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芯的战争 来年平板电脑主流处理器前瞻

http://www.tele.hc360.com2012年12月27日08:22中关村在线作者:张志成

    【慧聪通信网】一个比以往更混乱的市场

    以前我们抱着平板电脑忙着更新固件版本,现在厂商们则是忙着更新处理器。芯片制造厂商就像卖切糕的新疆大叔一样,源源不断地把手里切好的硅芯片推送给厂商,厂商又把它包装好再卖给消费者,这样的更新换代速度,这样的抢钱速度着实与后者无异。

    切糕卖得贵,货真价不实,这个事儿我们大家都懂得。那么,这些在年末登场的硅质“切糕”是否也是徒有其表呢?我们今天不妨就来聊一聊这些“切糕新贵”们~

    从SmartPhone时代开始走上历史舞台,那时的ARM芯片还有Intel伴随它一起成长,后来因智能手机的爆发成名于21世纪,又因平板电脑的横空出世而锦上添花,当时能玩得起ARM芯片的厂商,那真可以算得上是“高富帅“了。然而平板电脑的高利润率吸引了众多国内平板制造厂商的加入,1X99元、X99元的售价一次次冲击着消费者的三观底线,后来国产芯片制造厂商的加入让我们发现:做ARM芯片的门槛其实并不高,这玩意儿也绝不是什么”高富帅“的专利。    

    然而黑马年年有,今年格外多,不少国产ARM芯片制造厂商的产品已经逐渐开始被消费者所认可,甚至是被期待。眼下正值“双蛋节”,节日气氛笼罩下的市场马上将会迎来一个销售旺季,平板电脑这边自然也不例外。所以为了在来年依旧能有个好收成,有不少的芯片制造商纷纷在这个时候拿出了全新的四核处理芯片,并通过各种方式宣传造势。

    那么以近一个月来的情况来看,从联发科到瑞芯微再到全志,包括新岸线以及晶晨在内,已经有多家二线芯片组研发制造厂商宣布推出或即将推出自家的四核ARM架构处理芯片,看来全面普及四核已经是众厂商在2013年初达成的共识了。但同样是四核,也有不同的做法,国际厂商们都已开始采用新的架构制造下一代处理芯片,而大部分二线厂商则是步前者的后尘刚刚拿出了自己的第一代四核处理芯片。

芯片

芯片

    不管怎么说,价格上的差距很少能让两个阵营所对应的产品产生交集,以Cortex-A15架构或者是类Cortex-A15架构产品构成的一线阵营代表了未来的发展趋势,我们肯定也会在不少旗舰产品中找到它们的身影。而剩下的以Cortex-A9或者是更低端的架构产品而组成的二线阵营则更亲民一些,以同样的价格和性能带给消费者与之前相同的体验。

    敌人的武器如此之锋利,那么二线厂商避其锋芒采用田忌赛马的做法也不无道理,下面我们就来看看这些在岁末年初登场的新玩意儿吧。    

    产品一:三星Exynos5Dual

    三星在做产品方面的实力不俗,这个笔者承认,但是说到设计ARM架构处理器芯片这方面,还是显得有些稚嫩,它旗下的Exynos处理芯片品牌在市场中的表现一直不温不火,若不是近一年来的宣传推广,我们是很难在非三星自家产品中看到这系列处理器的身影的。目前,在笔者所接触到的平板品牌中,蓝魔、五元素以及本易等国产平板制造商已经开始在旗下的产品线中部署采用三星处理器的机型。

三星Exynos5Dual系列处理器已经发布(图片来自三星)

三星Exynos5Dual系列处理器已经发布(图片来自三星)

    消费者们认识三星Exynos系列处理器芯片,多数是因为它旗下的GalaxyS系列手机,旗舰机型的身份也表明了Exynos系列处理芯片的定位同样高端。今年10月中旬,因为飓风的原因,谷歌在线上公布了新一代的Nexus系列产品,其中就包含了一台采用Exynos5250处理芯片的Nexus10平板,这是第一款采用该芯片的硬件产品。在这之前谷歌还与三星联合发布了配置相似的Chromebook笔记本,它的出现也就意味着Exynos5Dual系列处理器正式被投入使用了。

    

    采用Exynos5250双核处理芯片的Nexus10平板电脑(图片来自谷歌)

    遗憾的是这两款产品本身都没有掀起太大的波澜,特别是第二代Chrome笔记本,身为第一款基于ARMCortex-A15新架构的硬件设备,自身的关注度甚至还不及其内置的这款Exynos5250双核处理器。

    这款Exynos5250处理器是三星两个多月前发布的Cortex-A15架构首作,这一次它也成功超越了英伟达,成为首个拿出此类型架构处理器的厂商。Exynos5250采用三星32nm工艺制造,集成了两个1.7GHz主频的CPU核心,搭配的GPU图形核心也是新一代的ARMMali-T604,支持LPDDR3/DDR3规格的内存,这里与Chromebook笔记本以及Nexus10平板搭配的容量为2GB。由此可见三星对于ARM原厂资源的依赖性还是很强的,想象一下如果ARM自己也制造处理芯片的话,它的样子肯定是跟这款三星的Exynos5250很相像的。

    

    双核Exynos5Dual-Core芯片内部架构(图片来自三星)

    对比上一代Exynos4412四核处理器,最新的Exynos5250是双核心的,但是由于核心执行效率和频率的提升,处理性能方面并不会比上一代的四核产品差。Exynos5250的频率达到了1.7GHz,这要比主频最高的Exynos4412处理器的1.6GHz还要高,整数运算能力达到14000DMIPS,内存宽带更是达到了12.8GB/s,Exynos4412的内存宽带则是6.4GB/s。这是因为前者使用的是800MHz的LPDDR3双通道内存,后者的内存频率只有400MHz,并且还不支持LPDDR3。

    

    Exynos5Dual系列芯片对外开放的系统接口示意图(图片来自三星)

    此外,Exynos5250还支持高达2560*1600即WQXGA的分辨率,Exynos4412只支持1280*800即WXGA分辨率,这一点我们在谷歌的Nexus10平板中已经看到了,在PPI这项参数上也成功超越了苹果iPad的Retina显示屏。

    从母站CNET的测试数据中我们也看到了Exynos5250处理器的超强单线程性能,第二代Chromebook笔记本跑Sunspider网页测试的成绩为660ms(Exynos5250双核1.7GHz),而在我们对GalaxyNote2(Exynos4412四核1.6GHz)的测试中,跑Sunspider的得分是843ms。由于这项结果的测试成绩是越小越好,所以接近三分之一的成绩差距说明两款处理器在性能上的差别了。

    

    Exynos5Dual系列处理芯片内存带宽翻倍(图片来自爱范儿网)

    在笔者看来,这款处理器的性能的确是很强,但是貌似和三星自己是没有什么太多的关系的,而且从制造工艺的角度上来说,对比台积电的28nm稍显落后。从游戏应用的移植难易度和兼容性上来讲,它与苹果A6X处理器在GPU型号上的差别也使得它肯定不太吃香,只能期待它与三星自家产品的融合可以擦出一些耀眼的火花来了。

    

    产品二:英伟达Tegra4

    与最近才公布消息的几款来自二线阵营的厂商不同,英伟达的Tegra4处理芯片早在今年四月就已经被国外网站VR-Zone爆出了上市日期以及配置参数等信息,可以说得上是最早被曝光的Cortex-A15架构处理芯片。那么英伟达在Tegra系列移动处理器芯片上的执着显然是要比nForce系列整合主板要深很多,经历过微软ZuneHD多媒体播放器的失败后重新瞄准智能手机与平板电脑市场,像Intel推广超极本一样拉着自己身边的一票弟兄们在做。

    

    英伟达Tegra产品线路线图(图片来自英伟达)

    Tegra4系列处理器的开发代号为WAYNE(蝙蝠侠韦恩?),在官方路线图上它被安排在2012年上市,不过从现在的情况来看是要等到2013年我们才会与它见面了,并且以性能指标来划分的话,图中的Tegra4处理器位于数字标号为10的线上,最新的消息表示由于采用了72个流处理器的GPU图形处理器,使得Tegra4处理器的图形性能达到了Tegra2处理器的12倍,至于位于图表最顶端的100倍性能以及代号为STARK(钢铁侠?)的型号只能说到时候我们再来看了,现在还是将关注点落在Tegra4处理芯片上吧。

    

    Tegra4系列处理芯片将会在CES2013亮相(图片来自英伟达)

    不出意外的话,英伟达的第四代移动处理芯片Tegra4将在明年初的CES2013大展上亮相,到时候高通方面也会有新的芯片组推出,只是由于现在透露出来的信息太少,二者之前的碰撞与对话只能等到相应的产品推出时才会见分晓了。有关Tegra4处理器的规格与参数近日也被国外媒体曝了出来,四核Cortex-A15架构的底层框架使得它的性能相当强劲,除了平板电脑、智能手机外还可以用于低端的笔记本电脑。

    

    Tegra4系列处理芯片的规格与参数(图片来自英伟达)

    在Tegra3系列处理器上首次亮相的“4+1核”解决方案此次依旧被沿用到下一代的Tegra4系列处理器身上,可见在提升性能之余英伟达一直没有忘记ARM架构处理器的最大优势依旧是“功耗”二字。那么在明年即将推出的四款Tegra4系列处理芯片之中,首先登场的是专门为平板电脑而设计的T40,从命名方式上来看它是上一代T30型号的升级款,核心主频达到了1.8GHz,采用台积电的28nmHLP制造工艺,从高通这边的情况来看,我们唯一需要担心的问题就是产能了,估计在此项工艺投入商用一年之际,台积电方面应该会对这条生产线作出规模上的调整。

    在产品级别那一栏T40型号对应的是“Flagship”的旗舰称号,上市时间是2013年的第一季度,而在随后的第三季度还会有两个型号相继推出,他们分别是核心频率更高的T43以及频率有所下降的AP40,前面的T43依旧是以“Flagship”的旗舰型号相称,而后面的AP40则是由于考虑到手机电池容量较小的原因在性能上做出了限制,所以只能给予“Mainstream”的主流称号了。

    

    Tegra4系列四款芯片上市时间及差别(图片来自vr-zone.com)

    虽然产品线早早被曝光,但是不像三星的Exynos5250处理器已经有了成型的产品出现,所以即使拿到了官方泄露出来的规格参数列表,我们能做的已经依旧是纸上谈兵罢了。对比Tegra4系列芯片与三星的Exynos5Dual系列芯片,二者在CPU方面的数据差别不大,后者也有四核的解决方案,所以在高端型号的对决上肯定不会是独角戏。

    Tegra4系列处理器芯片同样支持LPDDR2/LPDDR3/DDR3L三种规格的内存,采用支持双通道技术的内存控制器,这方面相比Tegra3处理器的单通道内存控制器将会对内存带宽的提升有很大的帮助。在显示信号输出方面,Tegra4最高支持2560*1600即WQXGA的分辨率显示以及4K分辨率的外部输出,这点与Exynos5250保持一致,视频流处理方面可以进行1440P级视频的编/解码,也就是说采用这款芯片的平板电脑不但可以用来播放画质更高的高清视频,同时也可以记录下摄像头拍摄的高清视频。

    

    对图形处理核心的升级是Tegra4芯片的最大提升(图片来自英伟达)

    如果要说到Tegra4处理器相比Tegra3处理器变化最大的部分,GPU图形处理器的升级不得不提。从之前的类渲染管线处理方式到现在的流处理器,英伟达的GeForceULP移动图形处理芯片正经历着颠覆摩尔定律的指数级性能增长,Tegra4处理器中由72个流处理单元组成的GPU的渲染能力可达Tegra2处理器的6倍,Tegra3处理器的3倍,并且由于流处理可以进行通用计算,顶点生成以及像素渲染工作不在独立进行,所以在没有测试数据作为凭证的当下,我们只能感叹英伟达这次是真的要做些什么了。

    

    产品三:瑞芯微RK3188

    中国力量,一直是各个领域中不可或缺也是最有特色的一股来源,自给自足的国内市场可以保持稳定的经济增长,这就说明了国产产品至少在国人眼里是可以被接受的,我们生产的东西并不差我们同样可以做的优秀。说到国产芯片的骄傲,挂在笔者最边的第一家永远都是因制造MP3、MP4主控芯片起家的华南厂商瑞芯微电子,不管怎样,笔者这个岁数的人在上学的时候手里肯定少不了一台MP3或者是MP4,当时将视频MP3、MP4或者是高端PMP多媒体播放器价格拉下水的就是瑞芯微。

    我们都知道由于发展时间的原因所致,国内高新技术厂商所做出来的产品可能在科技含量上或是质量上都会要比国外品牌同一时期的产品差一点点。有些网友可能会认为我们总是不如人家,总会觉得别人家的孩子好。但其实仔细想想,作为一个发展中国家,国内消费者在消费方式和消费理念上是与我国的经济增长水平脱节的,占据主导地位的大众消费者能拿出来的钱就只有这么多,不是人家不想去做,而是要做适合这些大众消费者味口的产品。

    

    我们最熟悉的国产芯片厂商(图片来自瑞芯微)

    如果真的非要拿出销量数据来说话,我相信除了苹果、三星以及后来被谷歌相中的华硕之外很难有国外厂商敢拿出自己的出货单跟这些国产平板制造厂商做对比,这就是有中国特色的市场,需求不是想象出来的。其实工作时间长了接触的产品多了,笔者心理自然也是对国外的厂商更有好感,但是回想起上大学时的屌丝生活,每天都要来ZOL看产品的报价,买一个能看视频的MP3都要斟酌很久,也就想明白了这些国产芯片厂商这么做是为了什么,饱汉子不知饿汉子饥,我只有这一句话。

    上面替国产芯片厂商说了这些话,感觉确实是有点跑题了的样子,但其实在这个节骨眼上笔者觉得有必要替它们打打气,下面我们还是回到正题上来。虽然瑞芯微在12月初发布的RK3188处理芯片不是首款国产四核处理芯片(第一款是华为海思的K3V2),但它却是第一款采用28nm工艺制程的国产四核处理器芯片,也是继高通骁龙S4处理器后的第二款。

    

    国产首颗28nm工艺四核Cortex-A9芯片(图片来自瑞芯微)

    

    性能达到现阶段主流水平(图片来自瑞芯微)

    硬件规格上,瑞芯微的RK3188依旧采用的是ARM上一代的Cortex-A9架构,与三星以及英伟达所使用的Cortex-A15架构处理器相比,前者在执行效率以及核心频率方面都要弱一些。不过28nm的新工艺为这款芯片带来了很多好处,首先这种工艺是专为移动设备而设计,在功耗方面的降低使得它可以在保持电池电量不变的情况下获得更长的续航时间。

    

    新的工艺有助于功耗的降低(图片来自瑞芯微)

    从瑞芯微给出的数据显示,新的工艺可以降低20%的功耗,而使用四核A9平铺架构,可以在内核层面减弱游戏、视频、网页浏览、数据传输下40%的功耗,同时由于瑞芯微RK3188使用了HKMG技术(三星的32nm制造工艺也采用了该技术),所以在防漏电方面的控制得也很不错。

    

    功耗对比40nm工艺芯片(图片来自瑞芯微)

    那么在GPU图形处理核心上的只字未提也使得我们萌生了很多猜疑,最终大部分的流言都导向了“依旧采用ARMMali-400MP4”的这个观点,瑞芯微只是在工艺提升的基础上同步提升了GPU芯片的频率到600MHz,性能方面在原有成绩的基础上有小幅度的提升。

    

    加入对4G网络制式的支持(图片来自瑞芯微)

    笔者也不想在没有依据的现实面前做空洞的猜想,我们还是来看一看瑞芯微RK3188处理器的另外一项改进吧。此次瑞芯微在这款芯片上加入了对4G高速网络接入的支持,其采用的最新的高速通信接口可优先用于连接4G(LTEFDD/TD-LTE)、3G模组,提高上网速度。从4G网络的两种制式上可以看出瑞芯微RK3188及既支持国际标准的LTEFDD(中国联通WCDMA制式升级)又支持国内标准的TD-LTE(中国移动TD-SCDMA制式升级)。不过这项升级目的虽好,但是国内4G网络基础工程的建设还不知得延续到什么时候,能用上国产3G平板就很知足了。

    

    产品四:全志A31

    如果说瑞芯微电子的发展历程可以比喻成诸葛孔明从初出茅庐到三分天下的成长史,那么国内另外一个ARM芯片制造商全志的故事则完全可以称得上是司马仲达篡位称帝的翻版。去年,全志以一匹黑马的姿态出现在国产平板电脑市场,凭借2200万颗芯片的出货量成为整个平板电脑制造产业链条中最大的赢家,其他厂商如瑞芯微、晶晨半导体、新岸线甚至是英伟达等国际大厂都被它甩在身后。

    从2011年到2012年这段时间里,全志的前进步伐总是要比其它厂商慢一拍,有的时候甚至是两拍。“不思进取”的它仅凭拥有着出色视频解码能力的单核A8核心芯片来抢占市场,在其他厂商纷纷推出双核的时候全志并未相应作出反应,而是在瑞芯微跟国外品牌玩田忌赛马的时候,它也同样地跟瑞芯微玩起了田忌赛马,从最终结果来看全志的算盘并未打错,仅售299元的平板电脑就此诞生。

    

    首款四核Cortex-A7架构处理芯片全志A31(图片来自全志)

    直接跨过双核平台,全志在近期推出了国内二线品牌中最早上市的四核平板芯片——全志A31。不但率先发布解决方案同时还有多款相对应的产品同步上线,这样的做法着实是让等待产品下线的瑞芯微的在已经绽开的伤口上又撒了一把盐。好在这次全志没有在处理器型号的命名方式上采用惯用的混淆概念的伎俩,不然我相信一颗名为全志A15的四核处理芯片是会让瑞芯微提早登船的。

    那么我们还是回到产品身上,全志A31是首款基于ARMCortex-A7内核的四核处理芯片,与瑞芯微推出的Cortex-A9四核有所差别。ARMCortex-A7处理器隶属于Cortex-A系列,基于ARMv7-A架构,它的特点是在保证性能的基础上提供了出色的低功耗表现。

    

    Cortex-A7核心架构简单示意图(图片来自ARM)

    ARMCortex-A7架构处理器的体系结构和功能集与Cortex-A15架构处理器完全相同,不同之处在于,Cortex-A7处理器的微体系结构侧重于提供最佳能效,它在每个时钟周期内只能有序执行两条,在这方面它要落后于支持乱序执行且在一个时钟周期内可以执行四条指令的Cortex-A9以及Cortex-A15架构处理器。单个Cortex-A7处理核心的能源效率是ARMCortex-A8处理核心的5倍,性能提升50%,而尺寸仅为后者的五分之一。

    

    对比Cortex-A8核心性能小幅提升功耗大大降低(图片来自ARM)

    作为独立处理器,Cortex-A7在保证性能的同时更易于控制成本,它可以在提供入门价格的基础上,为用户带来出色的体验,随着网络应用的发展,这些入门级产品将重新定义连接和Internet使用,对于依靠价格优势起家的全志来说这一点正好也符合了它们的需求。

    

    Cortex-A7架构处理器规格参数(图片来自ARM)

    全志A31还集成了Imagination家的PowerVRSGX544MP2双核图形显示单元,这个配置不由得让我们联想到了索尼的PSV游戏掌机,它所使用的正是PowerVRSGX544MP4+,另外这款GPU与苹果iPad系列平板、亚马逊KindleFire系列的图形芯片出自一家。其像素填充率高达3000M/S,三角形渲染也同样高达100M/S。官方声称,全志A31整体图形性能比同样四核的Tegra3快200%以上,比iPad2快150%,接近iPad3rd的水平。也就是说,虽然全志A31四核处理芯片虽然定位低端,但是GPU图形处理芯片的规格上他已经达到了时下主流的级别,只要不是上分辨率太高的屏幕,使用它玩一些新的大型3D游戏不会遇到什么瓶颈.

    

    全志A31采用SGX544MP2双核图形处理器核心(图片来自昂达)

    除了上面笔者所介绍的几点特性之外我们还不得不提到的一点就是这款芯片的视频解码能力,之前的全志A10便是因为可以硬解2160P的高清视频而闻名,那么作为前者的升级版型号A31自然也是可以做到这一点.除此之外它还支持直接播放蓝光3D电影,支持超全高清4K输出,支持平板与电视双屏输出,同时对市面上主流的视频编码格式都有很强的兼容性。

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