2月4日,ARM公司宣布推出最新一款基于ARMv8-A架構(gòu)的64位處理器ARM Cortex-A72。ARM表示，這是現(xiàn)有針對移動系統(tǒng)級芯片(SoC)所開發(fā)的最高性能處理器。在目前移動設(shè)備的功耗范圍內(nèi)，在16納米FinFET工藝節(jié)點上，以2.5GHz的頻率運行，可比采用Cortex-A15處理器的設(shè)備性能提升3.5倍，功耗降低75%。
本次發(fā)布的IP組合，除Cortex-A72之外，還包括了最新的CoreLink CCI-500互連技術(shù)、移動圖形處理器Mali-T880、Mali-V550視頻處理器和Mali-DP550顯示處理器。同時，為了進(jìn)一步簡化芯片實現(xiàn)，該組合還包括了基于臺積電(TSMC)先進(jìn)的16納米FinFET+工藝節(jié)點的ARM POP IP。
A72強(qiáng)調(diào)制造工藝的配合
ARM正在加快豐富其64位處理器產(chǎn)品線，Cortex-A72是發(fā)布的第三款基于ARMv8-A架構(gòu)的處理器，ARM在2013年推出了Cortex-A53和A57兩款64位處理器。“隨時在線的移動設(shè)備對于處理器性能的提升正有著越來越高的要求，擬真且復(fù)雜的圖像與視頻捕捉，包括4k 120幀分辨率的視頻內(nèi)容，主機(jī)級游戲的性能與圖形顯示，需要進(jìn)行文檔與辦公應(yīng)用流暢處理的生產(chǎn)力套件，以及能原生運行于智能手機(jī)的自然語言用戶界面，都是推動處理器性能提升的動力。此次包含Cortex-A72在內(nèi)的高端移動體驗IP組合，在今年基于Cortex-A57的設(shè)備所提供的用戶體驗又向前邁進(jìn)一步。”ARM處理器部門總經(jīng)理NoelHurley表示。64位處理器可全面提高資訊處理能力，可管理的存儲器容量擴(kuò)大為4GB以上。NoelHurley同時還指出，如果將Cortex-A72及Cortex-A53處理器以ARM big.LITTLE™(大小核)處理器進(jìn)行配置，可以擴(kuò)展整體的性能與效率表現(xiàn)。
不過目前市場上大多數(shù)應(yīng)用處理器廠商，如高通、聯(lián)發(fā)科、海思、Marvell等，盡管都推出了64位處理器，但是普遍采用的設(shè)計方案為4核或8核A53，而非4顆A57+4顆A53的big.LILLTE架構(gòu)設(shè)計方式。這明顯是受制于過大的芯片尺寸和過高的功耗。如果不解決這些問題，新方案的推出也難于得到更廣泛的應(yīng)用。
為此，ARM對于此次發(fā)布的A72十分強(qiáng)調(diào)制造工藝的配合。在本次發(fā)布的IP組合，特別包括了基于臺積電(TSMC)先進(jìn)的16納米FinFET+工藝節(jié)點的ARM POP IP?；赥SMC先進(jìn)的16納米FinFET+工藝節(jié)點的POP IP，可允許芯片供應(yīng)商在可預(yù)期的性能、功耗及上市時間的情況下，實現(xiàn)從32/28納米工藝節(jié)點向更先進(jìn)工藝節(jié)點的遷移。ARM POP IP可讓Cortex-A72在典型的環(huán)境下，保持智能手機(jī)運行于2.5GHz，并在較大尺寸的設(shè)備中可擴(kuò)展至更高性能。“50%的性能提升是受益于工藝的改進(jìn)。”NoelHurley告訴記者。
上量恐至2017年
然而，工藝演進(jìn)并不容易，代工廠產(chǎn)能方面的支持恐將是A72進(jìn)入市場應(yīng)用的瓶頸。臺積電中國區(qū)業(yè)務(wù)發(fā)展處資深處長陳平表示，目前16納米已有小批量試產(chǎn)。但從媒體報道的情況來看，臺積電16納米工藝的進(jìn)程并不順利，設(shè)備安裝時間推遲至2015年下半年，而最初的計劃是在上半年完成。這意味著臺積電16納米工藝量產(chǎn)最快也是在今年年底，甚至不排除再次推遲到明年年初的可能。對此，ARM也表示，A72產(chǎn)品面世的時間2016年。當(dāng)然芯片廠商也可以采用28nm或20nm工藝生產(chǎn)，但ARM推薦采用16nm工藝。
“預(yù)計4顆A57+4顆A53的big.LILLTE架構(gòu)設(shè)計方式將于2015年面世，并在2016年大量上市，而4顆A72+4顆A53的big.LILLTE架構(gòu)設(shè)計方式在2016年面世，在2017年大量上市。”NoelHurley預(yù)測。
ARM除與臺積電在16nm工藝上進(jìn)行合作以外，與其他代工廠的14nm工藝也有IP方面的合作。目前英特爾與三星都在釋出代工訂單，英特爾已經(jīng)量產(chǎn)14nm，2015年三星與格羅方德聯(lián)盟可能提前進(jìn)入14nm量產(chǎn)。但是，三星與格羅方德聯(lián)盟有可能受到產(chǎn)能不足困繞，英特爾欲從IDM模式轉(zhuǎn)向代工不是一件容易的事，缺乏代工所需配套的IP，這不是短期內(nèi)就能準(zhǔn)備就緒的。這些都為未來競爭憑添了變數(shù)。
高端玩家越來越少
ARM表示目前Cortex-A72處理器已授權(quán)給超過10家合作伙伴，包括海思半導(dǎo)體、聯(lián)發(fā)科技與瑞芯微電子。然而，從總體趨勢上看，高性能處理器市場上的玩家將越來越少。2014年隨著手機(jī)芯片產(chǎn)業(yè)走向成熟，利潤率下降，市場競爭更加激烈。出局者越來越多，愛立信、英偉達(dá)、博通等老牌芯片廠商或退出或轉(zhuǎn)型，市場上的廠商只有高通、聯(lián)發(fā)科、Marvell、展訊通信、華為海思、聯(lián)芯科技等。除了蘋果、三星這樣的垂直廠商外，手機(jī)芯片市場基本呈現(xiàn)高通和聯(lián)發(fā)科的兩強(qiáng)并舉，中國企業(yè)加快追趕的局面。
半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)在進(jìn)入20納米(nm)及其以下的制程之后，整并現(xiàn)象將更加明顯，資本密集度呈現(xiàn)倍數(shù)增長態(tài)勢，因此能負(fù)擔(dān)如此巨額資本資出(CAPEX)的廠商家數(shù)愈來愈少。應(yīng)用材料副總裁暨臺灣區(qū)總裁余定陸表示，半導(dǎo)體制造的資本密集度在20納米及其以下制程之后，將大幅增長，以存諸器產(chǎn)業(yè)為例，從60納米進(jìn)展至20納米，資本支出將增加3.4倍;而在IC產(chǎn)業(yè)更是高達(dá)4倍之多。在設(shè)計領(lǐng)域，從32nm到16nm設(shè)計成本的增加超過了1億美元。因此，預(yù)計未來能夠參與Cortex-A72及更新高性能產(chǎn)品開發(fā)的廠商將越來越少。