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新世代Tablet处理平台群雄并起!
处理平台篇:ARM阵线挑战Wintel!

【作者: 鍾榮峯】2010年08月11日 星期三

浏览人次:【17281】

平板电脑:各方梦想成真必经之路

在苹果iPad的强力推波助澜下,以往在冷冻库乏人问津的平板电脑,顿时成为当红炸子鸡,平板电脑结合触控功能的新颖设计,更成为炙手可热的焦点。新世代平板电脑不仅在软硬体平台功能特色上有其特殊之处,对于各级厂商来说,平板电脑所代表的,不仅是一般的电脑系统产品类型而已,其更意味着开创另一条新兴商业模式的可能性,以及晶片厂商得以介入打造平板电脑品牌的新契机。


《图一 Freescale资深副总裁暨首席营运长Henri Richard》
《图一 Freescale资深副总裁暨首席营运长Henri Richard》

不只是电脑而已 平板电脑正改变PC/NB生态

新世代平板电脑的出现,正在改变既有PC市场的生态,新世代平板电脑不仅是在数量上将会大幅成长,在质量上也会进一步更迭目前PC/NB产业的发展模式。新世代平板电脑有别于之前平板电脑的特别之处,便在于前者的多媒体视讯性格非常强烈,因此有分析机构将新世代平板电脑称呼为媒体平板电脑(Media Tablet)。


大部分市调机构都预估,新世代平板电脑将逐渐侵蚀传统笔电和小笔电的市占率,甚至可能排挤并取代传统笔电的市场需求。根据DisplaySearch预估,2010年平板电脑将侵蚀小笔电的市场占有率。美商高盛证券便指出,以iPad为首的新世代平板电脑需求,将改变PC产业生态,预估2010与2011年全球平板电脑出货量,将分别达到164​​0与3500万台;其中93%与75 %来自于iPad,这些都有可能排挤40%的笔记型电脑市场需求,受冲击最大的包括市场定位相近的Netbook。Forrester Research在7月中公布的「2015年美国消费者PC市场」报告也指出,平板电脑销售量可望在2012年时超越小笔电,而到2015年时,平板电脑将占PC销售量的23%。美国的销售量预估将自2010年的350万台增加至2015年的2040万台,年复合成长率可达42%。


《图二 英特尔软件与解决方案事业群副总裁 Doug Fisher于台北国际计算机展中展示内建MeeGo平台的广达Redvale平板计算机。》
《图二 英特尔软件与解决方案事业群副总裁 Doug Fisher于台北国际计算机展中展示内建MeeGo平台的广达Redvale平板计算机。》

争相搞平板电脑 大家究竟要干么?

尽管苹果对于iPad定为是介于笔记型电脑和智慧型手机之间的第三类产品,但对于苹果自己,以及其他有意介入新世代平板电脑领域的各个厂商来说,意义都不仅于如此而已。看起来,新世代平板电脑的处理器平台架构可分为两条路线:一是Wintel架构,亦即英特尔的x86架构处理器搭配微软的Windows作业系统,具备PC/NB领域既有优势;另一则是ARM Cortex-A9处理核心搭配Android应用框架的平台,提供晶片厂商另辟蹊径的发展空间。但究其实,从IP授权、晶片、平台、软体、系统到品牌厂商,都可以在新世代平板电脑领域找到新的发展价值;新世代平板电脑的设计轮廓,也在这些多样性厂商的巧思构想,展现出多元化的样貌。而这些巧思的背后,都有一套自成逻辑的发展策略脉络作为支撑,形成有目的性的战略布局。


新世代平板电脑处理器效能应用对照表一<*未经证实;制表整理:钟荣峰>

处理器厂商

高通Snapdragon

英伟达Tegra 2

英特尔Atom

ST-Ericsson U8500

处理器核心

ARM授权
双核心

ARM Cortex-A9
双核心

Intel Atom

ARM Cortex-A9
双核心

处理效能

可达1.5GHz和1.2GHz

1.2GHz

可达1.9GHz

1.2GHz

晶片制程

45奈米

 

45奈米

45奈米

特殊功能

支援3.5G HSPA/EVDO

支援3D触控和HDMI介面

支援多地视讯

可支援HSPA+和LTE

推出时间

2011年

2010年1月

2010年5月

2010年底

代表厂商

宏碁、华为、戴尔

华硕、微星、广达、仁宝、富士康

华硕、微星、英特尔*

 


ARM是平板电脑百花齐放的影武者!

平板电脑是带动行动运算影响力的大咖!

不同于英特尔在既有PC领域独占鳌头,在新世代平板电脑领域,平板电脑的处理器可说是呈现百花齐放的局面。在这里安谋科技(ARM)的企图心,可说是促成此番局面最有力的幕后推手。新世代平板电脑对于ARM而言,是削弱英特尔和微软长期在PC/NB领域主导地位的利器,而ARM的行动运算(Mobile Computing),就是思想领导行动的主义。ARM执行长Tudor Brown便指出,包括平板电脑、电子书、智慧型手机以及即将崛起的Connected TV,这些多元化的行动上网装置不断崛起,正在转变以往PC产业的样貌,他认为PC产业不会在短时期内消灭,但很快地行动上网装置会取得一定程度的影响力。整个电子产业已经更为重视晶片低功耗设计、行动上网系统软硬体规格的多样与弹性、以及产品的市场差异化。


在「行动运算」主义的带领下,ARM把平板电脑的功能架构说​​得很清楚。 ARM行动运算部门总监Bob Morris便指出,无论是智慧型手机、平板电脑、电子阅读器、还是smartbook或是netbook,都是行动连网的代表作,而提升处理效能、支援高解析视讯编解码功能、可显示1080p高画质多媒体视讯串流内容、以及支援2D/3D绘图处理和完整的网页浏览效能,已是当前行动运算架构的重要设计内涵。


《图三 ARM与IBM、Samsung、TI、ST-Ericsson、Freescale等合作成立Linaro组织》
《图三 ARM与IBM、Samsung、TI、ST-Ericsson、Freescale等合作成立Linaro组织》

软硬体广结善缘 ARM「多元化」成「主流」

正由于ARM在晶片低功耗设计有其优势,因此,以往在智慧型手机领域具有传统优势的晶片大厂包括高通(Qualcomm)、三星(Samsung)、ST-Ericsson以及迈威尔(Marvell)等;以及绘图晶片领域一哥的英伟达(Nvidia);还有汽车电子巨头的飞思卡尔(Freescale)等,在大张旗鼓积极介入新世代平板电脑的背后,都可以看到ARM的影子。几乎这些晶片大厂的IP授权核心,都是以ARM的Cortex-A8或A9为主。40奈米制程的双核心Cortex-A9架构,处理效能可达1.5GHz,将成为ARM在行动运算领域的主攻利器。这样以ARM为核心的「多元化」晶片设计架构,已逐渐成为新世代平板电脑的「主流」。


不仅是在硬体部份,在软体和平台上ARM也是积极广结善缘,除了在平板电脑和电子阅读器领域与​​Android应用框架紧密合作,ARM也与其他开放作业系统包括ubuntu、webOS、LiMo等形成结盟关系。更进一步地,ARM与英特尔和诺基亚的Linux行动作业系统MeeGo和微软的Windows phone应用框架也友好往来。除此之外,ARM更与IBM、Samsung、TI、ST-Ericsson、Freescale等合作成立Linaro组织,目的是向采用ARM SoC IP授权的晶片,提供另一项全新且具有共通底层架构的Linux设计工具,为行动运算处理器架构提供开放原始码设计环境。市场高度认为ARM所主导的Linaro,是针对英特尔的Atom行动平台、以及与诺基亚合作的MeeGo作业系统而来,当然,Google的Andr​​oid应用框架也是其锁定范围。很清楚,扩散处理核心支援多样化的行动运算作业平台,也才能提高ARM IP授权核心在开放原始码设计环境的普及率和影响力,因此特别强调可弹性化支援各样作业系统和应用软体的设计特点。


新世代平板电脑处理器效能应用对照表二<*未经证实;制表整理:钟荣峰>

处理器厂商

飞思卡尔iMX535

迈威尔
Armada 610

三星

德州仪器
OMAP 4430

处理器核心

ARM Cortex-A8

采用ARMv7指令集

未定

ARM Cortex-A9
双核心

处理效能

1.2GHz

1GHz

 

1GHz

晶片制程

 

 

 

 

特殊功能

可支援CDMA 2000 EVDO

可支援3D图像

结合AMOLED

整合3轴加速度计和3轴陀螺仪
内建DLP微型投影

推出时间

2011年上半

2010年2月

预计2010年8月

2010年8月

代表应用厂商

中国电信、万事通、联想

OLPC、RIM黑莓

三星

德州仪器Blaze


处理器之外 晶片厂商更要打造平板电脑品牌!

积极投入平板电脑的晶片平台厂商,以往在无线通讯、应用处理器、绘图晶片、汽车电子等领域,都各有一片天。从一开始,这些晶片厂商就不只是单纯地以提供平板电脑处理器自期而​​已。其最主要的目的,就是要建立一套可以发挥各自在不同晶片特殊优势的平台架构,除了整合有别于处理器的其他晶片功能外,更进一步地,藉由这些多样化的晶片平台,这些厂商更要打造属于自己的平板电脑品牌!而新世代平板电脑的出现,就提供这些晶片厂商得以切入系统品牌的关键渠道。


平板电脑:展现自己晶片平台优势的舞台

例如,高通在晶片设计上就强调3G的传输实力,可支援3.5G HSPA+/EV-DO无线连结功能;英伟达的Tegra 2则欲藉由图形处理器强化多媒体处理效能;ST-Ericsson也展现支援3.5 G和LTE的特色。高通CDMA技术业务部门副总裁Terry Yen便表示,高通切入平板电脑,就是强调整合处理器、无线通讯以及高画质视讯处理的三合一特色,来因应各类多媒体视讯行动上网装置的应用需求。在智慧手机和平板电脑相互交融的发展态势下,Terry Yen认为高通的平台正好成为一个关键枢纽,开启了传统PC品牌厂商得以切入相对陌生的智慧型手机领域的一扇窗;而智慧型手机厂商若有意切入PC领域,平板电脑正是绝佳的契机,而高通的晶片组方案,则可成为这些智慧型手机厂商的引路人。


英伟达对于平板电脑应用架构的看法与立场很清楚,那就是以3D影音视讯和网页浏览为核心的多媒体功能,会是平板电脑的灵魂。除了展现快速的编码速度、流畅度以及画面清晰度能力外,支援HDMI连结功能更是其主要特色。英伟达在平板电脑的发展策略,就是强调其在多媒体应用的设计优势,特别是在支援行动3D游戏和3D触控介面功能。 。


ST-Ericsson在功能上则是强调可处理复杂的3D绘图,低功耗设计上则运用对称式多工运算处理技术达到大幅省电效果,也突出在支援无线通讯技术、包括3G、HSPA、甚至是FDD LTE和TDD LTE的能力。无线通讯晶片大厂博通(Broadcom)也积极参一脚,在Computex其间提出整合处理器、Wi-Fi无线连结和视讯处理的平板电脑解决方案。


《图四 Broadcom无线链接暨WLAN部门技术营销工程师Richard Ybarra》
《图四 Broadcom无线链接暨WLAN部门技术营销工程师Richard Ybarra》

平台也是跳板 晶片厂商迈向品牌之路

更进一步,晶片厂商藉由平板电脑的整合平台为跳板,规划出属于自己产品的平板电脑品牌。德州仪器(TI)所展示的Blaze平板电脑设计,就是采用自己的OMAP 4处理晶片,并结合自身在DLP微型投影技术的特点,在平板电脑产品中强调微型投影功能。此外,德仪的平板电脑并搭配自己的电源管理、音讯IC和时脉驱动元件。另一方面,三星(Samsung)在平板电脑市场的策略之一也是开发自有品牌,以新款平板电脑为平台,结合自身的处理器和AMOLED显示萤幕,进一步结合Android 2.2应用框架。


此外,飞思卡尔(Freescale)除了提供可应用在平板电脑的处理器i.MX535之外,也进一步以去年的Smartbook样式设计为基础,规划属于自己的平板电脑外型与概念,在这方面飞思卡尔则与工业设计学院维持密切的合作关系。飞思卡尔资深副总裁暨首席营运长Henri Richard便指出,飞思卡尔与Savannah College of Art and Design(SCAD)所设计的多样化平板电脑架构,便针对不同年龄层的应用模式,定义出特定消费族群型态,于是总结出来平板电脑应着重于教育性和游戏性的应用软体内容。这样的想法便类似于先前飞思卡尔设计Smartbook的操作模式。


甚者,市场也在推测,英特尔也不甘于只是针对平板电脑应用推出新一代Atom处理器,在挖角Palm副总裁、前苹果主管Mike Bell之后,英特尔有可能计画直接跳过合作许久的OEMs合作伙伴,用智慧型手机的平台环境,直接推出自己品牌的平板电脑!


《图五 Broadcom在台北Computex期间所展示的新一代平板计算机参考设计》
《图五 Broadcom在台北Computex期间所展示的新一代平板计算机参考设计》

苹果顺势从平板电脑渗透处理器领域

除了上述各大晶片厂商外,苹果的A4处理器也不是省油的灯。苹果与三星代工的A4处理器,也是以ARM核心架构为主的设计,而让A4处理器得以进入省电低功耗技术门槛的关键厂商P.A. Semi,更是ARM核心授权晶片设计的好手。 A4处理器不仅可被应用在iPad,未来更有可能被采用在其他平板电脑产品中。这有别于德仪、飞思卡尔、三星或是其他晶片厂商藉由提供处理器打造平板电脑品牌的操作模式,苹果在推出iPad之际,也同时揭示了苹果自己要摆脱英特尔在PC/NB领域、以及高通在智慧型手机领域的晶片主导地位,要将影响力从系统品牌渗透到处理器的重大转折。


《图六 高通CDMA技术业务部门副总裁Terry Yen》
《图六 高通CDMA技术业务部门副总裁Terry Yen》

平板电脑:Atom+MeeGO和ARM+Android精彩对决!

在苹果推出iPad进一步让平板电脑议题重拾第二春之前,英特尔的Atom处理器架构和ARM的Cortex-Ax处理核心之间的短兵相接,原本是明显呈现于netbook和smartbook之间的针锋相对上。 ARM 欲藉由smartbook此一「统一战线」,联合高通、飞思卡尔、德仪、三星、ST-Ericsson、迈威尔等晶片厂商阵线,与各类开放原始码作业系统联盟合作,突破Wintel在小笔电领域的势力范围并设立根据地。


不过当战场移转到平板电脑领域时,情势对于ARM阵营来说,就变得更为有利。因为在iPad 带动下,平板电脑的多媒体视讯功能、亦即Media Tablet的产品属性,从而被强调凸显出来。这使得新世代平板电脑处理平台特别侧重于低功耗设计、高解析视讯编解码功能、可显示1080p高画质多媒体视讯串流内容、以及支援2D/3D绘图处理和完整的网页浏览效能。且由于是Media Tablet属性,新世代平板电脑更强调在尺寸和重量的轻便可携性。


因此在低功耗设计上,ARM架构原本就较具优势。 ARM阵线的策略,其实就是顺应新世代平板电脑的属性,采用类似智慧型手机的平台架构,作为新世代平板电脑的骨架。这也是为什么,新世代平板电脑的软硬体平台多以智慧型手机晶片厂商所推出的处理器,结合Android作业框架的模式作为主流。但这对于英特尔来说,平板电脑可说是「既熟悉又陌生」,看起来好像是另一种电脑,但在软硬体设计规格上又有别于netbook小笔电属性,且英特尔在这里没有以往在PC/NB领域内「喊水会结冻」的主宰地位,这里却是战国群雄并起的局面。


Enderle Group的首席分析师Rob Enderle便指出,采用ARM设计架构,可让行动装置的重量更为减轻,也可以降低产品价格更为消费者所接受。而Pund-IT的首席分析师Charles King也表示,新一代行动运算装置正在改变着既有的样貌,像ARM这种低功耗处理核心,是与小尺寸和延长电池寿命的设计架构相得益彰的。


因此,英特尔必须采取有别于netbook小笔电的发展策略,针对新世代平板电脑提出另一套完整的软硬体平台方案。于是,强调低功耗设计的新一代Atom处理器,就必须逐渐脱离资源负担庞大的微软Windows作业系统,而另行与手机大厂Nokia共同开发MeeGo作业系统。换言之,Atom+MeeGo,以及ARM+Android,会是新世代平板电脑平台的两大竞争路线。


不过,ARM阵线在平板电脑的声势与实力,还是明显超前英特尔。整合ARM核心处理晶片、绘图晶片和DSP等的SoC硬体平台,还可以与其他多重的开放作业系统类型相互搭配,按照不同市场需求和消费客群,设计出各种应用主题与功能的平板电脑产品。这方面,英特尔的Atom处理器x86架构,能够延伸的产品多样性就较为不足,处理平台功能也显得不那么灵活和弹性。


ARM阵线可是把新世代平板电脑视为真正突破Wintel防线的重要战场,更是重新洗牌传统PC/NB势力的新契机。为因应平板电脑大量生产且多样性的晶片需求,ARM更进一步与台积电在7月20日签订长期合约,以确保ARM SoC晶片制程的稳定。可以这么说,ARM阵线的联合作战部队,已经在平板电脑战场摆好阵式了!


《图七 ARM执行长Tudor Brown》
《图七 ARM执行长Tudor Brown》

微软Win7:我一定要讨回来!

那现在是怎样?大家就把微软放在一边了吗?还是微软要继续当个「看马相踢」的观众呢?当然不是,微软绝对不会坐以待毙!微软的执行长Steve Ballmer在7月12日便公开宣示,今年年底前,微软将推出一系列采用Windows 7作业系统的平板电脑,誓言要重新讨回微软在行动装置领域的主导地位。


当苹果公布iPad之际,外界认为Wintel过于轻蔑平板电脑将之再起的可能性。之前微软对于平板电脑采取的是冷眼旁观态度,年初微软还中止了自身Courier的发展计画,而那时Courier被视为是可与iPad一较高下的平板设计产品。不过究其实,一开始Wintel不与敌人所设定的议题而随之起舞的观望策略是可以理解的,因为形势尚未明朗。但是当iPad从4月3日正式销售迄今已突破300万台之后,微软也必须要「识时务为俊杰」、转这个弯进入平板电脑领域了。


Windows 7平板电脑阵线的有力合作伙伴,包括华硕(Asus)、戴尔(Dell)、三星(Samsung)、东芝(Toshiba)、新力(Sony)等,这些品牌大厂将会推出各式各样不同价格、功能和尺寸设计的Windows 7平板电脑。不过Steve Ballmer这般宣示,能对品牌合作伙伴形成怎样的团结效果,仍有待考验。微软对于平板电脑的观望,已开始让一些品牌大厂转向投效敌营。例如戴尔所推出的Streak,就采用了Android作业平台;LG也放弃了Windows 7,认为其与行动市场的关联越来越淡薄。市场也谣传惠普将Windows 7平板装置的发展计画束诸高阁,态度暧昧游移之外,更转向并购Palm开发WebOS行动作业系统,欲以此取代Windows 7。这些变化也让市场部份人士认为,Windows 7平板电脑的发展前景有待观察。


关键在于,Windows 7属于全PC等级的作业系统,需要同等级的硬体效能设计相互搭配,那么平板电脑的硬体规格就要有所提升,重量因此就会受限。况且Windows 7所占据的资源容量大、吃掉的功耗也很多、也仍无法摆脱滑鼠功能的支援。微软目前并没有针对平板电脑和智慧型手机应用,提出另一套「轻巧简便」的新一代作业系统环境。若是既有的Windows 7强灌于平板电脑的硬体效能架构,会不会让平板电脑又变成另一种小笔电?


整体来看,微软还是将平板电脑视为传统 PC的附件,但是苹果和其他Android装置厂商、甚至包括ARM,则是把平板电脑视为取代PC的利器。未来发展究竟如何或许尚未底定,但可以确定的是,微软要先在平板电脑领域占有一席之地,才能跟对手平起平坐。


《图八 ARM行动运算部门总监Bob Morris》
《图八 ARM行动运算部门总监Bob Morris》

平板电脑传奇再现 应用和服务都要耳目一新

但是,平板电脑若要真能如iPad模式一般风起云涌,可不能只在硬体上着墨而已,应用软体和服务平台的完备,才是iPad得以浪潮席卷的最重要关键。平板电脑若要让市场产生耳目一新的感受,除了软硬体行动平台和触控手写辨识的革新之外,应用软体和服务平台更不可或缺。


总结来看,平板电脑正改变PC/NB生态,是带动行动运算影响力的大咖,在这里,ARM多元化软硬体策略成为「主流」。晶片厂商除了藉由平板电脑展现自己平台优势外,晶片厂商更积极打造属于自己的平板电脑品牌!可以预见,Atom+MeeGo和ARM+Android,会是新世代平板电脑平台的两大竞争路线,微软也正积极开发Win 7平板电脑。在视野上,一方将平板电脑视为传统 PC的附件,另一方则是把平板电脑视为取代PC的利器。无论如何,应用软体和服务平台,才是平板电脑得以浪潮席卷的最重要关键!


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