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手机、平板双核处理器狂潮 即将来袭

2020-07-10

随着 CDMA 版本 Apple iPhone 4 代的上市,iPhone 的忠实用户与媒体逐渐将焦点转移至即将现身的 iPad 2 代与iPhone 5 的新增功能身上。除了我们先前讨论过 Apple 可能在下一代 iPhone 手机上加装近距离无线通讯(NFC)晶片之外,美国投资公司 Rodman & Renshaw 分析师 Ashok Kumar 近日发表的最新研究报告指出 iPad 2 与下一代 iPhone 有极大可能採用双核处理器以提升运算性能。不仅只是 Apple、其他智慧型手机厂商也有志一同的替即将问世的高阶产品换上了双核处理器。

iPad 2 内部应用处理器可能依然使用 Apple 自行研发的产品:代号 A8(另一说代号为 A5) 的全新处理器,这款处理器可能基于双核心 ARM Cortex-A9 架构(由两个1GHz ARM Cortex-A9 晶片(即 A4 晶片)组成)。
iPhone 5 代搭载双核处理器传闻洩漏
分析师 Ashok Kumar 的预测并没有让通信产业人士感到太过意外,因为誓言与 iPad 一争长短的竞争对手 MOTO 即将问世的平板电脑 MOTO XOOM 和 RIM 计画今年第二季上市的 BlackBerry PlayBook 都证实採用双核处理器(RIM 将使用 TI 德州仪器 OMAP 4430 双核处理器)。几天之后台湾的设备供应商 Kinsus 也透露 iPhone 5 将採用 Qualcomm 的基频通信晶片方案,而应用处理器将依然使用 Apple 自行研发的产品:代号 A8(另一说代号为 A5) 的全新处理器,这款处理器可能基于双核心 ARM Cortex-A9 架构(由两个 1GHz ARM Cortex-A9 晶片(即 A4 晶片)组成),因此部分类似于刚刚在 CES 展发表的 MOTO Atrix 4GLG Optimus 2X 两款智慧型手机新产品内的运算核心。如果先前关于 iPad 2 代其萤幕解析度将大幅提高 300% 的传闻属实,则透过双核处理器提升图形显示效能将成为必需。预料今年同步问世的新版 iOS 作业系统有望充分利用双核晶片的性能优势,帮助新款 iPad 和 iPhone 完成与 PC 个人电脑更为接近的多工处理(Multitasking)操作体验。
在进行更深入的讨论之前,我们必需先说明目前智慧型手机处理器晶片的发展过程。目前智慧型手机的主流硬体架构是用两个或更多处理器来分担通信与应用任务:基频处理器(Baseband Processor)负责数位与类比通信信号的转换,而应用处理器(Application Processor)负责作业系统与其他应用程式的运算工作。虽然晶片的耗能效率和性能不断改进,但每一代晶片的进步却在缩小。这个瓶颈从近几年的电脑处理器演进趋势就可看出。受功率束缚、产品开发和物理学的限制,电脑处理器厂商如 Intel 与 AMD 很早就朝向多核晶片方向发展,如今手机晶片厂也从善如流。在 OMAP 2XXX 与 3XXX 系列获得辉煌的成功后,德州仪器规划下一代手机晶片设计根据应用需求支援尽可能多的内核。

受功率束缚、产品开发和物理学的限制,电脑处理器厂商如 Intel 与 AMD 很早就朝向多核晶片方向发展,如今手机晶片厂也从善如流。
事实上早在 2010 年的通信晶片展中,我们已经开始看到应用处理器晶片搭载双核或多核处理器的设计,而不仅仅只是以影像或 DSP 晶片搭配主处理核心的现行架构。包括德州仪器公司(Texas Instruments Inc.)、易立信(Telefon AB L.M. Ericsson)和意法半导体(STMicroelectronics NV)各持一半股份的 ST-Ericsson 等主要手机晶片厂商都投入大量资源在 ARM 架构多核晶片产品研发计画。
智慧型手机应用处理器性能快速提升
双核甚至多核应用处理器成为未来发展趋势,主要还是为了达到运算性能与耗能的最佳平衡点!使用多核技术的晶片可提高运算速度 20% 至 30%,手机电池的待机时间则可延长 20% 至 30%。由于电池化学的技术进展有限,所有手持式电子装置当今所遇到科技瓶颈,几乎都是跟使用和待机时间有着密不可分的关係、而智慧型手机也不例外。与传统的功能型手机(Feature Phone)相比,目前智慧型手机最受到消费者诟病的缺陷不外乎耗电量过大、待机时间短、通话时手机温度偏高及性能不稳定等问题。要解决上述问题所牵涉的层面极为广泛,最关键的改良方案在于电池技术,但在电池芯迟迟无法推出更有效的解决方案之前,只能针对各个电子元件的耗能来改善,如基频晶片与应用处理器运用更高阶(尺寸更小)的製程达到低耗能的目的、研发出更省电的新型高线性功率放大器 PA(Power Amplifier)等。

最近三年行动上网与 SNS 社交网路的快速兴起,各种移动上网设备如智慧型手机、小笔电、MID 等行动上网装置出货量高速成长。2010 年各种类型手持上网设备总和超过 4 亿台。
在进入 21 世纪之前,电脑处理器龙头 Intel 研发 PC 个人电脑处理器的过程中,刚开始也是透过增加时脉速度来提高运算效能,但之后工程师发现一昧提升时脉速度将导致耗电量增加与散热等问题、最终反而成为了发展的瓶颈,直到转向多核心晶片的发展才渐渐克服了诸多问题。与 PC 个人电脑相比,智慧型手机的耗电量及散热限制更为严苛(没有太多人愿意随身携带 500 公克以上的手机)。加上最近三年行动上网与 SNS 社交网路的快速兴起,各种移动上网设备如智慧型手机、小笔电、MID 等行动上网装置出货量高速成长。2010 年各种类型手持上网设备总和超过 4 亿台,正式超过了 PC 和 NB 的总量,为了使高阶智慧型能有足够的运算能力以执行大量应用软体和第三方功能,2010 年我们见证了手机处理器突破 1GHz 门槛的历史时刻,1GHz 处理器晶片将成为 2011 年所有中阶以上智慧型手机的标配,高阶产品将转向双核处理器。搭载双核处理器的下一代智慧型手机的效能可与目前的小笔电相提并论,也将使小笔电跟智慧型手机间的界限越来越模糊。
双核处理器产品成为 CES 大展目标焦点
即使 iPad 2 代与 iPhone 5 代的硬体规格尚未透露,我们已经在刚刚结束的 CES 展上看到了双核处理器的百花齐放!在智慧手机和平板电脑主导的 2011 年 CES 展中,MOTO 在前述两个产品类别都推出了最令人印象深刻且最为人津津乐道的产品。在智慧型手机与平板电脑的外观(甚至作业系统)逐渐趋同的趋势之下,MOTO 展出了一款配备萤幕和键盘的独特底座:在与 MOTO Atrix 4G 手机「结合」后,该款底座便可以当做笔记型电脑使用,在许多功能上替代了传统电脑,媒体立刻给这款创新的底座取了一个别名「lap-dock」!MOTO Atrix 4G 不仅支援 4G 无线网路的高速传输,而且还拥有与 iPhone 4 相比有过之而无不及的 4.0 英吋 960x540 解析度电容式触控萤幕,加上 1930 mAH 的超大容量电池确保续航力以及 800 万像素镜头,要称之为本届 CES 大展的「机王」也不为过。

在智慧型手机与平板电脑的外观(甚至作业系统)逐渐趋同的趋势之下,MOTO 展出了一款配备萤幕和键盘的独特底座:在与 MOTO Atrix 4G 手机「结合」后,该款底座便可以当做笔记型电脑使用。(图片来源:www.pocket-lint.com)
MOTO XOOM 平板电脑率先採用专为平板电脑设计的 Android 3.0(代号「Honeycomb」)作业系统,由于 Google 的独家授权、这款产品将成为第一个装载新版 Android 系统的平板电脑。从硬体规格上不难发现 MOTO XOOM 完全以 iPad 为假想敌:除了萤幕尺寸为 10.1 英吋之外、外观尺寸为 249.1 × 167.8 × 12.9mm、整机重量为 730 公克也与 iPad 相差不多,但可透过 SD 卡扩充容量及标配 1GB 容量的 DDR2 记忆体则大幅领先 iPad!为了适应越来越流行的影像电话趋势,MOTO 特别为 XOOM 配备了一颗 200 万像素的前置镜头,而背部镜头则为 500 万像素加上双 LED 闪光灯。电池寿命也号称与 iPad 不相上下:视频播放情况下可使用 10 小时。这款超级平板电脑预计于今年第一季度问世,MOTO XOOM 能够支援 3G 和 4G 高速无线网路。

MOTO XOOM 平板电脑率先採用专为平板电脑设计的 Android 3.0(代号「Honeycomb」)作业系统,由于 Google 的独家授权、这款产品将成为第一个装载新版 Android 系统的平板电脑。
NVDIA Tegra 2 处理器异军突起
不论是 MOTO XOOM、MOTO Atrix 4G 还是去年底发表的高阶智慧型手机产品 LG Optimus 2X,它们都有一个共通点:不约而同的选择了 NVIDIA Tegra 2 双核处理器,目前看来这款处理器将成为 2011 年上半年的目光焦点。Google 也已将 Tegra 2 处理器作为了新一代 Android 系统测试机的标準配备。虽然在扬名于 3D 显示晶片市场,NVIDIA 在评估了 Intel 的发展蓝图后仍果断将未来押注于消费用手持性装置,上一代 Tegra 处理器累积的宝贵经验造就了 NVIDIA Tegra 2 这款採用 SoC 单晶片架构,一举整合双核 ARM 处理器核心、图形处理器、影像处理器、音效处理器、高画质影像解码器,还有一颗处理系统基本功能的 ARM7 处理器等多功能于单一晶片。如此设计不但大幅缩小晶片体积与 IC 製程时的投片成本,SoC 的电源功耗也相较独立晶片更加节省,可说是最适合手持装置应用的设计。

要说服手机品牌厂商放弃现有 Qualcomm、TI 等不少已经成熟的方案、转为选择 NVIDIA 的新方案,Tegra 2 一定有其过人之处。除了问世时间早于竞争对手之外,它还被认为是目前世界上最顶级的移动处理器方案。(图片来源:cdn.techit.in)
要说服手机品牌厂商放弃现有 Qualcomm、TI 等不少已经成熟的方案、转为选择 NVIDIA 的新方案,Tegra 2 一定有其过人之处。除了问世时间早于竞争对手之外,它还被认为是目前世界上最顶级的移动处理器方案,首次实现了双 Cortex-A9 内核 CPU 架构,并以此分工负责不同应用时的运算需求:例如用其中一个 CPU 内核去进行网页整体呈现,另一个核心来解码网页当中的 Flash 等多媒体内容。NVIDIA 声称网页显示性能两倍于目前主流水準,游戏性能五倍于目前主流水準、显示 1080p 全高解析度影片也毫不吃力。附带一提的是 Tegra 2 处理器内还有一颗 ARM7 处理器,在处理基本的系统管理和一些不需动用到双核或图形处理的简单应用(如播放 MP3 档案)时可仅开启 ARM 7 处理器、以达到节省电力的目的。

NVIDIA Tegra 2 採用 SoC 单晶片架构,一举整合双核 ARM 处理器核心、图形处理器、影像处理器、音效处理器、高画质影像解码器,还有一颗处理系统基本功能的 ARM7 处理器。
我们可以预料搭载双核处理器的产品在 2011 年将倾巢而出,Tegra 2 处理器将用于多款高阶机种,但其他竞争对手的脚步也很快:包括德州仪器(TI)的 OMAP 4440 处理器、SAMSUNG 也将推出双核(未来甚至可达四核)Orion 处理器,而且很可能用于下一代 Galaxy S 智慧型手机,Broadcom 已经推出了一款双核处理器,Qualcomm 的解决方案也不会晚于今年第二季出现。甚至连过去称霸 PC 个人电脑处理器市场、但始终不放弃智慧型手机市场的 Intel 也有动作。虽然基于 X86 架构的低功耗处理器今年仍主打 ATOM 小笔电的应用,但前不久 Intel 总裁曾透露 2011 年上半年将出现数十款基于 Moorestown 平台的平板电脑,此平台和 INTEL 的另一个平台 Medifield 都有可能进军智慧型手机,据称 Medifield 平台内的图形核心晶片性能要比 iPhone 4 内部的 PowerVR SGX535 性能高出 4 倍。

我们可以预料搭载双核处理器的产品在 2011 年将倾巢而出,Tegra 2 处理器将用于多款高阶机种,SAMSUNG 已经在研发手机用四核处理器。
Android 阵营内的「硬体大战」是好是坏?
从 200MHz 到 528MHz、再到 1GHz,回首过去几年、我们讶异智慧型手机内部的处理器速度有了天差地远的变化,当然与之对应的性能也是大幅提高。但在性能暴增的同时,所有使用者都不得不面对一个问题——使用时间的缩短。过去 NOKIA Symbian S60 机种正常使用仍有三天左右的续航力,但是对当下的智慧型手机而言,如此续航性能已经成为传说。Android 不愧为 2010 年最具代表性的作业系统,虽然 iOS、Windows Phone 7、Symbian^3 也有一定的影响力,但相比小绿人来说仍属逊色。不过 Android 已经开始给予使用者「接棒 Windows Mobile、成为推动硬体规格升级大赛」的印象,从 2010 年初搭载 1GHz 处理器的机型首次问世、到 2010 年底双核处理器的机型也诞生,这部分也要归咎于软体主导权牢牢掌握在 Google 手上,手机品牌厂商除了在硬体规格之外、并无其他有效着力点。我们可以预料 2011 年 Android 阵营内的「硬体大战」还将持续。不过缔造完美的使用体验除了硬体性能的改善之外,软体(作业系统)的整合也不可缺,这也就是 Mac OS 系统的表现始终优于微软 Windows 产品的背后原因。在智慧型手机市场,Apple 始终坚持自己一手打造软体与硬体,iPhone 4 的硬体规格与 HTC Desire HD 相比并无明显优势,但不论是产品细节还是对整机使用体验,至今 iPhone 仍然稳居业界龙头宝座。

从 200MHz 到 528MHz、再到 1GHz,回首过去几年、我们讶异智慧型手机内部的处理器速度有了天差地远的变化,当然与之对应的性能也是大幅提高。(图片来源:hexus.net)
Intel、NVIDIA 这些过去在 PC 市场呼风唤雨的厂商如今进军智慧手机市场,是因为他们看到了智慧型手机使用者的需求,这种需求正朝着「电脑手机」手机的方向发展:大家希望打开更多的网页而不需要等待,希望能玩效果更好的 3D 游戏,希望进行视频通话或观赏高解析度的 1080p 电影,在这些需求背后需要的是处理器运算能力与作业系统的最佳化,而处理器的升级换代又能间接促进作业系统与使用体验的最佳化。随着消费者对手持性装置功能的期待与日俱增,採用 ARM 架构的处理器能否在发挥低功耗优势的同时有新的性能上的突破?TI OMAP、NVIDIA Tegra 或 Qualcomm Snapdragon 究竟谁会成为 2011 年 ARM 阵营的主流产品?採用 X86 处理器方案能否在智慧手机上也发挥自己出色的运算能力?相信再过几个月,前述问题的答案都将揭晓。

Intel、NVIDIA 这些过去在 PC 市场呼风唤雨的厂商如今进军智慧手机市场,是因为他们看到了智慧型手机使用者的需求,这种需求正朝着「电脑手机」手机的方向发展。(图片来源:avinashjois.com)
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sciroccopilota 于 2/15/2011 12:42:51 AM修改文章内容

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