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MID運算核心優勢探討
ARM單挑Intel 行動核心霸主誰家落?

【作者: 王岫晨】   2009年01月05日 星期一

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經過Intel力推並炒熱市場一年之後,市面上終於看到多款MID產品的問世。MID與一般行動裝置一樣,都是要帶著出門趴趴跑用的,回到室內之後,MID大概不是被關機就是被充電中,在家中或在辦公室裡,使用者也絕對會使用PC上網而非小小的MID裝置。因此可以界定的是,MID是專為外出無線聯網應用的行動裝置,其基本功用就是要行動上網,而不需其他複雜的多媒體邏輯運算功能。「行動」與「上網」!有了這樣的基本認識之後,也很容易為此種裝置的運算核心來下定義。這樣的運算核心,基本不需要超高效能的雙核心或四核心處理,只需符合最基本的網頁瀏覽,以及低功耗節能即可。


《圖一 英特爾資深副總裁Anand Chandrasekher展示新一代Moorestown晶圓》
《圖一 英特爾資深副總裁Anand Chandrasekher展示新一代Moorestown晶圓》

Atom與英特爾的MID發展雄心

既然MID這樣的概念是由處理器大廠美商英特爾(Intel)所提出,該公司理所當然在這個領域不能落後市場,因此先來看看英特爾究竟端出了什麼樣的菜色來。


英特爾今年針對MID應用推出Atom(凌動)處理器,它採用英特爾最小並創新的電晶體,除了催生MID與Netbook兩項行動運算產品之外,並延伸英特爾產品在嵌入式和數位醫療領域的應用。


2008年4月在的上海IDF論壇上,英特爾宣布將針對MID應用推出小於25mm2大小的Atom處理器搭配Poulsbo晶片組,取代原有Merom處理器所搭配945GM晶片組的解決方案。5款Atom晶片之其時脈由800 MHz至1.86 GHz,耗電量介於0.65~2.4瓦間,僅一般筆記型電腦處理器35瓦耗電量的6.8%。晶片價格也僅介於45~160美元間。所有Atom處理器都配備512K L2快取記憶體,裸晶尺寸約為7.8×3.1mm。


Atom處理器使用了目前世界上最小的電晶體技術,同時也是英特爾體積最小的處理器產品。該產品使用45奈米High-K CMOS製程技術,晶粒面積僅有25mm平方,具備4700萬的電晶體數目,而晶片面積則為13m×14m,是目前市場上在3W以下功耗規格上最快的處理器,其處理頻率從0.8GHz到1.8GHz,共有5款不同等級的產品,分別為Z500(0.8GHz),Z510(1.1GHz),Z520(1.3GHz),Z530(1.6GHz)及Z540(1.8GHz)。此外,Atom處理器也能完全支援英特爾Core 2 Duo架構的軟體與韌體技術。


而除了推出Atom處理器晶片外,英特爾也一並推出了Atom架構技術,包含Atom在內,還有一個負責溝通、連結且具備繪圖功能的SCH(System Controller Hub)晶片組。SCH為一個高整合、低功耗的晶片組,能支援HD影片播放,同時具備手持裝置與PC兩者的I/O規格。


新的Menlow平台採用45奈米Atom處理器,加入第一代的整合型系統控制器中心(System Controller Hub),並搭配Poulsbo晶片組產品。系統控制器中心可提供低耗電量的3D繪圖處理功能,並支援HD視訊及標準I/O介面。此外,Atom還支援多重作業系統,可在Windows及Linux作業系統中運作。


到了2008年底,英特爾已經推出雙核心版本的Atom處理器。Atom 330將與Intel 945GC Express晶片組搭售的方式,或以Little Falls2主板方式結合的方式,對市場銷售,並可應用在Netbook及NB等市場。據報導,淩動330處理器的最高功耗為8瓦,處理頻率為1.6GHz,整合了1MB的L2快取記憶體,並支援頻率為667MHz的DDR2記憶體。


此外,英特爾表示,Atom 330處理器並非以Netbook產品為主。但部分PC商仍然會試圖將該處理器使用在Netbook,或者主流的筆記型電腦上,因為其8瓦的最高功耗相當具有競爭力。目前英特爾主流筆記型電腦晶片的最高功耗為35瓦。而其40美元的價格也遠低於英特爾的主流雙內核處理器。


至於未來之規劃,根據英特爾的產品路線圖顯示,英特爾將於2009年第三季,推出第二代的低功耗Atom處理器。據報導,下一代Atom處理器將在2009年第三季推出。該晶片目前的代號是「Pineview」,將有雙核和單核兩種型號。這種晶片還可能借用Nehalem晶片的一些創新技術,整成一個DDR2記憶體控制器,並且在晶片內整合繪圖處理器GPU。


英特爾MID發展藍圖

在2008年的IDF論壇上,英特爾完整呈現了MID的發展藍圖,在下一階段社群網路(Social Networking)、UMPC、以及具備LBS服務的導航功能,也將成為2009年Intel行動運算核心架構的三大要素。


《圖二 台北IDF展會現場所展示具導航功能的摩托車》
《圖二 台北IDF展會現場所展示具導航功能的摩托車》

Moorestown大幅降低系統功耗

英特爾透過台北IDF展會,展示新一代MID平台Moorestown。新平台能夠在多種可攜式裝置上大幅增加電池壽命。Intel資深副總裁暨微型移動裝置事業群總經理Anand Chandrasekher指出,與以Intel Atom處理器為主的第一代MID平台相比,新平台的閒置功耗將減少10倍。


Anand Chandrasekher進一步說明,Moorestown平台組成部分包括開發代號為Lincroft的系統單晶片,以及代號為Langwell的I/O Hub。Lincroft SoC整合45奈米處理器、繪圖晶片、記憶體控制器和視訊編解碼器。Langwell則可支援多種I/O連接埠,可連接無線網路、儲存設備與顯示元件,並納入多項機板功能。Moorestown將45奈米處理器、繪圖技術、記憶體控制器,以及影像編碼和解碼功能整合在單一晶片上。未來Moorestown平台將支援3G、WiMAX、 Wi-Fi、 GPS、藍牙和行動電視標準。Anand Chandrasekher也宣布與全球電信設備大廠Ericsson已開始合作HSPA模組設計。


《圖三 英特爾行動事業群副總裁暨微型移動裝置事業群策略規劃與平台架構總監Shane Wall認為,除了社群網路推波助瀾之外,LBS服務的興起對於MID也將產生深刻影響。》
《圖三 英特爾行動事業群副總裁暨微型移動裝置事業群策略規劃與平台架構總監Shane Wall認為,除了社群網路推波助瀾之外,LBS服務的興起對於MID也將產生深刻影響。》

LBS服務與MID整合勢在必行

此外,英特爾行動事業群副總裁暨微型移動裝置事業群策略規劃與平台架構總監Shane Wall,也分享MID目前的發展現況與未來趨勢。除了社群網路(Social Networking)推波助瀾之外,Shane Wall亦特別強調LBS(Location-based service)服務的興起對於行動上網裝置的深刻影響。MID內建GPS導航功能並整合LBS資訊服務,將會是2009年MID裝置發展的重點項目。因此英特爾在IDF展會中也特別展示一輛由橘郡重型機車廠打造的250cc摩托車,並搭配可支援行動WiMAX傳輸以及GPS導航、音訊和影像功能的MID裝置,為2008年IDF帶來搶眼風采。


Shane Wall也列舉介紹幾項值得關注的MID產品,包括在法國SFR網路頗受歡迎的仁寶(Compal)My PC Pocket品牌MID、Kohjinsha的Productivity MID、Clarion的行動聯網導航裝置MiND(Mobile Internet Navigation Device),以及在TIM網路上佈建的BenQ娛樂/通訊MID(Entertainment/Communication MID)。


多家廠商也加入MID產業體系,包括MIPI顯示橋接器的California Micro Devices、媒體播放器與編碼/解碼器的Fluendo、遊戲廠商Gameloft、LBS社交網路GyPSii、視訊串流廠商Livecast、widget引擎Minigate、網際網路視訊傳遞解決方案供應商Move Neworks、社交網路及一般遊戲廠商Mytopia、導航軟體與交通位置資訊供應商Navteq、存取媒體Orb Networks以及新一代音樂播放器TuneWiKi等。


搭配HSPA行動寬頻模組


此外,Intel與Ericsson密切合作,搭配Ericsson內建HSPA行動寬頻功能模組的PCIe Mini Card,為其MID行動上網裝置提供HSPA行動數據傳輸解決方案。值得持續觀察的是,Intel不排除與自己所力推的WiMAX處於相互競爭的HSPA/LTE行動寬頻規格支持者相互合作,新一代MID平台架構Moorestown不一定只會搭配WiMAX標準,進一步和Ericsson的HSPA PCIe模組相互搭配。


Ericsson行動寬頻模組事業部副總經理Mats Norin表示,這款可支援HSPA規格的PCIe Mini Card F3507g,將與Intel在2009~2010年所推出的新行動上網平台Moorestown相互搭配。Ericsson也正在與Intel Moorestown平台和Intel的Moblin Linux作業系統模組相互整合,不僅將應用於MID裝置中,也將進一步擴展適用於內建行動寬頻模組的筆記型電腦內。


Ericsson在台北IDF會場現場實測內建Ericsson HSPA模組的仁寶(Compal)MID裝置JAX10,而可支援4G LTE模組的新一代PCIe Mini Card預計在2010年上市。Mats Norin指出,目前Ericsson已和Dell、LG、Lenovo以及Toshiba等筆記型電腦品牌大廠進一步合作內建HSPA行動寬頻模組PCIe Mini Card。


《圖四 Ericsson行動寬頻模組事業部副總經理Mats Norin表示,Ericsson正與Intel Moorestown平台和Intel的Moblin Linux作業系統模組相互整合,不僅將應用於MID,也將擴展於內建行動寬頻模組的筆記型電腦內。》
《圖四 Ericsson行動寬頻模組事業部副總經理Mats Norin表示,Ericsson正與Intel Moorestown平台和Intel的Moblin Linux作業系統模組相互整合,不僅將應用於MID,也將擴展於內建行動寬頻模組的筆記型電腦內。》

搭配可支援HSPA的PCIe Mini Card

這款尺寸為20×30×2公釐的PCIe Mini Card F3507g,不僅可支援HSPA 3.5G行動傳輸規格,同時也可支援WCDMA以及EDGE等無線傳輸標準,支援WCDMA在2100/1900/850MHz等頻段。PCIe Mini Card F3507g的HSPA下行傳輸速率可達7.2Mbps,上傳速率可達2.0Mbps。


另一方面,此款PCIe Mini Card亦內建GPS晶片模組,Mats Norin表示,GPS導航應用目前尚未成為MID裝置的必備功能,不過未來整合GPS以及行動寬頻上網的可攜式裝置將會成為主流,因此此款PCIe Mini Card將可滿足台灣筆記型電腦以及高階行動裝置OEM/ODM客戶的設計需求。


Mats Norin強調,HSPA網路在全球的佈建廣度與接受度正保持明顯的領先地位,藉由Ericsson在HSPA網路基礎建設的優勢位置,與筆記型電腦和MID晶片大廠Intel展開進一步密切合作,就是要積極擴展HSPA網路架構在系統終端的影響力。


也因此Mats Norin表示,Ericsson已經協同其他16家IT企業和行動通訊營運商攜手合作,全力支持由GSMA領導的計劃,積極推廣可隨時連線的Mobile Broadband裝置。推動Mobile Broadband標誌計劃的廠商包括3 Group、Asus、Dell、ECS、Ericsson、Gemalto、Lenovo、LG、Microsoft、Orange、Qualcomm、Telefonica Europe、Telecom Italia、TeliaSonera、T-Mobile、Toshiba以及Vodafone。


《圖五 Ericsson所推出支援HSPA行動寬頻傳輸的PCIe Mini Card F3507g》
《圖五 Ericsson所推出支援HSPA行動寬頻傳輸的PCIe Mini Card F3507g》

最新行動運算概念UrbanMax

另一方面,Intel副總裁暨行動平台事業群總經理Mooly Eden也談到英特爾最新的行動運算概念UrbanMax。UrbanMax具備11.1英吋小尺寸觸控螢幕、以Intel Centrino 2處理器技術為核心,搭配SATA固態硬碟(SSD)、高畫質播放以及強化未來行動運算平台的功能。UrbanMax像是整合隨身易網機(netbook)和MID的另一可能延伸行動運算架構的裝置,以Intel輕巧外型SFF(Small Form Factor)技術為基礎,針對Web 2.0用途所推出的全新設計概念。


《圖六 英特爾副總裁暨行動平台事業群總經理Mooly Eden說明,MID將整合UMPC架構,下一階段社群網路、UMPC及具備LBS服務的導航功能,將成為2009年英特爾行動運算核心架構的三大要素。》
《圖六 英特爾副總裁暨行動平台事業群總經理Mooly Eden說明,MID將整合UMPC架構,下一階段社群網路、UMPC及具備LBS服務的導航功能,將成為2009年英特爾行動運算核心架構的三大要素。》

社群網路、微型電腦、LBS導航服務三合一

在Intel的規劃裡,MID不只是社群網路的媒介而已,具備LBS位置資訊服務和交通即時資訊的導航功能,更是下一階段MID平台備受看好的應用。諸如GyPSii和Navteq等導航資訊供應商,也已加入Intel所主導的MID產業聯盟。因此,MID和connected間的競爭已經展開。而MID也將整合微型電腦(UMPC)架構,下一階段社群網路(Social Networking)、UMPC、以及具備LBS服務的導航功能,即將成為2009年Intel行動運算核心架構的三大要素。


英特爾認為,MID的售價期望能在500美元左右。根據已規劃的35款MID產品中,約50%採用Wi-Fi網路與HSDPA通訊技術,約30%則是採用WiMAX通訊技術。


《圖七 英特爾展示下一階段UrbanMax行動運算架構》
《圖七 英特爾展示下一階段UrbanMax行動運算架構》

ARM以RISC架構抗衡英特爾

如果說,在PC處理器市場上,英特爾的最大對手是AMD的話,那麼在MID處理器市場,ARM便是英特爾的頭號大敵。自從MID產品知名度逐漸提升,各種產品也紛紛問世之後,ARM逐漸瞭解,其精簡指令集(Reduced Instruction Set Computing;RISC)架構處理器是在行動運算應用中,唯一可與英特爾複雜指令集(Complex Instruction Set Computing;CISC)架構處理器相抗衡的產品。因此,在2008年11月間的ARM技術論壇上,ARM也設立MID主題專區,以產品及演說宣示進軍MID市場的決心。


相較於過去的低調行事風格,今年ARM在台灣年度技術論壇上首度新增MID主題,並展示MID產品。除了Processor、ARM Development Tool、Software、Physical IP等四大主題外,ARM首次新增MID主題回擊英特爾,並展示實際產品、及發表主題演講等,展現對MID市場的重視。而在MID市場因英特爾與Linux合作而遭排擠的微軟,似乎也倒向與ARM結盟,另外身為英特爾Moblin平台成員的Haansoft也積極與ARM合作。在論壇中ARM展示由合作伙伴推出或研發,至少4、5款以上採用ARM架構處理器所設計的MID裝置。


來看看ARM在MID市場端出了什麼樣的處理器菜色來。ARM打算推出 ARMv7架構的CPU分食MID市場大餅,並宣佈和開發Ubuntu Linux的Canonical結盟,推出專為Ubuntu最佳化的CPU,代號Cortex-A8與Cortex-A9,目標是提供長達一天的使用時間,並能滿足高階影片播放需求的低耗電處理器。


Cortex-A8和Cortex-A9處理器不僅可用於智慧型手機市場,而且還可針對MID與Netbook等產品發揮最佳效能。而搭載Cortex-A8/Cortex-A9處理器的行動裝置也最快可在2009年第一季上市。Cortex-A8的運行速度約可達1GHz,而Cortex-A9則是Cortex-A8的多核心型號,預計2010年問世。儘管頻率稍低,但多核心會在效率上更勝一籌。另外在作業系統方面,目前PC版Windows還不支援ARM架構處理器,但Windows CE、Linux以及蘋果OS X都已經有支援ARM架構的版本問世。


《圖八 ARM行動運算部門總監Bob Morris表示,Cortex-A8和Cortex-A9處理器不僅可用於智慧型手機市場,而且還可針對MID與Netbook等產品發揮最佳效能。》
《圖八 ARM行動運算部門總監Bob Morris表示,Cortex-A8和Cortex-A9處理器不僅可用於智慧型手機市場,而且還可針對MID與Netbook等產品發揮最佳效能。》

ARM架構對英特爾造成威脅

在Mobile Computing的市場預估上,根據ABI Research的報告顯示,Netbook將在2010年達到2190萬台出貨量的市場規模,而屆時ARM-Based的產品將擁有30%的市佔率。2013年時Netbook出貨量更將高達5916萬台,ARM-Based的市佔率亦將提高至40%。或許2009年的CompuTex展之前,就能在市場上看到ARM-Based的Netbook。藉由ARM架構的低功耗特色與設計彈性,這些行動聯網裝置將可拋棄處理器風扇、降低熱耗對續航力的影響,並獲得更大的設計彈性與空間,為市場帶來更輕巧且更雅致的行動運算裝置。


目前,行動聯網裝置可同時搭載ARM與X86的平行系統。透過這樣的組合,筆記型電腦使用者在使用電子郵件、瀏覽網頁以及多媒體撥放功能時,可以選擇以ARM的系統來執行。如此一來,除了可以大幅加快系統啟動的時間外,更可延長系統的續航力達到15個小時以上。而目前這種將Smart Phone的耗電與Notebook的介面結合之技術稱之為Hyber,不久將透過ARM的夥伴呈現給使用者。


至於使用者最在意的續航力方面,ARM能提供比英特爾多上18倍的續航力。同在800Mhz的處理器頻率下,ARM Cortex-A8處理器的平均續航力為6.9天,而英特爾Atom處理器僅能運作0.4天;在休眠狀態,Atom能維持0.8天,而Cortex-A8處理器則可維持數週。在持續使用網頁瀏覽功能的情況下,Atom處理器僅能運作3.1個小時,而Cortex-A8的續航力則是Atom的3倍;若是撥放影片的話,Cortex-A8處理器能持續撥放6.3個小時,而Atom則僅可持續撥放1.6個小時。


(表一) Atom與Cortex-A8處理器效能比較

 

休眠狀態

平均使用

網路瀏覽

影片撥放

Intel Atom

19.2小時

9.6小時

3.1小時

1.6小時

ARM Cortex A8

數週以上

165.6小時

9.4小時

6.3小時


完整的研發社群

面對未來行動運算的市場,ARM擁有完整的研發社群與夥伴關係。現在目前在市場上夥伴推出的ARM-Based MID包含Nokia N810、Samsung Instinct等。此外,ARM的研發社群包含Apple、Google、Nvidia、TI、Qualcomm、Microsoft、Adobe、Mozilla、Symbian、HTC等軟硬體廠商共400多家。而ARM-Based的裝置也可使用My Space、Face Book、Skype、Google、Youtube等網路社交平台。


提供與PC相同的網路瀏覽功能

ARM-Based的產品(如Nokia N810)可以提供使用者全新網路瀏覽經驗。英特爾指出ARM-Based的裝置在瀏覽網頁會產生較多錯誤一事,純屬軟體規格的不同導致的結果,而非硬體的問題。搭載了Morzila與Opera並支援Flash 9的ARM-Based Nokia N810便可提供與PC相似的網路瀏覽體驗。


兩強各擁優勢 互不相讓

自從英特爾推動MID產品以來,屢次在IDF場合上以ARM平台手機與自家Atom平台MID產品做比較,並抨擊ARM平台的行動運算效能在網際網路服務等應用效能落後英特爾。自從2008年6月ARM與Nvidia合作發表Tegra晶片,正式宣布進軍MID市場後,雙方的競爭愈形激烈,且10月英特爾高層更在台北IDF場合直指採用ARM處理器的iPhone效能不佳,儘管事後道歉並澄清發言,然與ARM之間的戰火已經不可收拾。


看到了吧,兩強相爭就會有這樣的結果出現。ARM馬上回擊英特爾,並明指x86架構不適合MID。在ARM看來,英特爾並沒有十足的勝算。理由很簡單,MID並非全新的概念,它和ARM過去提出的CMC(互聯行動運算)大同小異,都是智慧型手機的自然發展之路,不過考慮到業界和市場都已經接受了MID裝置,因此ARM也決定採用該名詞,以免混淆。目前市場上已經有了ARM-Based處理器的MID裝置,例如Apple iPod touch、Nokia N8x0系列,而英特爾試圖把x86架構引入一個完全不同市場的做法只是在浪費力氣而已。儘管英特爾在技術、製造和銷售等方面實力雄厚,但ARM處理器的面積僅為Atom的四分之一,而且是SoC設計,英特爾想要追趕ARM,必須保持製程技術持續領先至少1~2個世代,但這麼做也將付出相當代價。


另外一個問題是軟體的部分。Atom MID能否完整發揮傳統PC軟體的功能也頗值得懷疑,畢竟傳統軟體是專為x86電腦架構所設計的,在小小的3~6吋行動聯網裝置上應該無法完全發揮應有的設計性能,進而影響使用體驗,因此針對這類特殊應用的MID軟體還必須專門編寫或重新編寫等,非常不便。


兩方陣營都針對對方的弱點加以攻擊,而由此正可發現各自的長處。英特爾認為ARM在網路效能上表現不佳,而ARM則認為英特爾MID平台的耗電較高。雙方對MID的定義也出現差異,例如英特爾推動MID採用Atom處理器行動平台,螢幕尺寸約4~6吋;ARM則採取寬鬆定義,認為所有手機、車機、掌上型遊樂器等方便行動可攜、高速上網的裝置均屬MID。不論如何,兩者之定義仍都維持在「行動」與「上網」之範疇。MID概念的興起,原因在於英特爾與ARM都認同手機與NB間存在一塊可供使用者隨身攜帶、隨處上網使用網路服務的行動裝置市場,除了MID,許多行動裝置如iPhone及英特爾推動的Netbook、UMPC等也都此市場為目標。


Atom晶片是Menlow平台版本,並非SoC架構,南北橋角色及繪圖顯示等功能並未整合進處理器晶片中,而是另外搭配System Controller Hub(SCH)晶片。英特爾在宣傳Atom時,在功耗部分的說辭都是單指處理器本身,以最省電的Z500為例,其散熱設計功率(Thermal Design Power;TDP)雖僅0.65W,但實際上若計入SCH則遠大於此,例如最省電SCH晶片UL11L的TDP為1.6W。此外Atom晶片的另一項缺點,則是PCB電路板比較大,這不僅限制採Atom晶片裝置的體積縮小程度,同時也增加整體系統的電力消耗。相較之下,原本ARM架構的處理器特點就是低功耗,且Qualcomm、TI及Nvidia針對MID推出的處理器,基本上都是採SoC架構,PCB電路板可做得比較小,因而採ARM架構的裝置,整個系統在電力消耗方面遠低於採用Atom晶片的裝置。電力消耗高低對裝置使用者來說,則是裝置續航力好不好。ARM-Based陣營對於採用ARM架構的行動裝置續航力較有信心,例如使用時間方面在播放影片可達20~30小時,待機時間則是數天至一星期。反觀採用英特爾Atom的MID,現階段針對續航力的說辭,一般都是以比目前的NB或UMPC好上3~4倍為目標,換句話說影片放映還是無法達到10小時,而待機時間僅能以小時計而不是天數。


英特爾儘管標榜其製程優勢,但採用45nm製程的Atom晶片,不僅功耗上落後對手,連晶片封裝大小都不敵以ARM架構為核心、65nm製程的對手產品。例如,Atom處理器本身的封裝大小為182mm2,SCH則為484mm2,而將主要功能與元件如CPU、繪圖處理器、影像解碼處理器及輸出入功能都整合到1顆單晶片的Tegra尺寸則僅為144mm2。


英特爾所寄望是預計於2009~2010年推出的Moorestown平台版本Atom晶片,預計待機功耗(Idle Power)為目前版本1/10、採系統功能都整合到單晶片的SoC架構、晶片面積更小等特性。以Atom現階段展現的規格及功耗效能,尚無法滿足行動裝置輕薄與高續航力的基本要求,在Moorestown推出之前,ARM-Based架構的晶片業者更有充裕的時間攻下市場。


目前看來,英特爾Atom處理器短期內還難以威脅ARM的地位。從效能上比較,ARM11與Atom本來就屬於不同等級的處理器,以工作頻率同為800MHz的ARM Cortex-A8來與Atom比較,Cortex-A8效能明顯優於Atom。再以功耗部分比較,Cortex-A8的TDP功耗僅為Atom的一半,休眠功耗更只有百分之一。這在行動裝置的應用來說,在電池續航力便分出高下。若再比較SoC晶片尺寸,ARM-Based的Samsung S5PC100單晶片,也只有Atom晶片的四分之一大小。但若從所執行的作業系統來看,目前ARM架構處理器僅能執行WinCE系統,尚無法支援微軟的Windows XP作業系統,也因此就採用Windows XP系統的裝置來說,ARM-Based的產品則是處於弱勢。


《圖九 高通通訊產品管理總監Manjit Gill》
《圖九 高通通訊產品管理總監Manjit Gill》

高通雙核心Snapdragon晶片組威力強大

提供行動裝置關鍵運算動力

高通(Qualcomm)的行動運算解決方案Snapdragon平台是針對行動運算市場,結合優越的行動運算能力、低功耗、完整的連線能力與行動多媒體。


高通通訊產品管理總監Manjit Gill說明,Snapdragon平台運用一顆特製的CPU核心,提供運算能力及支援全天候電池供電(all-day battery life)低功耗。Snapdragon支援行動寬頻、GPS、硬體加速3D圖像、行動電視以及許多其他功能,讓裝置製造商可使用Snapdragon生產多種擁有大尺寸螢幕的口袋型運算裝置和行動運算裝置。這些裝置將提供隨時隨地即時連線能力、高效能多媒體、定位內容(location-aware content)、完整的網際網路瀏覽與工作應用,並且提供立即開機(instant-on)與永保連線的使用者經驗。


高通第一代Snapdragon解決方案已獲超過15家裝置製造商的30種以上裝置設計採用。第一批裝置預計在2009年上半年推出。此外,高通在2008年11月拓展Snapdragon的發展計畫,推出雙核心(dual-CPU)的Snapdragon晶片組,以實現更先進的行動運算裝置。QSD8672晶片擁有兩個處理能力高達1.5GHz的運算核心,可提供更強大的運算處理能力,同時擁有所有Snapdragon晶片組的特點,包含最佳電池壽命,以及完整的3G行動寬頻與周邊連線能力。


RISC架構優勢顯著

高通的Snapdragon平台運用自行研發與ARM v7指令集相容的特製CPU核心。ARM架構是RISC架構的一種。ARM的軟體生態系統非常興盛並擁有廣泛的應用範圍。舉例而言,ARM裝置所具備的網路瀏覽使用者經驗與x86裝置不分軒輊。而Snapdragon平台也是高度整合的單晶片設計,使用的晶片數目比Atom解決方案少大約三分之一。


高通在行動運算市場的行銷策略

高通相信市場定位於智慧型手機與筆記型電腦間的這類裝置擁有龐大商機。隨著使用者持續運用手機與智慧型手機執行更多功能,高通相信使用者將開始要求與筆記型電腦相類似且更先進、強大的使用經驗,但同時期望擁有像手機永保開機(always-on)與全天電池壽命特性。Manjit Gill認為,這塊市場將會大致分為兩類產品:配備約4吋至7吋螢幕的口袋型運算裝置(pocketable computing devices),以及配備約9吋至12吋螢幕的行動運算裝置(mobile computing devices)。


高通正與OEM/ODM廠商緊密合作研發內建Snapdragon的口袋型運算裝置和行動運算裝置。目前,至少15家裝置製造商正以Snapdragon解決方案研發超過30種設計,包括宏碁、華碩、仁寶、富士康、宏達電、英業達、LG電子、廣達電腦、三星電子、東芝和緯創資通等。高通相信使用者經驗是確保這些新裝置成功的基本要素,並且正與所有夥伴密切合作,為消費者帶來結合智慧型手機與筆記型電腦經驗的新類型產品。


高通第一批內建Snapdragon的商用產品,也預計將在2009年上半年推出。


《圖十 Nvidia行動事業群總裁Michael Rayfield》
《圖十 Nvidia行動事業群總裁Michael Rayfield》

行動運算裝置發展趨勢

手機的功能在過去幾年內變得更加強大,從單純的語音通訊裝置演變成多種應用和服務的平台。隨著消費者開始運用手機或智慧型手機瀏覽網路、查看郵件、定位或者觀看電視,Manjit Gill認為他們需要新一類的裝置,提供類似個人電腦的強大處理能力,但同時擁有行動電話所具備的永保開機、隨時待命和全天候電池壽命。高通認為隨處上網和全天候電池壽命是行動運算裝置成功的基本要素,這些能力正是行動力的關鍵。


《圖十一 Nvidia Tegra AXP 2500模組》
《圖十一 Nvidia Tegra AXP 2500模組》

Nvidia Tegra強攻行動多媒體市場

期望藉由新平台帶動第二次PC革命

每天都有新運算應用不斷地出現在各種新的平台上,這些新的應用對於繪圖效能有頗高的要求。Nvidia Tegra系列晶片推出之後,Nvidia會將視訊運算的能力應用於行動平台中,從手機、MP3播放器、PND到MID等。Nvidia憑著過去GeForce技術之系統設計經驗,透過Tegra提供了直覺式的簡易使用介面、多媒體功能,以及豐富的線上互動世界,同時也能維持更長的電池續航力。Tegra系列處理器採用ARM 11架構並加入Nvidia GeForce繪圖核心,針對Smartphone、MID及Netbook市場應用,其單晶片設計內建了處理器、繪圖核心及南北橋功能,2009年也將正式看到採用Tegra處理器的產品上市。


Nvidia行動事業群總裁Michael Rayfield表示,Tegra處理器系列三款型號包括針對Smartphone應用的Tegra APX 2500、以及MID應用的Tegra 600、Tegra 650,均採用ARM 11 MPCore多核架構,支援16及32位元LP-DDR及NAND型快閃記憶體,支援Windows Mobile及Windows Embedded CE作業系統,其單晶片設計內建了處理器、繪圖核心及南北橋功能,其尺寸約144mm2相比10美分硬幣還要小,而且運作功耗少於1Watt,一顆1400mAh的電池的平均待機時間可達10.6日,Nvidia也指出Tegra處理器的效能僅為Intel Atom的10倍。


Tegra系列處理器將PC視覺運算效能帶進各種可攜式行動裝置,其影音處理能力包括內建HD AVP處理器,支援AAC、AMR、WMA及MP3等多種標準音訊規格,支援JPEG解碼加速,更支援H.264硬體解碼能力,其中Tegra 650支援1080p高畫質影像解碼,Tegra APX 2500及Tegra 600則支援720p。


?Tegra系列處理器也應用了GeForce繪圖核心,支援Open GL ES 2.0規格,可編程像素著色器、頂點著色與光源技術,提供2D及3D影像處理器,其中針對SmartPhone市場的APX 2500型號更可支援D3D Mobile規格,核心內建HDMI輸出端子,及1200萬像像素的相機感測器。


藉由Tegra的開發,Nvidia期望可以打造一個引發第二次PC革命的平台,這也將是一個以行動應用為主,兼具省電與上網功能、高畫質媒體與運算體驗,一切原在PC上才享有的運算效能都可在這個革命性的平台上實現。


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《圖十二 DSC_3498 Zoom MDK套件》
《圖十二 DSC_3498 Zoom MDK套件》

TI以ARM-Based打造OMAP 3晶片

為行動裝置提供高畫質攝影和完整網頁瀏覽能力

德州儀器(TI)早已透過自身的行動科技,改變消費者使用手機等行動裝置觀看及分享內容的方式。TI新款OMAP3440是可讓行動裝置支援高畫質攝影功能的應用處理器,使用者不僅可錄製高畫質影像,還能透過新款智慧型手機和行動上網裝置的大螢幕享受其他新應用。


消費者已習慣在家裡享受高畫質視訊和完整網頁瀏覽經驗,OMAP3440處理器能為行動市場提供相同的使用體驗。這款新晶片採用TI的IVA多媒體加速器,可支援720p高畫質錄影與播放,讓使用者透過鏡頭發揮創造力。這款元件還內建攝影機功能,消費者在行動中也能隨時錄製高畫質影片,回家後再透過高畫質電視播放或透過行動裝置傳送與朋友分享。


OMAP3440兼具高效能和低耗電等優點,為蓬勃發展的行動上網裝置市場帶來可靠的網頁瀏覽環境,使消費者能在全螢幕模式下觀看任何格式的內容。OMAP3440的核心為速度高達800MHz的超純量ARM Cortex-A8處理器,可使行動上網裝置發揮大螢幕的優勢。


TI表示,OMAP平台將為手機消費者帶來更舒適多元的內容享受,並且讓應用更廣泛的行動環境也能提供如消費性電子產品與個人電腦般的使用經驗。TI相信,由於OMAP3440應用處理器最適合行動裝置嚴格的體積與耗電需求,將成為驅動行動產品提供創新使用經驗的最佳平台。


《圖十三 DSC_3499 Nokia N810》
《圖十三 DSC_3499 Nokia N810》

新型OMAP 3軟硬體開發工具加速行動創新

TI同時推出一套低成本開發工具,協助廠商針對以OMAP為基礎的智慧型手機和行動上網裝置開發各種新應用,同時推動市場成長。TI與LogicPD合作,利用OMAP3430開發出這套Zoom行動開發套件(MDK)。這套低成本的開發平台可應用於各種作業系統,協助廠商以符合效益的方式迅速在OMAP3平台上完成設計。這張功能豐富的應用開發電路板包括:


  • TI OMAP3430應用處理器;


  • TI OMAP-Vox行動電信數據機;


  • TI無線連結技術;


  • 300萬畫素相機感測器;


  • 3.7吋VGA TFT觸控螢幕顯示;


  • 電視訊號輸出和其他功能。



除此之外,TI的開放原始碼Linux產品線也推出一組OMAP3430電路板支援套件,協助眾多Linux開發商更快利用OMAP平台開發創新的應用。這組新套件及Zoom MDK為行動應用開發商開啟許多全新的開放原始碼應用商機。


《圖十四 DSC_3664 OMAP3430》
《圖十四 DSC_3664 OMAP3430》

TI於全球行動通訊大會展出Android行動平台

另外,TI也於2008年的全球行動通訊大會(Mobile World Congress)便展出兩款以Android行動平台為基礎的原型產品,一款為採用TI OMAP850處理器及無線區域網路和藍牙無線技術解決方案的原型手機,以及Logic PD基於OMAP3430處理器設計的Zoom行動開發套件。這兩款產品的彈性可協助Android平台提供高效能多媒體功能和先進使用者界面。


Android是專為行動裝置設計的一套開放平台,目前仍以初期產品(early look)的形式提供給開發商;這套平台包含作業系統、中間軟體和重要應用,開發商可藉此開發平台滿足客戶需求、發揮OMAP效能的行動應用,還能協助手機製造商及電信廠商迅速推出客製化解決方案。這套行動平台的使用者界面能協助消費者迅速便利地操作裝置上各種重要應用,包括網頁瀏覽程式、電子郵件、簡訊和視訊。透過TI的WiLink無線區域網路技術與BlueLink藍牙技術,Android行動平台可提供多種連結功能,為消費者帶來更多刺激有趣的互動應用。由Android行動平台的應用展示可看出TI正不斷挑戰行動市場極限,並藉由支援開放手機聯盟(Open Handset Alliance)和其他組織所積極推動的各項開放原始碼計劃,協助廠商發展獨特而具有創意的行動裝置應用。


TI OMAP應用引擎兼具效能和省電優勢,並能在Google的Android架構配合下提供多媒體功能與使用者界面。TI致力投入開放原始碼產業,也是許多開放原始碼組織和產業聯盟的積極參與者,包括開放手機聯盟。TI為行動裝置製造商設計和開發解決方案,並且不斷尋找新方法,以期在競爭日益激烈的市場上提供創新而有吸引力的產品。


《圖十五 DSC_3512 Google原型機》
《圖十五 DSC_3512 Google原型機》

結語

MID商機擺在眼前,代表行動電腦的英特爾、及手機市場的ARM當然不會忽視,雙方也針對各自處理器的優點加以推廣,對市場需求來說,只要能提供高效能與低功耗的行動裝置處理器,就能在市場上勝出。MID市場剛起步,處理器大廠間競爭已經白熱化,鷸蚌相爭,未來得利的將會是消費大眾吧,值得期待。


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