布局主流移动/消费市场 ARM多元化处理器初具规模

ARM宣布针对2015年及未来快速成长的主流移动与消费电子产品市场，推出强化版具有更高性能和功耗效率的IP套件系列产品，包括处理器Cortex-A17、显示处理器、图形处理器Mali-T720 GPU和物理IP。

新闻发布会上，ARM全球市场营销副总裁Ian Ferguson将未来手机市场划分为三部分：150美元以下的低端市场，各家厂商的核心策略就是不遗余力的降低成本；200-350美元之间的中端主流市场，该市场中玩家众多，处理器方案将呈现“百家争鸣”的景象；400美元以上则被视作高端市场，仅有三星、苹果等少数厂商在继续发展。而根据预测，主流智能手机市场自2015年起将以每年5亿件出货量的速度迅速成长，ARM Cortex-A17正是针对这一市场孕育而生的一款全新处理器。

目前，ARM针对中端主流市场出货量最大的处理器为Cortex-A9，2013年台北电脑展期间，ARM还推出了全新的Cortex-A12处理器，据称已有超过20家企业获得了授权。ARM方面称，采用28nm工艺的Cortex-A17处理器在性能表现上较Cortex-A9处理器提升了 60%（A12则相比A9提升40%），不但在功耗与面积方面更有效率，同时为采用CoreLink CCI-400高速缓存一致性互联（Cache Coherent Interconnect）的ARM big.LITTLE处理器技术提供全系统一致性支持。也就是说，A17可以与A7共同组成更强大的big.LITTLE处理器，从而弥补了A9的不足。

根据规划，A17初期会采用28nm工艺，后期进化到20nm。Ian Ferguson向媒体展示了一张幻灯片，详细展示了历代工艺带来的芯片面积变化，以及晶体管成本（每1美元能买到的晶体管数量）。如图所示，当前采用 28nm工艺，晶体管单位成本最低（1美元2000万个），而下一代的20nm只能做到和它持平，16/14nm的成本反而会略有增加。A17定位中端，对面积、成本更为敏感，28nm显然更为合适。



F1：28纳米仍为2015年移动设备的首选工艺

ARM给出的另一张图则显示了不同面积芯片对应的不同应用领域：4-20mm2芯片用于传感器、物联网、可穿戴设备、实时嵌入式应用；30-70mm2主要用于中端移动、消费类电子和可穿戴设备；高端高性能移动设备可以放宽到70-100mm2，而用于网络基础架构、存储和服务器所需芯片面积将达到100-300mm2。



F2：不同面积芯片对应的不同应用领域

A17仍然基于32位ARMv7-A指令集，本质架构和A12一样均为双宽度、乱序发射，性能、能效的改进基本来自于内存子系统的变化。尽管64位处理器是业界热议的话题，但Ian Ferguson认为，从32位向64位的转换仍然需要3-4年才能完成，ARMv7-A仍有较长的寿命，仅2014年就会有超过10亿部采用 ARMv7-A位架构的智能手机出货，更何况ARMv8-A架构还向下兼容。[page]

联发科技（MediaTek）、威睿电通（VIA Telecom）和瑞昱半导体（Realtek）是目前ARM官方正式宣布的三家授权厂商。为表示支持，MTK甚至在A17推出的当天，也同步推出整合了 A17 CPU的全球首款4G LTE真八核智能手机单芯片解决方案MT6595，据称终端产品将于今年下半年问世。



F3：Cortex-A17结构框图

至此，ARM初步形成了由A7、A9、A12、A15、A17组成的多元化处理器系列，改变了以往主要靠A9打天下的格局，其在占领移动终端、智能家庭、工业、汽车电子的用意已十分明显。另一方面，我们也注意到，A12与A17处理器之间的发布间隔已缩短至8个月，频率明显加快。对此，ARM方面称，智能手机市场竞争之激烈日趋白热化，多元化IP产品的出现，能够让处理器芯片与智能手机厂商有更多的选择空间。

有更高级、性能更出色的A17，谁还愿意要“落伍”的A12？面向高端应用的A15与定位中端应用的A17在性能上似乎也就打了个平手，这是否在一定程度上说明A12/A15的“失败”？Ian Ferguson对此言论并不以为然，并表示A15产品其实已经大量上市，2014年会看到更多基于A15的新产品面市；而A12依然还会存在，已经拿到授权的厂商将会按原计划发布产品，但如果是打算进行新的设计，则建议直接从A17入手。

除了A17之外，针对入门级Android设备所开发Mali-T720 GPU则支持OpenGL ES 3.0 、OpenCL以及RenderScript等最新的图形和GPU计算应用程序接口（API），意在将高端智能手机与平板的丰富视觉体验延伸至主流移动设备市场。该强化版IP套件还同时包含了完整的高性能Mali-V500视频解决方案，可提供高达4K的分辨率，且还能与最新的Mali-DP500显示控制器相结合，确保数字内容在计算与显示的过程中免受黑客的侵扰。

此外，为了让SoC设计厂商能以最具效率且效果最佳的方式整合自有 IP，ARM提供了支持28纳米工艺制程，经过RTL 到GDS验证流程的ARM POP处理器优化IP实现解决方案。专为A17处理器设计的 ARM POP IP包含了内核硬化加速技术（core-hardening acceleration technology），并提供2.0GHz以上的实现性能。ARM Mali-T720 GPU 的POP IP则可帮助实现最佳的面积效率（fps/mm2）和功耗效率（fps/mW）。