ARM处理器在我国MID领域的现状及发展趋势

ARM处理器在我国MID领域的现状及发展趋势杨毅，张晓钟，孙敏时间:2012年12月21日来源：微型机与应用2012年第23期字体:大中小关键词:MIDARM处理器IC公司中国微电子芯片设计摘要：结合近年来MID产品需求的快速增长，分析了目前ARM处理器在MID领域的应用。详细介绍了国内主要的ARM处理器设计公司，以及在互联网云技术发展热潮下，MID产品的核芯ARM处理器在我国发展优势及趋势。关键词：MID；ARM处理器；IC公司；中国微电子；芯片设计MID（MobileInternetDevice）是Intel公司在2008年IDF大会上推出的一种新概念迷你笔记本电脑。目前MID主要涵盖智能手机和平板等移动互联网接入设备。随着人们对智能化生活要求的不断提高，近年来，移动互联网设备MID得到了飞速发展。2011年智能手机全球出货量为4.88亿部，同比增长63%，已经超过了个人电脑的全年销售量。同时，另一主要MID设备平板电脑也得到井喷式发展，2011年全年出货量约为6000万部，同比增长274%。其中，70%是苹果公司的ipad，仅2011年第四季度，ipad销量为1540万台，超过全球最大PC公司惠普同期1510万的个人电脑销量。而MID设备的高速发展，是依赖于ARM处理器作为硬件核芯的发展。ARM公司成立于1991年英国剑桥，通过出售芯片设计技术授权，是目前全球最大的RISC芯片IP设计商，随着MID设备近半年来爆炸式增长，ARM合作伙伴年出货量已达百亿。ARM公司是专门从事基于RISC芯片技术开发的设计公司，ARM公司作为IP提供商，本身并不生产芯片，而靠转让许可技术由合作公司生产各具特色的芯片。全球合作伙伴从ARM公司购买其设计的微处理器核，根据各自应用不同，加入不同的外围电路，设计出符合自己市场需要的微处理器核。而近年来随着智能手机、平板等MID的快速发展，ARM芯片的制程及更新速度，已经超过了摩尔定理芯片发展速度。1ARM发展随着MID产品功能的丰富，使得ARM嵌入式处理器飞速发展，而ARM处理器的发展已经改变了传统嵌入式的概念，ARM架构成为与x86架构、power架构等相竞争的硬件结构[1]。自1983年开始到目前为止，ARM内核共有ARM1、ARM2、ARM6、ARM7、ARM9、ARM10、ARM11和Cortex以及对应的修改版或增强版，随着内核版本的增强，其初始频率越高、架构越先进、功能也越强。应用于MID领域的ARM处理器内核，有早期的ARM9、ARM11核芯，但其相对性能较弱，渐渐不能满足目前MID软件系统的需求。目前主要有CortexA5、A8、A9、A15核芯，以及基于以上架构的MPCore多核架构硬件核芯[2]。ARM在国际上主要的制造设计伙伴包括德仪、高通、英伟达、迈威科技、意法爱立信、三星、瑞萨、飞思卡尔等，他们的最新处理器大多为40nm或28nm、双核或者四核芯产品。主要ARM内核及性能如表1所示。MID数字互联网的多媒体应用，要求ARM处理器不仅要有高性能的处理核芯，同时要集成优秀的显示核芯。目前市场上显示核芯主要有高通（Qualcomm）的Adreno系列、Imagination的PowerVR系列、博通（Broadcom）的BCM系列、英伟达（NVIDIA）的GeForceULV系列及ARM的mali系列等。ARM处理器显示核芯如表2所示。2国内ARM的发展与国际上发展相比，国内ARM芯片主要的IC公司还有一些差距，这些差距主要是芯片设计经验的不足、市场认知度不高，使得相关产品在国际市场竞争中相对落后。尽管如此，2011年，国内MID厂商芯片出货量也超过了千万片。据统计，2011年中国平板/MID终端出货1200万台，芯片出货1400万片，7英寸产品和出口占80%以上。随着技术成熟和用户体验提升，整机成本（不含税）降到65美元（7英寸电容屏CPU为1GB，缓存为512MB，闪存为8GB），零售价降到99美元内。市场将迅速增长，预计2012年，中国平板/MID出货将超过2500万台[3]。目前就ARM公司官方网站显示，其全球合作伙伴总数约为800家，而中国国内合作伙伴数约为70家[4]，其业务范围包括ARM在各个领域的应用，其中国内主要的设计伙伴包括威盛、瑞芯微、盈方微、全志、晶晨、华为海思、联发科、新岸线等，他们都有着巨大的发展潜力[5-6]（表3中，Telechip是韩国公司，君正产品是基于MIPS架构的）。2.1威盛（VIA）威盛成立于1992年，位于我国台湾新北市，早期从事系统芯片组开发，自从收购了Cyrix之后，开始从事X86架构CPU的设计，先后推出了多款处理器，虽然性能无法与第一、第二名的Intel和AMD抗衡，但是其特长在于低功耗，因此得以在某些特殊领域的市场上站住了脚跟。X86架构CPU设计经验也为其积累了丰富的IC设计经验。近年来，威盛主要产品是基于ARM9的8500处理器以及ARM11的8650处理器。在威盛目前尚未推出新的产品情况下，其市场地位处于下降的趋势。目前，威盛若能足够重视，并能及时推出符合市场主流的新产品，凭借其多年来的设计经验及市场影响力，具有与国际顶尖ARM芯片公司争雄的实力。2.2瑞芯微（Rockchips）位于福建福州市，成立于2001年，早年通过设计传统MP4芯片起家，首款智能ARM芯片是基于ARM9内核的RK28系列，这款产品不仅是瑞芯微由传统MP4芯片商向智能MID芯片设计商过渡的产品，也是国内MP4向平板过渡的关键产品。但搭载了Android系统的RK28系列产品由于ARM9天生性能不足，使国内平板产品并未被国内主流市场认同。2011年初，跨越了ARM11，瑞芯微推出了基于ARMCortexA8内核的RK29系列芯片，相关产品在2011年下半年大量上市。同时，瑞芯微推出了SDK优化界面，使得RK29系列平板产品成为国内最受欢迎的产品。2012年2月29日，瑞芯微又正式发布了该公司下一代、基于ARMCortexA9双核架构、低成本Android平板电脑解决方案——RK30xx平台，其相关产品已于近期上市。不仅如此，2012年第二季度，瑞芯微还发布了低功耗单核心CortexA9平台RK31xx，2012年底或2013年初旗舰级的四核心CortexA9RK32xx也即将发布。这些产品的发布，将确立瑞芯微作为国内ARM设计商的领导地位。2.3盈方微（infotmic）位于上海市，成立于2008年，2010年5月8日推出了自己的第一款芯片产品——基于ARM11架构的IMAPx200系列产品，并于2010年下半年在国美飞触上成功应用。基于IMAPx200系列芯片，盈方微开发的相关MID产品，其市场认知度不断提高。2012年上半年，盈方微刚刚推出了基于低功耗双核CortexA5的iMAPx820处理器，其应用于智能手机具有高性能低功耗的优点，使未来低端Android智能手机流畅运行成为可能；下半年，盈方微还会推出基于CortexA9内核的双核产品。尽管成立较晚，凭借其严谨高效的精神，盈方微具有成为国内ARM芯片设计商领导者的潜质。2.4全志科技位于广东珠海，成立于2007年，主要产品是基于ARMCortexA8内核的全志A10，2011年下半年其批量上市，借助其众核和高清解码的优势，以及1.5GHz高动态主频，在国内市场异军突起，成为当时最优秀的国产平板解决方案之一。2012年，全志科技又推出精简版的A13方案，采用CortexA8内核，简化了高清解码及HDMI接口等，通过简化芯片降低成本，意在抢占低端平板市场。2012年年底全志将首先推出基于A7架构的四核处理器。随着全志科技产品的不断丰富，市场占有率不断提高，其将成为国内最主要的ARM处理器设计商。2.5晶晨（Amlogic）总部设在加利福尼亚的圣克拉拉，主要研发中心位于上海，成立于2001年，早先从事数字电视、数码相框、家庭媒体中心和机顶盒的芯片解决方案，2010年11月15日，在国内率先推出基于ARMCortexA9的8726-M芯片。在2011年上半年，以平板蓝魔W10为首的相关平板产品，在国内热销。2012年，晶晨发布了基于ARMCortexA9双核架构的8726-MX芯片。这款产品的推出将成为今年第二、三季度国产平板方案市场上与瑞芯微RK3066相抗衡的产品，将奠定晶晨作为国产ARM设计商领导者的地位。2.6联发科技股份有限公司（MTK）位于台湾新竹市，成立于1997年，是全球第七大IC设计公司，早期推出的廉价手机方案，因通过提供成熟的手机解决方案，成为国内手机最大的方案提供商。随着智能手机的发展，在2009年巴塞罗那全球移动世界大会上，推出了首款MT6515智能平台，早先用于微软移动平台。2010年7月12日，MTK正式加入谷歌发起的开放手机联盟，2011年又推出了基于ARM11内核的MT6573智能手机平台。2012年2月13日，MTK发布了基于ARMCortexA9内核的MT6573智能手机平台，6月27日又在北京发布了其基于A9双核的MT6577智能平台芯片组。2013年基于A7四核的MT6588处理器也将上市。凭借其成熟手机解决方案，将巩固其廉价智能手机方案领导者地位。2.7华为海思海思总部位于深圳，成立于2004年10月，前身是创建于1991年的华为IC设计中心。2009年，为与联发科MT6515在低端智能手机方案竞争，推出了基于ARM9架构的海思K3Hi3611处理器。在2012年巴塞罗那全球移动世界大会上，华为发布了旗下AscendD系列三款手机，其中两款采用基于ARMCortexA9四核的海思K3V2处理器，该处理器代表了目前世界最先进水平。作为中国科技企业的优秀代表，华为承载着将中国品牌推向世界的重任，华为海思将借此成为比肩世界巨头的ARM芯片设计商。2.8新岸线（Nufront）2004年在北京创立，公司核心是一批留美资深IT专家，是ARM全球7家“leadingPartner”中唯一一家中国大陆本土公司。2010年9月在北京发布了其首款基于ARMCortexA9双核的NuSmart2816处理器，其主频高达2.0GHz。NuSmart2816也是国内第一款ARM双核处理器，由于市场推广不足等原因，并未大量出现采用其核心的MID产品。2012年2月13日，在原有基础上又发布了低功耗的NuSmart2816M处理器，相关MID产品将于近期上市。在2012年四月份的香港春季电子展上，又推出了其第三代A9双核产品NS115。在国家支持之下新岸线未来将具有广阔的发展空间。国产热卖平板电脑目前都是英国ARM公司授权过来的处理器，目前国产三大处理器：瑞芯微的RK2918，晶晨的AML8726-M和准备上市的AML8726-M3，还有全志的A10。RK2918和A10都是A8处理器，那个A10只是名字（为了忽悠不懂行的人），晶晨AML8726-M是确实的A9，ARM目前高性能系列只有A7（最新推出的28NM，未来接替A8，不过是2012年下半年的事情），A8，A9（可以多核），A15（性能最强悍）。至于国产这三颗芯片产地，晶晨A9（包括准备上市的AML8726-M3）是中国内地中芯国际的LP65NM工艺生产，而瑞芯微RK2918则是台湾大名鼎鼎的台积电LP55NM工艺生产，而那个全志A10网络数据显示也是台积电的LP55NM工艺生产，因为目前中芯国际只有65NM是完全量产，至于性能，RK2918和全志目前都是实打实的最高1.08G频率，所谓1.2G，1，5G都是超频出来，而晶晨AML8726-M最高频率是800M，AML8726-M3则是1G，算是宣传实打实的那种，最后就是性能，晶晨AML8726-M已经是完全淘汰，可以无视。AML8726-M3将在蓝魔最新的“铂”系列推出，有待评测，而A10和目前最新的2.0固件（留意昂达的机子）对比RK2918搭配SDK2.1（留意原道机子），A10卖点是有3D视频，视频解码方面强悍，低容量电池也有较长续航，发热和功耗较低