi)核,有早期的ARM9、ARM11核芯,但其相對(duì)性能較弱,漸漸不能滿足目前MID軟件系統(tǒng)的需求。目前主要有Cortex A5、A8、A9、A15核芯,以及基于以上架構(gòu)的MPCore多核架構(gòu)硬件核芯[2]。ARM在國(guó)際上主要的制造設(shè)計(jì)伙伴包括德儀、高通、英偉達(dá)、邁威科技、意法愛立信、三星、瑞薩、飛思卡爾等,他們的最新處理器大多為40 nm或28 nm、雙核或者四核芯產(chǎn)品。主要ARM內(nèi)核及性能如表1所示。
MID數(shù)字互聯(lián)網(wǎng)的多媒體應(yīng)用,要求ARM處理器不僅要有高性能的處理核芯,同時(shí)要集成優(yōu)秀的顯示核芯。目前市場(chǎng)上顯示核芯主要有高通(Qualcomm)的Adreno系列、Imagination的PowerVR系列、博通(Broadcom)的BCM系列、英偉達(dá)(NVIDIA)的GeForce ULV系列及ARM的mali系列等。ARM處理器顯示核芯如表2所示。
2 國(guó)內(nèi)ARM的發(fā)展
與國(guó)際上發(fā)展相比,國(guó)內(nèi)ARM芯片主要的IC公司還有一些差距,這些差距主要是芯片設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的不足、市場(chǎng)認(rèn)知度不高,使得相關(guān)產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中相對(duì)落后。盡管如此,2011年,國(guó)內(nèi)MID廠商芯片出貨量也超過(guò)了千萬(wàn)片。據(jù)統(tǒng)計(jì),2011年中國(guó)平板/MID終端出貨1 200萬(wàn)臺(tái),芯片出貨1 400萬(wàn)片,7英寸產(chǎn)品和出口占80%以上。隨著技術(shù)成熟和用戶體驗(yàn)提升,整機(jī)成本(不含稅)降到65美元(7英寸電容屏CPU為1 GB,緩存為512 MB,閃存為8 GB),零售價(jià)降到99美元內(nèi)。市場(chǎng)將迅速增長(zhǎng),預(yù)計(jì)2012年,中國(guó)平板/MID出貨將超過(guò)2 500萬(wàn)臺(tái)[3]。
目前就ARM公司官方網(wǎng)站顯示,其全球合作伙伴總數(shù)約為800家,而中國(guó)國(guó)內(nèi)合作伙伴數(shù)約為70家[4],其業(yè)務(wù)范圍包括ARM在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用,其中國(guó)內(nèi)主要的設(shè)計(jì)伙伴包括威盛、瑞芯微、盈方微、全志、晶晨、華為海思、聯(lián)發(fā)科、新岸線等,他們都有著巨大的發(fā)展?jié)摿5-6](表3中,Telechip是韓國(guó)公司,君正產(chǎn)品是基于MIPS架構(gòu)的)。
2.1 威盛(VIA)
威盛成立于1992年,位于我國(guó)臺(tái)灣新北市,早期從事系統(tǒng)芯片組開發(fā),自從收購(gòu)了Cyrix之后,開始從事X86架構(gòu)CPU的設(shè)計(jì),先后推出了多款處理器,雖然性能無(wú)法與第一、第二名的Intel和AMD抗衡,但是其特長(zhǎng)在于低功耗,因此得以在某些特殊領(lǐng)域的市場(chǎng)上站住了腳跟。X86架構(gòu)CPU設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)也為其積累了豐富的IC設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。
近年來(lái),威盛主要產(chǎn)品是基于ARM9的8500處理器以及ARM11的8650處理器。在威盛目前尚未推出新的產(chǎn)品情況下,其市場(chǎng)地位處于下降的趨勢(shì)。目前,威盛若能足夠重視,并能及時(shí)推出符合市場(chǎng)主流的新產(chǎn)品,憑借其多年來(lái)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及市場(chǎng)影響力,具有與國(guó)際頂尖ARM芯片公司爭(zhēng)雄的實(shí)力。
2.2 瑞芯微(Rockchips)
位于福建福州市,成立于2001年,早年通過(guò)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)MP4芯片起家,首款智能ARM芯片是基于ARM9內(nèi)核的RK28系列,這款產(chǎn)品不僅是瑞芯微由傳統(tǒng)MP4芯片商向智能MID芯片設(shè)計(jì)商過(guò)渡的產(chǎn)品,也是國(guó)內(nèi)MP4向平板過(guò)渡的關(guān)鍵產(chǎn)品。但搭載了Android系統(tǒng)的RK28系列產(chǎn)品由于ARM9天生性能不足,使國(guó)內(nèi)平板產(chǎn)品并未被國(guó)內(nèi)主流市場(chǎng)認(rèn)同。2011年初,跨越了ARM11,瑞芯微推出了基于ARM Cortex A8內(nèi)核的RK29系列芯片,相關(guān)產(chǎn)品在2011年下半年大量上市。同時(shí),瑞芯微推出了SDK優(yōu)化界面,使得RK29系列平板產(chǎn)品成為國(guó)內(nèi)最受歡迎的產(chǎn)品。
2012年2月29日,瑞芯微又正式發(fā)布了該公司下一代、基于ARM Cortex A9雙核架構(gòu)、低成本Android平板電腦解決方案——RK30xx平臺(tái),其相關(guān)產(chǎn)品已于近期上市。不僅如此,2012年第二季度,瑞芯微還發(fā)布了低功耗單核心Cortex A9平臺(tái)RK31xx,2012年底或2013年初旗艦級(jí)的四核心Cortex A9 RK32xx也即將發(fā)布。這些產(chǎn)品的發(fā)布,將確立瑞芯微作為國(guó)內(nèi)ARM設(shè)計(jì)商的領(lǐng)導(dǎo)地位。
2.3 盈方微(infotmic)
位于上海市,成立于2008年,2010年5月8日推出了自己的第一款芯片產(chǎn)品——基于ARM11架構(gòu)的IMAPx200系列產(chǎn)品,并于2010年下半年在國(guó)美飛觸上成功應(yīng)用?;贗MAPx200系列芯片,盈方微開發(fā)的相關(guān)MID產(chǎn)品,其市場(chǎng)認(rèn)知度不斷提高。
2012年上半年,盈方微剛剛推出了基于低功耗雙核Cortex A5的iMAPx820處理器,其應(yīng)用于智能手機(jī)具有高性能低功耗的優(yōu)點(diǎn),使未來(lái)低端Android智能手機(jī)流暢運(yùn)行成為可能;下半年,盈方微還會(huì)推出基于Cortex A9內(nèi)核的雙核產(chǎn)品。盡管成立較晚,憑借其嚴(yán)謹(jǐn)高效的精神,盈方微具有成為國(guó)內(nèi)ARM芯片設(shè)計(jì)商領(lǐng)導(dǎo)者的潛質(zhì)。
2.4 全志科技
位于廣東珠海,成立于2007年,主要產(chǎn)品是基于ARM Cortex A8內(nèi)核的全志A10,2011年下半年其批量上市,借助其眾核和高清解碼的優(yōu)勢(shì),以及1.5 GHz高動(dòng)態(tài)主頻,在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)異軍突起,成為當(dāng)時(shí)最優(yōu)秀的國(guó)產(chǎn)平板解決方案之一。
2012年,全志科技又推出精簡(jiǎn)版的A13方案,采用Cortex A8內(nèi)核,簡(jiǎn)化了高清解碼及HDMI接口等,通過(guò)簡(jiǎn)化芯片降低成本,意在搶占低端平板市場(chǎng)。2012年年底全志將首先推出基于A7架構(gòu)的四核處理器。隨著全志科技產(chǎn)品的不斷豐富,市場(chǎng)占有率不斷提高,其將成為國(guó)內(nèi)最主要的ARM處理器設(shè)計(jì)商。
2.5 晶晨(Amlogic)
總部設(shè)在加利福尼亞的圣克拉拉,主要研發(fā)中心位于上海,成立于2001年,早先從事數(shù)字電視、數(shù)碼相框、家庭媒體中心和機(jī)頂盒的芯片解決方案,2010年11月15日,在國(guó)內(nèi)率先推出基于ARM Cortex A9的8726-M芯片。在2011年上半年,以平板藍(lán)魔W10為首的相關(guān)平板產(chǎn)品,在國(guó)內(nèi)熱銷。
2012年,晶晨發(fā)布了基于ARM Cortex A9雙核架構(gòu)的8726-MX芯片。這款產(chǎn)品的推出將成為今年第二、三季度國(guó)產(chǎn)平板方案市場(chǎng)上與瑞芯微RK3066相抗衡的產(chǎn)品,將奠定晶晨作為國(guó)產(chǎn)ARM設(shè)計(jì)商領(lǐng)導(dǎo)者的地位。
2.6 聯(lián)發(fā)科技股份有限公司(MTK)
位于臺(tái)灣新竹市,成立于1997年,是全球第七大IC設(shè)計(jì)公司,早期推出的廉價(jià)手機(jī)方案,因通過(guò)提供成熟的手機(jī)解決方案,成為國(guó)內(nèi)手機(jī)最大的方案提供商。隨著智能手機(jī)的發(fā)展,在2009年巴塞羅那全球移動(dòng)世界大會(huì)上,推出了首款MT6515智能平臺(tái),早先用于微軟移動(dòng)平臺(tái)。2010年7月12日,MTK正式加入谷歌發(fā)起的開放手機(jī)聯(lián)盟,2011年又推出了基于ARM11內(nèi)核的MT6573智能手機(jī)平臺(tái)。
2012年2月13日,MTK發(fā)布了基于ARM Cortex A9內(nèi)核的MT6573智能手機(jī)平臺(tái),6月27日又在北京發(fā)布了其基于A9雙核的MT6577智能平臺(tái)芯片組。2013年基于A7四核的MT6588處理器也將上市。憑借其成熟手機(jī)解決方案,將鞏固其廉價(jià)智能手機(jī)方案領(lǐng)導(dǎo)者地位。
2.7 華為海思
海思總部位于深圳,成立于2004年10月,前身是創(chuàng)建于1991年的華為IC設(shè)計(jì)中心。2009年,為與聯(lián)發(fā)科MT6515在低端智能手機(jī)方案競(jìng)爭(zhēng),推出了基于ARM9架構(gòu)的海思K3 Hi3611處理器。
在2012年巴塞羅那全球移動(dòng)世界大會(huì)上,華為發(fā)布了旗下Ascend D系列三款手機(jī),其中兩款采用基于ARM Cortex A9四核的海思K3V2處理器,該處理器代表了目前世界最先進(jìn)水平。作為中國(guó)科技企業(yè)的優(yōu)秀代表,華為承載著將中國(guó)品牌推向世界的重任,華為海思將借此成為比肩世界巨頭的ARM芯片設(shè)計(jì)商。
2.8 新岸線(Nufront)
2004年在北京創(chuàng)立,公司核心是一批留美資深I(lǐng)T專家,是ARM全球7家“leading Partner”中唯一一家中國(guó)大陸本土公司。2010年9月在北京發(fā)布了其首款基于ARM Cortex A9雙核的NuSmart2816處理器,其主頻高達(dá)2.0 GHz。NuSmart2816也是國(guó)內(nèi)第一款A(yù)RM雙核處理器,由于市場(chǎng)推廣不足等原因,并未大量出現(xiàn)采用其核心的MID產(chǎn)品。
2012年2月13日,在原有基礎(chǔ)上又發(fā)布了低功耗的NuSmart2816M處理器,相關(guān)MID產(chǎn)品將于近期上市。在 2012年四月份的香港春季電子展上,又推出了其第三代A9雙核產(chǎn)品NS115。在國(guó)家支持之下新岸線未來(lái)將具有廣闊的發(fā)展空間。
3 發(fā)展趨勢(shì)
1981年8月12日,IBM的5150個(gè)人電腦上市,標(biāo)志著PC時(shí)代的開始。經(jīng)歷了30個(gè)年頭的發(fā)展,2011年全球PC出貨量達(dá)到了3.528億,但增長(zhǎng)僅為0.5%,而2011年智能手機(jī)全球出貨量已經(jīng)首次超過(guò)PC。2012年將是后PC時(shí)代的元年。
新的紀(jì)元里,MID產(chǎn)品將替代PC成為伴隨人們?nèi)粘I顟?yīng)用、成為最主要的電子設(shè)備。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,未來(lái)云技術(shù)將改變?nèi)藗兊纳睿鳛槌休d未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)應(yīng)用端的主要硬件,MID產(chǎn)品將因此得到更大的應(yīng)用與發(fā)展。
ARM處理器經(jīng)過(guò)多年來(lái)的快速發(fā)展,已成為MID設(shè)備控制核心的首選。
對(duì)于微電子行業(yè)的發(fā)展,在國(guó)家《集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中,提出了大力發(fā)展芯片設(shè)計(jì)行業(yè),同時(shí),培育5~10家銷售收入超過(guò)20億元的骨干設(shè)計(jì)企業(yè),1家進(jìn)入全球設(shè)計(jì)企業(yè)前10位。
ARM處理器行業(yè)將成為未來(lái)我國(guó)集成電路芯片設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展核心。隨著市場(chǎng)的漸漸成熟,未來(lái)會(huì)有更多公司進(jìn)入這個(gè)行業(yè),而之后行業(yè)也將面臨重新洗牌。
隨著互聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)發(fā)展熱潮,便攜手持MID設(shè)備市場(chǎng)也將廣泛增長(zhǎng)。中國(guó)作為快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體,將成為MID最大的生產(chǎn)地及消費(fèi)市場(chǎng)。MID的核心器件ARM處理器,也將再次快速發(fā)展。ARM處理器,不僅可應(yīng)用于手機(jī)、平板等MID產(chǎn)品中,在智能家電、智能電視等云技術(shù)應(yīng)用端都會(huì)有廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1] 李佳.ARM系列處理器應(yīng)用技術(shù)完全手冊(cè)[M].北京:人民郵電出版社,2006.
[2] 永輝.從GHz到多核移動(dòng)處理器核變簡(jiǎn)史[EB/OL].[2012-04-01].http://hardware.mydrivers.com/2/223/223488_all.htm.
[3] 2011年中國(guó)平板/MID終端出貨1 200萬(wàn)臺(tái)[EB/OL].[2011-12-23].半導(dǎo)體應(yīng)用聯(lián)盟http://www.csau.com/.
[4] ARM公司.ARM中國(guó)官網(wǎng)[EB/OL].[2012-05-01].http://www.arm.com/zh/.
[5] 田彩萍,高建波.淺析手機(jī)平臺(tái)及其戰(zhàn)略發(fā)展[EB/OL]. [2006-04-25].中國(guó)科技論文在線.
[6] 吳愛國(guó),劉林山.嵌入式應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)與ARM嵌入式微處理器發(fā)展現(xiàn)狀[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2004(9):1-3.