綜觀2014年全球應(yīng)用處理器(Application Processor,AP)在智能手機、平板電腦為主的消費電子市場的出貨量,根據(jù)DIGITIMES Research的統(tǒng)計約為15.2億顆的規(guī)模,較2013年增長19.6%;然而,進入2015年,由于平板電腦市場可能出現(xiàn)的萎縮,預(yù)計這一數(shù)值將達到16.5億顆,年增長率為8.5%左右。在供應(yīng)廠商方面,Qualcomm仍將是行業(yè)內(nèi)的出貨龍頭,聯(lián)發(fā)科技則因4G方案的成熟而緊跟其后,并且逐步縮小差距,其他廠商如英特爾、Marvell、展訊等也將借助產(chǎn)品性價比和渠道優(yōu)勢,在2015年內(nèi)呈現(xiàn)明顯的出貨增長。此外,值得一提的是,包括三星電子、LG、華為在內(nèi)的智能手機品牌在近年內(nèi)也逐步加大了自有架構(gòu)應(yīng)用處理器的采用比例,使得這一市場上的競爭日趨激烈。

2012至2015年全球應(yīng)用處理器市場出貨量統(tǒng)計(資料來源:DIGITIMES Research)
KqQesmc
SoC集成方案成為主流
對于智能手機市場來講,2015年可謂是64位八核處理器真正商用化的一年。從2014年各大廠商紛紛發(fā)布64位ARM處理器方案,到今年年初美國CES展上正式推出搭載Qualcomm驍龍810(64位八核處理器)的LG G Flex 2旗艦型智能手機,以及剛剛發(fā)布的小米Note頂配版,無不標志著應(yīng)用處理器已經(jīng)進入到一個處理速度更快、更高效節(jié)能的時代。
 Qualcomm Technologies產(chǎn)品市場高級總監(jiān)鮑山泉 |
對此,Qualcomm Technologies產(chǎn)品市場高級總監(jiān)鮑山泉認為:“64位處理器將是近一兩年市場發(fā)展的主旋律,目前Qualcomm的芯片從高端到中低端都已支持64位,包括驍龍800、600和400系列。同時,各大主流廠商都在主推把主處理器與Modem集于一體的SoC系統(tǒng)級芯片,這種解決方案將帶來兩個好處:一是整體芯片的尺寸更小,本來要做兩個芯片的地方現(xiàn)在只需要用一個芯片,這對于產(chǎn)品外型的小型化設(shè)計大有幫助;二是功耗和成本更優(yōu)化,將兩個芯片合成在一起,很多資源可以共用,有助于實現(xiàn)更佳地成本控制和功耗控制?!?
Qualcomm驍龍810就是一個將調(diào)制解調(diào)器(Modem)和主處理器集成在一起的SoC方案,并且在Modem部分有較大的提升,增加了對LTE Category 9載波聚合的支持,通過聚合三個帶寬20MHz的LTE載波,可實現(xiàn)高達450Mbps的下載速度,從用戶體驗來講,即便在離基站很遠的地方也能獲得較高的數(shù)據(jù)通量。在對這種典型的異構(gòu)計算平臺的開發(fā)上,只需通過Qualcomm提供的一個編譯器進行編輯分配,而不必去管這個任務(wù)是在CPU上跑還是GPU上跑,大大方便了應(yīng)用者的開發(fā)利用。另據(jù)了解,目前Qualcomm也正在與OpenCL等操作系統(tǒng)和行業(yè)標準組織展開合作,目的是將芯片底層和軟件操作系統(tǒng)方面做到標準化,實現(xiàn)整個生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)更好的協(xié)同工作。
與此同時,鮑山泉也強調(diào)道,盡管SoC方案漸成主流,現(xiàn)階段獨立應(yīng)用處理器在手機領(lǐng)域中的市場份額較小,但它并不會因此而完全退出市場。這是因為Modem與AP的生命周期是不一樣的,當AP的發(fā)展速度和Modem的發(fā)展速度不匹配的時候,廠商就會推出不同的產(chǎn)品,只有當兩者都較為成熟時,才可以推出集成式的SoC芯片。此外,對于中低端產(chǎn)品而言,因為對成本較為敏感,所以一般都會采用SoC方案;而在平板電腦、車載電子和可穿戴終端市場,對于芯片的功耗要求更高,有的可能也不需要支持LTE網(wǎng)絡(luò)連接的Modem,因而只需要單獨的AP就可以了。
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聯(lián)發(fā)科技相關(guān)負責人也表示道,目前在SoC應(yīng)用處理器的開發(fā)上大多以Big.little大小核架構(gòu)為主,大核主要體現(xiàn)CPU優(yōu)越的處理性能,小核則關(guān)注低功耗表現(xiàn)。這種大小核混合式設(shè)計方式,以及如何優(yōu)化大小核架構(gòu),將是未來高端處理器發(fā)展的重點。此外,CPU和GPU如何實現(xiàn)最佳的混用架構(gòu),也會是市場競爭的一個焦點。另一方面,隨著系統(tǒng)對高速處理的需求日益提升,加上制造工藝和設(shè)計能力的升級,使得處理器的功能要越來越強大;同時,為了適應(yīng)游戲互動體驗的不斷增強,也要求GPU能提供更強的支持能力,因此,如何在有限的功耗范圍內(nèi)提高處理能力,令處理器既具備強大的性能,又不能更耗電,是最大的挑戰(zhàn)所在。據(jù)介紹,聯(lián)發(fā)科技推出的64位8核處理器可同時做到動態(tài)開關(guān),從而在性能和功耗上實現(xiàn)平衡,2015年上半年聯(lián)發(fā)科技將推出6模的產(chǎn)品,下半年會推出新的Modem,未來會以64位處理器為主。
消費模式驅(qū)動快速演進
從目前眾多應(yīng)用處理器廠商的總體開發(fā)動向來看,更加注重用戶體驗、著重產(chǎn)品方案的差異化是一大趨勢。“手機外觀設(shè)計的薄型化和材質(zhì)選用,是用戶在產(chǎn)品采購中最直觀的感受,”鮑山泉說道,“而實際上,這些與應(yīng)用處理器有很大的關(guān)系。以薄型化為例,手機要做到更薄,電池就會相應(yīng)更小一些,整機功耗也要求更低,而無論是屏幕、射頻無線和處理器等,都和主處理器密切相關(guān),因此應(yīng)用處理器對功耗的控制非常關(guān)鍵?!?
例如,屏幕顯示部分,在強光下顯示時,Qualcomm會采取不提高背光燈亮度,而是增加手機顯示像素的屏幕后處理方式,提高對比度,使邊距線更清晰,從而在不犧牲功耗的前提下把強光環(huán)境下的顯示分辨率做到更好。
此外,照相功能是當前手機廠家和用戶最為關(guān)心的一點,其中包括基本的攝像頭像素、暗光下的攝像體驗,以及對焦速度等。Qualcomm的開發(fā)理念是,在基礎(chǔ)硬件之上,實現(xiàn)更多手機層面的差異化、與用戶體驗更接近的功能。以驍龍810為例,其可支持4K超高清界面和視頻,且支持雙攝像頭,對焦速度更快,通過集成全新的Adreno 430 GPU,該應(yīng)用處理器在多媒體處理上有了大幅提升,如可支持OpenGL ES 3.1、硬件曲面細分、幾何著色器以及可編程混色等等。
 Marvell公司移動產(chǎn)品高級總監(jiān)張路 |
展望未來應(yīng)用處理器的技術(shù)發(fā)展,鮑山泉表示,首先,集成化是大勢所趨,將AP、Modem定位、安全、傳感器等應(yīng)用模塊集成起來,將會令應(yīng)用處理器的功能更為強大。其次,用戶的消費模式正在驅(qū)動這一領(lǐng)域快速演進。例如,隨著多屏互動需求的冒升,要求手機上的Wi-Fi功能可提供足夠的帶寬,以支持與電視、可穿戴設(shè)備等其他終端的互聯(lián),這可以通過利用MIMO技術(shù),同時在兩條通道上工作,或是采用60GHz 802.11ad頻段來工作。在智能化控制上,如聲控或手勢控制的應(yīng)用,為消費者帶來的應(yīng)用優(yōu)勢越來越明顯。而在安全移動支付方面,通過ARM在芯片層面劃出的一個隔離區(qū)域(Trust Zone),在用手機做支付輸入密碼或指紋驗證時,個人信息和賬戶安全會儲存在一個相對獨立的環(huán)境里,這對于手機用戶和銀行來講都是非常重要的。特別是,目前越來越多通過微信、微博來傳短視頻或下載短視頻的需求,對于LTE載波聚合的處理能力要求更高,信息量更大,這些都應(yīng)用處理器目前主要的研發(fā)方向。
“手機的發(fā)展離不開用戶體驗的提升,”Marvell公司移動產(chǎn)品高級總監(jiān)張路說,“Marvell更注重針對不同用戶需求進行全面的產(chǎn)品覆蓋,方案間具備高兼容性和復(fù)用性,可幫助廠商在短時間內(nèi)快速推出不同定位的終端產(chǎn)品,同時Marvell還可為更細分的市場推出各種專業(yè)版本,方便廠商進行針對性的方案選型。”Marvell在2014年底推出了一系列4G 64位SoC應(yīng)用處理器,其中包括針對中低端大眾市場的4核64位的處理器,以及面向中高端市場的8核64位處理器,兩款方案均在4G通信技術(shù)、攝像頭圖像處理、安全防護、功耗管理等性能上實現(xiàn)了優(yōu)化配置,同時具有良好的BOM表現(xiàn),成本更優(yōu),良率更高。
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工業(yè)專用:優(yōu)化人機界面及實時通訊性能
除了消費類電子產(chǎn)品之外,工業(yè)、汽車和醫(yī)療市場對新型應(yīng)用處理器的性能要求集中體現(xiàn)在高性能、低功耗、更好的人機界面以及實時通訊等,這主要是因為物聯(lián)網(wǎng)和4G市場發(fā)展均要求終端設(shè)備更加智能化,減輕人們使用的負擔,以此創(chuàng)造出更好的用戶體驗。
 德州儀器(TI)EP嵌入式處理器業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理鮑震 |
德州儀器(TI)EP嵌入式處理器業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理鮑震表示,在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用處理器開發(fā)上,主要面臨的挑戰(zhàn)包括構(gòu)建完整軟件生態(tài)系統(tǒng),掌握實現(xiàn)高性能、低功耗的高級工藝流程。另外,就是需要對新型應(yīng)用處理器的目標市場做更深入的研究,為市場帶來一整套參考設(shè)計或完整的解決方案,幫助客戶實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計。
TI嵌入式處理器的關(guān)鍵特征是將數(shù)字信號處理器和協(xié)處理器進行了集成,如可編程實時單元,為客戶的深度創(chuàng)新創(chuàng)建了重要的平臺。例如,其DRA72x “Jacinto 6 Eco”片上系統(tǒng)(SoC)能與最廣泛的ARM Cortex-A15設(shè)備系列軟硬件相兼容,幫助制造商在種類繁多的汽車(包括發(fā)展迅速的初、中級汽車)中經(jīng)濟高效地集成和提供高完整性的音頻、同步多媒體流與設(shè)備連接,同時還能使汽車制造商通過集成的加速性能、汽車外設(shè)和軟件的實用性來降低系統(tǒng)總成本。
另外,針對工業(yè)領(lǐng)域,TI還推出了全新的Sitara AM437x處理器系列,該產(chǎn)品系列集成了針對自動化和工業(yè)驅(qū)動器的工業(yè)協(xié)議支持,并具有雙攝像頭等新特性,適用于具有條形碼掃描功能的數(shù)據(jù)終端設(shè)備。AM437x處理器集成了外設(shè)的高性能ARM Cortex-A9與四核可編程實時單元PRU,可協(xié)助客戶開發(fā)適用于工廠自動化、PLC可編程邏輯控制器、家庭自動化、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)以及人機界面等領(lǐng)域的應(yīng)用。
“處理器在技術(shù)和應(yīng)用上正朝著在單機片上實現(xiàn)多核(ARM、DSP或ARM與DSP)或多協(xié)處理器的方向發(fā)展。未來TI還會推出多種DSP核、ARM核的處理器,或者是各種各樣的協(xié)處理器,例如可編程實時單元和工業(yè)通訊子系統(tǒng)、視頻加速器和視頻智能分析等?!滨U震說道。
責編:Quentin