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新世代Tablet處理平台群雄並起!
處理平台篇:ARM陣線挑戰Wintel!

【作者: 鍾榮峯】   2010年08月11日 星期三

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平板電腦:各方夢想成真必經之路

在蘋果iPad的強力推波助瀾下,以往在冷凍庫乏人問津的平板電腦,頓時成為當紅炸子雞,平板電腦結合觸控功能的新穎設計,更成為炙手可熱的焦點。新世代平板電腦不僅在軟硬體平台功能特色上有其特殊之處,對於各級廠商來說,平板電腦所代表的,不僅是一般的電腦系統產品類型而已,其更意味著開創另一條新興商業模式的可能性,以及晶片廠商得以介入打造平板電腦品牌的新契機。


《圖一 Freescale資深副總裁暨首席營運長Henri Richard》
《圖一 Freescale資深副總裁暨首席營運長Henri Richard》

不只是電腦而已 平板電腦正改變PC/NB生態

新世代平板電腦的出現,正在改變既有PC市場的生態,新世代平板電腦不僅是在數量上將會大幅成長,在質量上也會進一步更迭目前PC/NB產業的發展模式。新世代平板電腦有別於之前平板電腦的特別之處,便在於前者的多媒體視訊性格非常強烈,因此有分析機構將新世代平板電腦稱呼為媒體平板電腦(Media Tablet)。


大部分市調機構都預估,新世代平板電腦將逐漸侵蝕傳統筆電和小筆電的市佔率,甚至可能排擠並取代傳統筆電的市場需求。根據DisplaySearch預估,2010年平板電腦將侵蝕小筆電的市場佔有率。美商高盛證券便指出,以iPad為首的新世代平板電腦需求,將改變PC產業生態,預估2010與2011年全球平板電腦出貨量,將分別達到1640與3500萬台;其中93%與75%來自於iPad,這些都有可能排擠40%的筆記型電腦市場需求,受衝擊最大的包括市場定位相近的Netbook。Forrester Research在7月中公佈的「2015年美國消費者PC市場」報告也指出,平板電腦銷售量可望在2012年時超越小筆電,而到2015年時,平板電腦將佔PC銷售量的23%。美國的銷售量預估將自2010年的350萬台增加至2015年的2040萬台,年複合成長率可達42%。


《圖二 英特爾軟體與解決方案事業群副總裁 Doug Fisher於台北國際電腦展中展示內建MeeGo平台的廣達Redvale平板電腦。》
《圖二 英特爾軟體與解決方案事業群副總裁 Doug Fisher於台北國際電腦展中展示內建MeeGo平台的廣達Redvale平板電腦。》

爭相搞平板電腦 大家究竟要幹麼?

儘管蘋果對於iPad定為是介於筆記型電腦和智慧型手機之間的第三類產品,但對於蘋果自己,以及其他有意介入新世代平板電腦領域的各個廠商來說,意義都不僅於如此而已。看起來,新世代平板電腦的處理器平台架構可分為兩條路線:一是Wintel架構,亦即英特爾的x86架構處理器搭配微軟的Windows作業系統,具備PC/NB領域既有優勢;另一則是ARM Cortex-A9處理核心搭配Android應用框架的平台,提供晶片廠商另闢蹊徑的發展空間。但究其實,從IP授權、晶片、平台、軟體、系統到品牌廠商,都可以在新世代平板電腦領域找到新的發展價值;新世代平板電腦的設計輪廓,也在這些多樣性廠商的巧思構想,展現出多元化的樣貌。而這些巧思的背後,都有一套自成邏輯的發展策略脈絡作為支撐,形成有目的性的戰略佈局。


新世代平板電腦處理器效能應用對照表一<*未經證實;製表整理:鍾榮峯>

處理器廠商

高通Snapdragon

英偉達Tegra2

英特爾Atom

ST-Ericsson U8500

處理器核心

ARM授權
雙核心

ARM Cortex-A9
雙核心

Intel Atom

ARM Cortex-A9
雙核心

處理效能

可達1.5GHz和1.2GHz

1.2GHz

可達1.9GHz

1.2GHz

晶片製程

45奈米

 

45奈米

45奈米

特殊功能

支援3.5G HSPA+/EV-DO

支援3D觸控和HDMI介面

支援多地視訊

可支援HSPA和LTE

推出時間

2011年

2010年1月

2010年5月

2010年底

代表廠商

宏碁、華為、戴爾

華碩、微星、廣達、仁寶、富士康

華碩、微星、英特爾*

 


ARM是平板電腦百花齊放的影武者!

平板電腦是帶動行動運算影響力的大咖!

不同於英特爾在既有PC領域獨占鰲頭,在新世代平板電腦領域,平板電腦的處理器可說是呈現百花齊放的局面。在這裡安謀科技(ARM)的企圖心,可說是促成此番局面最有力的幕後推手。新世代平板電腦對於ARM而言,是削弱英特爾和微軟長期在PC/NB領域主導地位的利器,而ARM的行動運算(Mobile Computing),就是思想領導行動的主義。ARM執行長Tudor Brown便指出,包括平板電腦、電子書、智慧型手機以及即將崛起的Connected TV,這些多元化的行動上網裝置不斷崛起,正在轉變以往PC產業的樣貌,他認為PC產業不會在短時期內消滅,但很快地行動上網裝置會取得一定程度的影響力。整個電子產業已經更為重視晶片低功耗設計、行動上網系統軟硬體規格的多樣與彈性、以及產品的市場差異化。


在「行動運算」主義的帶領下,ARM把平板電腦的功能架構說得很清楚。ARM行動運算部門總監Bob Morris便指出,無論是智慧型手機、平板電腦、電子閱讀器、還是smartbook或是netbook,都是行動連網的代表作,而提昇處理效能、支援高解析視訊編解碼功能、可顯示1080p高畫質多媒體視訊串流內容、以及支援2D/3D繪圖處理和完整的網頁瀏覽效能,已是當前行動運算架構的重要設計內涵。


《圖三 ARM與IBM、Samsung、TI、ST-Ericsson、Freescale等合作成立Linaro組織》
《圖三 ARM與IBM、Samsung、TI、ST-Ericsson、Freescale等合作成立Linaro組織》

軟硬體廣結善緣 ARM「多元化」成「主流」

正由於ARM在晶片低功耗設計有其優勢,因此,以往在智慧型手機領域具有傳統優勢的晶片大廠包括高通(Qualcomm)、三星(Samsung)、ST-Ericsson以及邁威爾(Marvell)等;以及繪圖晶片領域一哥的英偉達(Nvidia);還有汽車電子巨頭的飛思卡爾(Freescale)等,在大張旗鼓積極介入新世代平板電腦的背後,都可以看到ARM的影子。幾乎這些晶片大廠的IP授權核心,都是以ARM的Cortex-A8或A9為主。40奈米製程的雙核心Cortex-A9架構,處理效能可達1.5GHz,將成為ARM在行動運算領域的主攻利器。這樣以ARM為核心的「多元化」晶片設計架構,已逐漸成為新世代平板電腦的「主流」。


不僅是在硬體部份,在軟體和平台上ARM也是積極廣結善緣,除了在平板電腦和電子閱讀器領域與Android應用框架緊密合作,ARM也與其他開放作業系統包括ubuntu、webOS、LiMo等形成結盟關係。更進一步地,ARM與英特爾和諾基亞的Linux行動作業系統MeeGo和微軟的Windows phone應用框架也友好往來。除此之外,ARM更與IBM、Samsung、TI、ST-Ericsson、Freescale等合作成立Linaro組織,目的是向採用ARM SoC IP授權的晶片,提供另一項全新且具有共通底層架構的Linux設計工具,為行動運算處理器架構提供開放原始碼設計環境。市場高度認為ARM所主導的Linaro,是針對英特爾的Atom行動平台、以及與諾基亞合作的MeeGo作業系統而來,當然,Google的Android應用框架也是其鎖定範圍。很清楚,擴散處理核心支援多樣化的行動運算作業平台,也才能提高ARM IP授權核心在開放原始碼設計環境的普及率和影響力,因此特別強調可彈性化支援各樣作業系統和應用軟體的設計特點。


新世代平板電腦處理器效能應用對照表二<*未經證實;製表整理:鍾榮峯>

處理器廠商

飛思卡爾iMX535

邁威爾
Armada 610

三星

德州儀器
OMAP 4430

處理器核心

ARM Cortex-A8

採用ARM v7指令集

未定

ARM Cortex-A9
雙核心

處理效能

1.2GHz

1GHz

 

1GHz

晶片製程

 

 

 

 

特殊功能

可支援CDMA 2000 EVDO

可支援3D圖像

結合AMOLED

整合3軸加速度計和3軸陀螺儀
內建DLP微型投影

推出時間

2011年上半

2010年2月

預計2010年8月

2010年8月

代表應用廠商

中國電信、萬事通、聯想

OLPC、RIM黑莓

三星

德州儀器Blaze


處理器之外 晶片廠商更要打造平板電腦品牌!

積極投入平板電腦的晶片平台廠商,以往在無線通訊、應用處理器、繪圖晶片、汽車電子等領域,都各有一片天。從一開始,這些晶片廠商就不只是單純地以提供平板電腦處理器自期而已。其最主要的目的,就是要建立一套可以發揮各自在不同晶片特殊優勢的平台架構,除了整合有別於處理器的其他晶片功能外,更進一步地,藉由這些多樣化的晶片平台,這些廠商更要打造屬於自己的平板電腦品牌!而新世代平板電腦的出現,就提供這些晶片廠商得以切入系統品牌的關鍵渠道。


平板電腦:展現自己晶片平台優勢的舞台

例如,高通在晶片設計上就強調3G的傳輸實力,可支援3.5G HSPA+/EV-DO無線連結功能;英偉達的Tegra 2則欲藉由圖形處理器強化多媒體處理效能;ST-Ericsson也展現支援3.5G和LTE的特色。高通CDMA技術業務部門副總裁Terry Yen便表示,高通切入平板電腦,就是強調整合處理器、無線通訊以及高畫質視訊處理的三合一特色,來因應各類多媒體視訊行動上網裝置的應用需求。在智慧手機和平板電腦相互交融的發展態勢下,Terry Yen認為高通的平台正好成為一個關鍵樞紐,開啟了傳統PC品牌廠商得以切入相對陌生的智慧型手機領域的一扇窗;而智慧型手機廠商若有意切入PC領域,平板電腦正是絕佳的契機,而高通的晶片組方案,則可成為這些智慧型手機廠商的引路人。


英偉達對於平板電腦應用架構的看法與立場很清楚,那就是以3D影音視訊和網頁瀏覽為核心的多媒體功能,會是平板電腦的靈魂。除了展現快速的編碼速度、流暢度以及畫面清晰度能力外,支援HDMI連結功能更是其主要特色。英偉達在平板電腦的發展策略,就是強調其在多媒體應用的設計優勢,特別是在支援行動3D遊戲和3D觸控介面功能。。


ST-Ericsson在功能上則是強調可處理複雜的3D繪圖,低功耗設計上則運用對稱式多工運算處理技術達到大幅省電效果,也突出在支援無線通訊技術、包括3G、HSPA、甚至是FDD LTE和TDD LTE的能力。無線通訊晶片大廠博通(Broadcom)也積極參一腳,在Computex其間提出整合處理器、Wi-Fi無線連結和視訊處理的平板電腦解決方案。


《圖四 Broadcom無線連結暨WLAN部門技術行銷工程師Richard Ybarra》
《圖四 Broadcom無線連結暨WLAN部門技術行銷工程師Richard Ybarra》

平台也是跳板 晶片廠商邁向品牌之路

更進一步,晶片廠商藉由平板電腦的整合平台為跳板,規劃出屬於自己產品的平板電腦品牌。德州儀器(TI)所展示的Blaze平板電腦設計,就是採用自己的OMAP 4處理晶片,並結合自身在DLP微型投影技術的特點,在平板電腦產品中強調微型投影功能。此外,德儀的平板電腦並搭配自己的電源管理、音訊IC和時脈驅動元件。另一方面,三星(Samsung)在平板電腦市場的策略之一也是開發自有品牌,以新款平板電腦為平台,結合自身的處理器和AMOLED顯示螢幕,進一步結合Android 2.2應用框架。


此外,飛思卡爾(Freescale)除了提供可應用在平板電腦的處理器i.MX535之外,也進一步以去年的Smartbook樣式設計為基礎,規劃屬於自己的平板電腦外型與概念,在這方面飛思卡爾則與工業設計學院維持密切的合作關係。飛思卡爾資深副總裁暨首席營運長Henri Richard便指出,飛思卡爾與Savannah College of Art and Design(SCAD)所設計的多樣化平板電腦架構,便針對不同年齡層的應用模式,定義出特定消費族群型態,於是總結出來平板電腦應著重於教育性和遊戲性的應用軟體內容。這樣的想法便類似於先前飛思卡爾設計Smartbook的操作模式。


甚者,市場也在推測,英特爾也不甘於只是針對平板電腦應用推出新一代Atom處理器,在挖角Palm副總裁、前蘋果主管Mike Bell之後,英特爾有可能計畫直接跳過合作許久的OEMs合作夥伴,用智慧型手機的平台環境,直接推出自己品牌的平板電腦!


《圖五 Broadcom在台北Computex期間所展示的新一代平板電腦參考設計》
《圖五 Broadcom在台北Computex期間所展示的新一代平板電腦參考設計》

蘋果順勢從平板電腦滲透處理器領域

除了上述各大晶片廠商外,蘋果的A4處理器也不是省油的燈。蘋果與三星代工的A4處理器,也是以ARM核心架構為主的設計,而讓A4處理器得以進入省電低功耗技術門檻的關鍵廠商P.A. Semi,更是ARM核心授權晶片設計的好手。A4處理器不僅可被應用在iPad,未來更有可能被採用在其他平板電腦產品中。這有別於德儀、飛思卡爾、三星或是其他晶片廠商藉由提供處理器打造平板電腦品牌的操作模式,蘋果在推出iPad之際,也同時揭示了蘋果自己要擺脫英特爾在PC/NB領域、以及高通在智慧型手機領域的晶片主導地位,要將影響力從系統品牌滲透到處理器的重大轉折。


《圖六 高通CDMA技術業務部門副總裁Terry Yen》
《圖六 高通CDMA技術業務部門副總裁Terry Yen》

平板電腦:Atom+MeeGO和ARM+Android精彩對決!

在蘋果推出iPad進一步讓平板電腦議題重拾第二春之前,英特爾的Atom處理器架構和ARM的Cortex-Ax處理核心之間的短兵相接,原本是明顯呈現於netbook和smartbook之間的針鋒相對上。ARM 欲藉由smartbook此一「統一戰線」,聯合高通、飛思卡爾、德儀、三星、ST-Ericsson、邁威爾等晶片廠商陣線,與各類開放原始碼作業系統聯盟合作,突破Wintel在小筆電領域的勢力範圍並設立根據地。


不過當戰場移轉到平板電腦領域時,情勢對於ARM陣營來說,就變得更為有利。因為在iPad 帶動下,平板電腦的多媒體視訊功能、亦即Media Tablet的產品屬性,從而被強調凸顯出來。這使得新世代平板電腦處理平台特別側重於低功耗設計、高解析視訊編解碼功能、可顯示1080p高畫質多媒體視訊串流內容、以及支援2D/3D繪圖處理和完整的網頁瀏覽效能。且由於是Media Tablet屬性,新世代平板電腦更強調在尺寸和重量的輕便可攜性。


因此在低功耗設計上,ARM架構原本就較具優勢。ARM陣線的策略,其實就是順應新世代平板電腦的屬性,採用類似智慧型手機的平台架構,作為新世代平板電腦的骨架。這也是為什麼,新世代平板電腦的軟硬體平台多以智慧型手機晶片廠商所推出的處理器,結合Android作業框架的模式作為主流。但這對於英特爾來說,平板電腦可說是「既熟悉又陌生」,看起來好像是另一種電腦,但在軟硬體設計規格上又有別於netbook小筆電屬性,且英特爾在這裡沒有以往在PC/NB領域內「喊水會結凍」的主宰地位,這裡卻是戰國群雄並起的局面。


Enderle Group的首席分析師Rob Enderle便指出,採用ARM設計架構,可讓行動裝置的重量更為減輕,也可以降低產品價格更為消費者所接受。而Pund-IT的首席分析師Charles King也表示,新一代行動運算裝置正在改變著既有的樣貌,像ARM這種低功耗處理核心,是與小尺寸和延長電池壽命的設計架構相得益彰的。


因此,英特爾必須採取有別於netbook小筆電的發展策略,針對新世代平板電腦提出另一套完整的軟硬體平台方案。於是,強調低功耗設計的新一代Atom處理器,就必須逐漸脫離資源負擔龐大的微軟Windows作業系統,而另行與手機大廠Nokia共同開發MeeGo作業系統。換言之,Atom+MeeGo,以及ARM+Android,會是新世代平板電腦平台的兩大競爭路線。


不過,ARM陣線在平板電腦的聲勢與實力,還是明顯超前英特爾。整合ARM核心處理晶片、繪圖晶片和DSP等的SoC硬體平台,還可以與其他多重的開放作業系統類型相互搭配,按照不同市場需求和消費客群,設計出各種應用主題與功能的平板電腦產品。這方面,英特爾的Atom處理器x86架構,能夠延伸的產品多樣性就較為不足,處理平台功能也顯得不那麼靈活和彈性。


ARM陣線可是把新世代平板電腦視為真正突破Wintel防線的重要戰場,更是重新洗牌傳統PC/NB勢力的新契機。為因應平板電腦大量生產且多樣性的晶片需求,ARM更進一步與台積電在7月20日簽訂長期合約,以確保ARM SoC晶片製程的穩定。可以這麼說,ARM陣線的聯合作戰部隊,已經在平板電腦戰場擺好陣式了!


《圖七 ARM執行長Tudor Brown》
《圖七 ARM執行長Tudor Brown》

微軟Win 7:我一定要討回來!

那現在是怎樣?大家就把微軟放在一邊了嗎?還是微軟要繼續當個「看馬相踢」的觀眾呢?當然不是,微軟絕對不會坐以待斃!微軟的執行長Steve Ballmer在7月12日便公開宣示,今年年底前,微軟將推出一系列採用Windows 7作業系統的平板電腦,誓言要重新討回微軟在行動裝置領域的主導地位。


當蘋果公佈iPad之際,外界認為Wintel過於輕蔑平板電腦將之再起的可能性。之前微軟對於平板電腦採取的是冷眼旁觀態度,年初微軟還中止了自身Courier的發展計畫,而那時Courier被視為是可與iPad一較高下的平板設計產品。不過究其實,一開始Wintel不與敵人所設定的議題而隨之起舞的觀望策略是可以理解的,因為形勢尚未明朗。但是當iPad從4月3日正式銷售迄今已突破300萬台之後,微軟也必須要「識時務為俊傑」、轉這個彎進入平板電腦領域了。


Windows 7平板電腦陣線的有力合作夥伴,包括華碩(Asus)、戴爾(Dell)、三星(Samsung)、東芝(Toshiba)、新力(Sony)等,這些品牌大廠將會推出各式各樣不同價格、功能和尺寸設計的Windows 7平板電腦。不過Steve Ballmer這般宣示,能對品牌合作夥伴形成怎樣的團結效果,仍有待考驗。微軟對於平板電腦的觀望,已開始讓一些品牌大廠轉向投效敵營。例如戴爾所推出的Streak,就採用了Android作業平台;LG也放棄了Windows 7,認為其與行動市場的關聯越來越淡薄。市場也謠傳惠普將Windows 7平板裝置的發展計畫束諸高閣,態度曖昧游移之外,更轉向併購Palm開發WebOS行動作業系統,欲以此取代Windows 7。這些變化也讓市場部份人士認為,Windows 7平板電腦的發展前景有待觀察。


關鍵在於,Windows 7屬於全PC等級的作業系統,需要同等級的硬體效能設計相互搭配,那麼平板電腦的硬體規格就要有所提昇,重量因此就會受限。況且Windows 7所佔據的資源容量大、吃掉的功耗也很多、也仍無法擺脫滑鼠功能的支援。微軟目前並沒有針對平板電腦和智慧型手機應用,提出另一套「輕巧簡便」的新一代作業系統環境。若是既有的Windows 7強灌於平板電腦的硬體效能架構,會不會讓平板電腦又變成另一種小筆電?


整體來看,微軟還是將平板電腦視為傳統 PC的附件,但是蘋果和其他Android裝置廠商、甚至包括ARM,則是把平板電腦視為取代PC的利器。未來發展究竟如何或許尚未底定,但可以確定的是,微軟要先在平板電腦領域佔有一席之地,才能跟對手平起平坐。


《圖八 ARM行動運算部門總監Bob Morris》
《圖八 ARM行動運算部門總監Bob Morris》

平板電腦傳奇再現 應用和服務都要耳目一新

但是,平板電腦若要真能如iPad模式一般風起雲湧,可不能只在硬體上著墨而已,應用軟體和服務平台的完備,才是iPad得以浪潮席捲的最重要關鍵。平板電腦若要讓市場產生耳目一新的感受,除了軟硬體行動平台和觸控手寫辨識的革新之外,應用軟體和服務平台更不可或缺。


總結來看,平板電腦正改變PC/NB生態,是帶動行動運算影響力的大咖,在這裡,ARM多元化軟硬體策略成為「主流」。晶片廠商除了藉由平板電腦展現自己平台優勢外,晶片廠商更積極打造屬於自己的平板電腦品牌!可以預見,Atom+MeeGo和ARM+Android,會是新世代平板電腦平台的兩大競爭路線,微軟也正積極開發Win 7平板電腦。在視野上,一方將平板電腦視為傳統 PC的附件,另一方則是把平板電腦視為取代PC的利器。無論如何,應用軟體和服務平台,才是平板電腦得以浪潮席捲的最重要關鍵!


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