攻獨人牲:市場對AP的效能追求近乎瘋狂,然製程始終是道難關

2011.10.03 03:30PM
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 細看2011以及2012年的智慧手持設備應用處理器(AP)產業,不難發現除了Tegra 3以外的架構較為特殊以外,多數廠商在推出時程的產品多以時脈小幅提昇為主,例如三星Exynos 4212、TI OMAP 4470以及高通MSM8960,幾乎都是這樣的升級小改款產品。

回歸主導嵌入式處理器的ARM的理念,現在的發展速度也許已經超越當初預期"為3年後的產品規劃"的速度,由於智慧手機以及平板的熱潮,加上ARM正式被微軟Windows 8所支援,短短的幾年內,ARM架構轉眼變成在消費市場可以與IntelAMD分庭抗禮的新勢力,一切來的太突然,也似乎產生始料未及的市場革命。

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在智慧手持設備剛興起的時候,市場講的是雲端,彷彿有了雲端,手機本身只要不Lag什麼都好辦,看似美好的雲端還是有致命的缺陷:網路。沒了網路,或是網路Lag,無論雲端畫出的願景再美好,都是徒勞無功,智慧手持裝置最後還是落入追求硬體效能上的惡性循環。

誰能料到沈寂了十數年的ARM架構,在短短的幾年內,轉眼間時脈1GHz是基本盤,記憶體1GB嫌太少,還要比GPU的3D效能,螢幕也將踏入720p的領域,市場的需求來的太急太快,卻反而感受到AP的發展趕不上市場需求。

舉個例子來說,Sony PS Vita就搶先導入4核心Cortex-A9搭配Imagination Technics的SGX543MP4多核GPU,以VITA的條件來看,沒有通訊模組,理應更為省電;但這顆AP卻礙於採用壓低成本,傳聞採用三星45nm製程(與三星Galaxy S2的Exynos 4210相同製程),續航力僅3~5小時,也不難理解再同樣的製程下,處理器效能越好,就越耗電的道理。

回歸ARM架構的原始思維:利用SoC(系統級晶片)的方式,盡量將各種功能整合在小小的IC當中,並且維持小巧、省電的特性,至於高效能,也是近幾年智慧手機熱潮後的事情。然而要作到以上條件並不容易,試想效能逐漸追上製程更先進Atom的AP,整合了更多的功能已經很不容易,還要它擁有更高的效能以及更低的功耗談何容易。

而越先進的設計也就越複雜,追求高效能伴隨而來的就是功耗,但曾有一位TI的工程師這樣對我說過:當ARM架構的AP一味追求效能,以致發熱高到需要散熱片、電池消耗速度更快,若真的設計出這樣的產物,那為何還需要ARM?

所以,即便ARM已經規劃出更先進的架構,廠商不急著投產的關鍵,並不是產品的效能不足,而是等待足以降低發熱與功耗的製程加持,以甫發表的Exynos 4212為例,處理器時脈從1.2GHz上修到1.5GHz,而GPU更從266MHz調整到460MHz,效能提昇,但功耗反而相較目前的Exynos 4210下降30%,關鍵還是製程從45nm提升到23nm32nm。

新一代Tegra“Kal-El”其實也是有類似的困擾,如果從Roadmap中來看,預計在年底前推出的45nm40nm製程Kal-El的目標市場僅在平板,至於明年度用在手機上的Kal-El,卻預計採用28nm製程,仍會與給平板的版本在十賣方面有些許差異,畢竟手機與平板能夠放置電池的空間以及LCD的耗電量還是有差的,無論如何,平板的電池容量仍能比手機大出許多,並且螢幕的耗電也比較高,反而AP的功耗相對不明顯。

又像高通堅持獨立以ARM11為基礎開發專屬架構,也是為了功耗,目前市場上的多核AP,也僅有高通能夠針對各個核心的時脈以及休眠狀況進行獨立控制,雖然比起其他廠商採用標準的A9架構同時脈效能略為吃虧,不過換來的則是更好的電源管理。

言歸正傳,今年底一直到明年下半年,在更先進的製程還未開發完成前、試產不能達到預期良率以前,仍會是利用時脈提昇微幅升級的情形,但是市場的需求卻也不斷加速ARM架構AP的持續進化、並已經促使ARM的計畫時間縮短,可以預期Cortex-A15”Eagle”架構AP將會成為2012下半年的重頭戲。

不過按照最近的市場需求,未來AP的發展也可能邁入更多元化的模式,甚至廠商可能擬定針對手機、平板甚至入門型筆電用的不同規格AP,而並非像目前僅是以時脈作為區分,畢竟不同的環境下,對能耗以及性能的要求也大不相同。

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