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NB处理器架构大战一触即发
Intel vs. ARM(WOA)

【作者: Gartner】2012年12月07日 星期五

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PC市场现仍以x86架构为主,不过为因应行动化的趋势对效能、绘图与待机时间方面之需求,市场正出现典范移转(paradigm shift)。未来,英特尔与超微(AMD),将与高通、德仪、三星、Marvel与Nvidia等ARM阵营厂商竞逐次世代PC/NB市场。


PC行动市场崛起 为SOC厂带来商机


如图所示,桌上型PC市场预料将微幅成长,2008至2016年间年复合成长率(CAGR)为0.4%。 PC市场的成长动能主要系来自NB(也称mobile PC),同期包括小笔电的年复合成长率为15.8%。 NB成长较快,占市场比重亦最大,因此在系统单晶片(SOC)厂商企图从平板市场跨足PC、满足低耗能与超长待机时间需求之际,NB也将成为SOC厂商主要商机之所在。



图一 : 桌上型PC、NB与小笔电出货量比较 数据源:Gartner(2012年6月)
图一 : 桌上型PC、NB与小笔电出货量比较 数据源:Gartner(2012年6月)

英特尔x86架构定义PC市场


多数电脑史学家认为,1971年英特尔推出的首款微处理器Intel 4004,宣告了处理器时代的来临。 IBM首批PC选择采用英特尔产品后,英特尔自此成为中央处理器(CPU)市场龙头。不论就设计或制造能力来看,英特尔一直是PC与伺服器市场中开发微处理器的翘楚。虽然过去半世纪来许多对手自行开发处理器架构,英特尔仍然是处理器单位出货量最高的厂商,就各类半导体产品营收而言亦为半​​导体厂之冠。


全球前十大半导体业者微处理器业务规模中(参见表一),英特尔市占达三分之一,位居第二的高通于2011年营收尚不及英特尔的五分之一。



图二 : 全球前十大半导体公司特殊应用装置用微处理器营收(单位:百万美元)数据源:Gartner(2012年6月)
图二 : 全球前十大半导体公司特殊应用装置用微处理器营收(单位:百万美元)数据源:Gartner(2012年6月)


分析英特尔竞争优势时,可看出其实力的确坚强,不会轻易让出PC市占,其主要强项包括:


拥有标准企业运算平台


杰出的半导体制造与工程设计能力


拥有涵盖系统、次元件(subcomponent)、行销、支援与软体的强大生态系统


拥有强大创投部门且资金庞大


英特尔在上述项目站稳脚步,使其有能力在态势底定的PC市场特定领域发动新的战争,因为它不论在公司规模、实力或财务方面都极具竞争力。到目前为止,仍然无人能对英特尔在PC市场中的地位造成实质威胁。


ARM阵营 定义智慧手机与平板市场


智慧手机与平板的普及率急速攀升,促使采用ARM架构的应用处理器厂商扩大规模并提升产能以提升市占。使得ARM架构系统单晶片厂能够有所选择,亦有能力进军下一个采用现有高效能省电ARM晶片的大型市场 ─ PC市场。



图三 : 为了打进行动市场,微软推出基于ARM架构的Windows RT操作系统,这也让ARM有机会进军Intel主导的PC/NB市场。(图为微软总裁Steve Ballmer) Source:Microsoft
图三 : 为了打进行动市场,微软推出基于ARM架构的Windows RT操作系统,这也让ARM有机会进军Intel主导的PC/NB市场。(图为微软总裁Steve Ballmer) Source:Microsoft


ARM架构装置已从早期版本蜕变且快速进化。这些装置刚开始相当简单,仅有单一精简指令集核心,现在则多半拥有多核心及各种绘图功能。系统单晶片业者增加了核心的数量,优化半导体实作并纳入相关绘图晶片与其他IP,而ARM也持续提升品质,提供生态系统合作伙伴功能更强大的核心。


ARM在技术方面也拥有众多拥护者,在许多半导体与设备业者、开发商都可以见到该公司技术,每每推出新设计都有大批开发商支援。


WOA预料将为ARM架构PC打开市场


ARM架构系统单晶片已在智慧手机市场尝到成功滋味,进而广为平板所采用。由于ARM架构系统单晶片已在平板领域展现省电特色,再加上即将推出的ARM架构PC,ARM架构系统单晶片可望进军次世代NB市场。 Windows为PC市场主流平台,而微软这项产品也为ARM阵营系统单晶片厂打开了机会之窗。


然而,为了提升市占,ARM阵营系统单晶片厂必须尽快攻占产业生态系统中英特尔尚未拿下的部份。更重要的是,支援ARM架构的Windows作业系统(WOA)若要在市场上获得成功,微软必须确保各种关键应用程式在此软体平台下均可顺畅运作,否则不论开发出何种ARM架构PC,对多数顾客来说可能都不具吸引力。



图四 : Toshiba在今年Computex推出采用TI ARM核心处理器的Windows RT平板概念机,不过,最新消息指出,此产品的上市规划将会延后,市场猜测与Surface的推出可能有关。Source:Toshiba
图四 : Toshiba在今年Computex推出采用TI ARM核心处理器的Windows RT平板概念机,不过,最新消息指出,此产品的上市规划将会延后,市场猜测与Surface的推出可能有关。Source:Toshiba

Intel与ARM的主战场:SOC


由于买方对行动装置需求日增,晶片设计者一方面将面临持续创新、高性能CPU与绘图处理器(GPU)架构,以及最新I/O功能等诸多挑战,又必须在平均售价持平甚至下滑的前提下,顾及行动装置在耗电与散热方面的限制。为了因应这些需求,次世代PC有必要采用系统单晶片(SOC)。


为了让装置更轻薄并提高行动能力,PC设计人员正设法减少系统中晶片数量。这促使CPU厂商将绘图处理器融入CPU,同时提高效能并减少增加额外晶片的需求。展望未来,针对最后一批传统上称为晶片组(南桥与北桥晶片,目前仍为单一晶片)的部份进行整合将成趋势,并在主要的CPU系统单晶片上整合所有功能。系统单晶片厂商应尽可能整合各种功能,以减少耗电并提高效能,同时透过降低整体成本提升PC制造商本身之价值。


高效能小型PC已带动散热模式管理与降低耗电方面的需求,同时却要延长待机时间,让装置能全天运作而无需充电。所需电池的大小,则因为轻薄外型的散热需求而必须有所牺牲。若要提高散热与耗能模式却又不致于牺牲效能,最好的方法就是采用新的处理器技术与几何规格。


ARM架构系统单晶片打进PC市场,将迫使英特尔与超微加速开发x86架构系统单晶片。英特尔亟欲提供28奈米以下制程装置并采用Tri-Gate技术,以突显该公司因应耗电与散热要求的能力更胜以往,以图在平板与智慧手机的设计方面取得更多胜利。在ARM架构装置致力提升市占之际,英特尔可望因为这项技术而得以保护自己在PC市场的利益。


ARM以节电模式闻名 惟英特尔市场地位仍稳


在ARM与合作伙伴持续提升解决方案效能之际,英特尔则致力于降低装置耗能。该公司代号Ivy Bridge的次世代产品,使用了又称为FinFET的3D电晶体架构技术。 FinFET能大幅降低耗能,并提升现有Sandy Bridge的效能。英特尔方面初步成果证实,这项新技术可大幅减少耗能。


许多人认为,支援ARM架构的Windows 8作业系统是ARM架构系统单晶片厂商提高PC市占之路的最后一块拼图,但最重要的问题仍在于应用程式。如果微软、NB代工厂与ARM架构系统单晶片厂商无法快速动员,将关键消费性应用程式移植到新款Windows作业系统上,并确保与既有应用程式回溯相容,商机可能未若预期。如WOA无法迅速获得认同,处理器架构之战恐将迅速落幕。


结论


由于ARM提升效能而英特尔则在耗能上有所改善,NB市场很快就会汇流,不论在代工厂之​​间或就消费者层面来说,市占率之争都将因此加剧。


厂商大推NB,势必带动新世代PC系统单晶片开发。市场竞争将促使x86架构厂商加速推出更多的整合的节能产品。 ARM阵营将有机会进一步扩张消费性市场,但其解决方案若要与同业竞争,则必须建立起良好的PC生态系统,并确保关键软体应用程式能顺畅移植到WOA作业系统上。市场中各种力量的串连,为次世代PC孕育了一个富含商机的战场,新的处理器架构也有机会提高市占。


(作者为Gartner副总裁Martin Reynolds,研究总监 Alfonso Velosa,首席分析师Sergis Mushell、李辅邦,资深分析师Michele Reitz)


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