ARM處理器在我國MID領(lǐng)域的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

楊 毅，張曉鐘，孫 敏

（西安建筑科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，陜西 西安 710055）

MID（Mobile Internet Device）是 Intel公司在 2008 年IDF大會(huì)上推出的一種新概念迷你筆記本電腦。目前MID主要涵蓋智能手機(jī)和平板等移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備。隨著人們對(duì)智能化生活要求的不斷提高，近年來，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備MID得到了飛速發(fā)展。2011年智能手機(jī)全球出貨量為4.88億部，同比增長63%，已經(jīng)超過了個(gè)人電腦的全年銷售量。同時(shí)，另一主要MID設(shè)備平板電腦也得到井噴式發(fā)展，2011年全年出貨量約為6 000萬部，同比增長274%。其中，70%是蘋果公司的ipad，僅2011年第四季度，ipad銷量為1 540萬臺(tái)，超過全球最大PC公司惠普同期1 510萬的個(gè)人電腦銷量。

而MID設(shè)備的高速發(fā)展，是依賴于ARM處理器作為硬件核芯的發(fā)展。ARM公司成立于1991年英國劍橋，通過出售芯片設(shè)計(jì)技術(shù)授權(quán)，是目前全球最大的RISC芯片IP設(shè)計(jì)商，隨著MID設(shè)備近半年來爆炸式增長，ARM合作伙伴年出貨量已達(dá)百億。ARM公司是專門從事基于RISC芯片技術(shù)開發(fā)的設(shè)計(jì)公司，ARM公司作為IP提供商，本身并不生產(chǎn)芯片，而靠轉(zhuǎn)讓許可技術(shù)由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片。全球合作伙伴從ARM公司購買其設(shè)計(jì)的微處理器核，根據(jù)各自應(yīng)用不同，加入不同的外圍電路，設(shè)計(jì)出符合自己市場需要的微處理器核。

而近年來隨著智能手機(jī)、平板等MID的快速發(fā)展，ARM芯片的制程及更新速度，已經(jīng)超過了摩爾定理芯片發(fā)展速度。

1 ARM發(fā)展

隨著MID產(chǎn)品功能的豐富，使得ARM嵌入式處理器飛速發(fā)展，而ARM處理器的發(fā)展已經(jīng)改變了傳統(tǒng)嵌入式的概念，ARM架構(gòu)成為與x86架構(gòu)、power架構(gòu)等相競爭的硬件結(jié)構(gòu)[1]。

自1983年開始到目前為止，ARM內(nèi)核共有ARM1、ARM2、ARM6、ARM7、ARM9、ARM10、ARM11 和 Cortex 以及對(duì)應(yīng)的修改版或增強(qiáng)版，隨著內(nèi)核版本的增強(qiáng)，其初始頻率越高、架構(gòu)越先進(jìn)、功能也越強(qiáng)。應(yīng)用于MID領(lǐng)域的ARM處理器內(nèi)核，有早期的ARM9、ARM11核芯，但其相對(duì)性能較弱，漸漸不能滿足目前MID軟件系統(tǒng)的需求。 目前主要有 Cortex A5、A8、A9、A15核芯，以及基于以上架構(gòu)的MPCore多核架構(gòu)硬件核芯[2]。ARM在國際上主要的制造設(shè)計(jì)伙伴包括德儀、高通、英偉達(dá)、邁威科技、意法愛立信、三星、瑞薩、飛思卡爾等，他們的最新處理器大多為40 nm或28 nm、雙核或者四核芯產(chǎn)品。主要ARM內(nèi)核及性能如表1所示。

表1 主要ARM內(nèi)核及性能

表2 ARM處理器顯示核芯

2 國內(nèi)ARM的發(fā)展

與國際上發(fā)展相比，國內(nèi)ARM芯片主要的IC公司還有一些差距，這些差距主要是芯片設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的不足、市場認(rèn)知度不高，使得相關(guān)產(chǎn)品在國際市場競爭中相對(duì)落后。盡管如此，2011年，國內(nèi)MID廠商芯片出貨量也超過了千萬片。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年中國平板/MID終端出貨1 200萬臺(tái)，芯片出貨1 400萬片，7英寸產(chǎn)品和出口占80%以上。隨著技術(shù)成熟和用戶體驗(yàn)提升，整機(jī)成本（不含稅）降到65美元（7英寸電容屏CPU為1 GB，緩存為512 MB，閃存為8 GB），零售價(jià)降到99美元內(nèi)。市場將迅速增長，預(yù)計(jì)2012年，中國平板/MID出貨將超過2 500萬臺(tái)[3]。

目前就ARM公司官方網(wǎng)站顯示，其全球合作伙伴總數(shù)約為800家，而中國國內(nèi)合作伙伴數(shù)約為70家[4]，其業(yè)務(wù)范圍包括ARM在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，其中國內(nèi)主要的設(shè)計(jì)伙伴包括威盛、瑞芯微、盈方微、全志、晶晨、華為海思、聯(lián)發(fā)科、新岸線等，他們都有著巨大的發(fā)展?jié)摿5-6]（表3中，Telechip是韓國公司，君正產(chǎn)品是基于MIPS架構(gòu)的）。

表3 2011年國內(nèi)MID產(chǎn)品出貨量

2.1 威盛（VIA）

威盛成立于1992年，位于我國臺(tái)灣新北市，早期從事系統(tǒng)芯片組開發(fā)，自從收購了Cyrix之后，開始從事X86架構(gòu)CPU的設(shè)計(jì)，先后推出了多款處理器，雖然性能無法與第一、第二名的Intel和AMD抗衡，但是其特長在于低功耗，因此得以在某些特殊領(lǐng)域的市場上站住了腳跟。X86架構(gòu)CPU設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)也為其積累了豐富的IC設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

近年來，威盛主要產(chǎn)品是基于ARM9的8500處理器以及ARM11的8650處理器。在威盛目前尚未推出新的產(chǎn)品情況下，其市場地位處于下降的趨勢(shì)。目前，威盛若能足夠重視，并能及時(shí)推出符合市場主流的新產(chǎn)品，憑借其多年來的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及市場影響力，具有與國際頂尖ARM芯片公司爭雄的實(shí)力。

2.2 瑞芯微（Rockchips）

位于福建福州市，成立于2001年，早年通過設(shè)計(jì)傳統(tǒng)MP4芯片起家，首款智能ARM芯片是基于ARM9內(nèi)核的RK28系列，這款產(chǎn)品不僅是瑞芯微由傳統(tǒng)MP4芯片商向智能MID芯片設(shè)計(jì)商過渡的產(chǎn)品，也是國內(nèi)MP4向平板過渡的關(guān)鍵產(chǎn)品。但搭載了Android系統(tǒng)的RK28系列產(chǎn)品由于ARM9天生性能不足，使國內(nèi)平板產(chǎn)品并未被國內(nèi)主流市場認(rèn)同。2011年初，跨越了ARM11，瑞芯微推出了基于ARM Cortex A8內(nèi)核的RK29系列芯片，相關(guān)產(chǎn)品在2011年下半年大量上市。同時(shí)，瑞芯微推出了SDK優(yōu)化界面，使得RK29系列平板產(chǎn)品成為國內(nèi)最受歡迎的產(chǎn)品。

2012年2月29日，瑞芯微又正式發(fā)布了該公司下一代、基于ARM Cortex A9雙核架構(gòu)、低成本Android平板電腦解決方案——RK30xx平臺(tái)，其相關(guān)產(chǎn)品已于近期上市。不僅如此，2012年第二季度，瑞芯微還發(fā)布了低功耗單核心Cortex A9平臺(tái)RK31xx，2012年底或2013年初旗艦級(jí)的四核心Cortex A9 RK32xx也即將發(fā)布。這些產(chǎn)品的發(fā)布，將確立瑞芯微作為國內(nèi)ARM設(shè)計(jì)商的領(lǐng)導(dǎo)地位。

2.3 盈方微（infotmic）

位于上海市，成立于 2008年，2010年 5月8日推出了自己的第一款芯片產(chǎn)品——基于ARM11架構(gòu)的IMAPx200系列產(chǎn)品，并于2010年下半年在國美飛觸上成功應(yīng)用。基于IMAPx200系列芯片，盈方微開發(fā)的相關(guān)MID產(chǎn)品，其市場認(rèn)知度不斷提高。

本研究對(duì)比了麥麩粒徑對(duì)空白及加酶全麥面團(tuán)流變特性及全麥饅頭的品質(zhì)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，全麥面團(tuán)的流變特性和全麥饅頭的品質(zhì)與麩皮的粒徑大小密切相關(guān)。對(duì)于空白全麥饅頭，以中等粒徑麩皮制得的產(chǎn)品品質(zhì)最好；粗麩面團(tuán)延展性差，產(chǎn)品口感粗糙；麩皮粒徑減小，面團(tuán)吸水率增大、穩(wěn)定時(shí)間及弱化度下降，饅頭的彈性、韌性和粘性評(píng)分均顯著降低。添加復(fù)合酶對(duì)不同粒度全麥面團(tuán)延展性、膨脹能力和發(fā)酵性能均有改善作用，顯著改善不同粒徑全麥饅頭的感官品質(zhì)。對(duì)于加酶全麥饅頭而言，粗麩和中麩饅頭感官評(píng)分相當(dāng)，且顯著優(yōu)于細(xì)麩饅頭。

2012年上半年，盈方微剛剛推出了基于低功耗雙核Cortex A5的iMAPx820處理器，其應(yīng)用于智能手機(jī)具有高性能低功耗的優(yōu)點(diǎn)，使未來低端Android智能手機(jī)流暢運(yùn)行成為可能；下半年，盈方微還會(huì)推出基于Cortex A9內(nèi)核的雙核產(chǎn)品。盡管成立較晚，憑借其嚴(yán)謹(jǐn)高效的精神，盈方微具有成為國內(nèi)ARM芯片設(shè)計(jì)商領(lǐng)導(dǎo)者的潛質(zhì)。

2.4 全志科技

位于廣東珠海，成立于2007年，主要產(chǎn)品是基于ARM Cortex A8內(nèi)核的全志A10，2011年下半年其批量上市，借助其眾核和高清解碼的優(yōu)勢(shì)，以及1.5 GHz高動(dòng)態(tài)主頻，在國內(nèi)市場異軍突起，成為當(dāng)時(shí)最優(yōu)秀的國產(chǎn)平板解決方案之一。

2012年，全志科技又推出精簡版的A13方案，采用Cortex A8內(nèi)核，簡化了高清解碼及HDMI接口等，通過簡化芯片降低成本，意在搶占低端平板市場。2012年年底全志將首先推出基于A7架構(gòu)的四核處理器。隨著全志科技產(chǎn)品的不斷豐富，市場占有率不斷提高，其將成為國內(nèi)最主要的ARM處理器設(shè)計(jì)商。

2.5 晶晨（Amlogic）

總部設(shè)在加利福尼亞的圣克拉拉，主要研發(fā)中心位于上海，成立于2001年，早先從事數(shù)字電視、數(shù)碼相框、家庭媒體中心和機(jī)頂盒的芯片解決方案，2010年11月15日，在國內(nèi)率先推出基于ARM Cortex A9的8726-M芯片。在2011年上半年，以平板藍(lán)魔W10為首的相關(guān)平板產(chǎn)品，在國內(nèi)熱銷。

2012年，晶晨發(fā)布了基于ARM Cortex A9雙核架構(gòu)的8726-MX芯片。這款產(chǎn)品的推出將成為今年第二、三季度國產(chǎn)平板方案市場上與瑞芯微RK3066相抗衡的產(chǎn)品，將奠定晶晨作為國產(chǎn)ARM設(shè)計(jì)商領(lǐng)導(dǎo)者的地位。

2.6 聯(lián)發(fā)科技股份有限公司（MTK）

位于臺(tái)灣新竹市，成立于1997年，是全球第七大IC設(shè)計(jì)公司，早期推出的廉價(jià)手機(jī)方案，因通過提供成熟的手機(jī)解決方案，成為國內(nèi)手機(jī)最大的方案提供商。隨著智能手機(jī)的發(fā)展，在2009年巴塞羅那全球移動(dòng)世界大會(huì)上，推出了首款MT6515智能平臺(tái)，早先用于微軟移動(dòng)平臺(tái)。2010年7月12日，MTK正式加入谷歌發(fā)起的開放手機(jī)聯(lián)盟，2011年又推出了基于ARM11內(nèi)核的MT6573智能手機(jī)平臺(tái)。

2012年 2月 13日，MTK發(fā)布了基于 ARM Cortex A9內(nèi)核的MT6573智能手機(jī)平臺(tái)，6月27日又在北京發(fā)布了其基于A9雙核的MT6577智能平臺(tái)芯片組。2013年基于A7四核的MT6588處理器也將上市。憑借其成熟手機(jī)解決方案，將鞏固其廉價(jià)智能手機(jī)方案領(lǐng)導(dǎo)者地位。

2.7 華為海思

海思總部位于深圳，成立于2004年10月，前身是創(chuàng)建于1991年的華為IC設(shè)計(jì)中心。2009年，為與聯(lián)發(fā)科MT6515在低端智能手機(jī)方案競爭，推出了基于ARM9架構(gòu)的海思K3 Hi3611處理器。

在2012年巴塞羅那全球移動(dòng)世界大會(huì)上，華為發(fā)布了旗下Ascend D系列三款手機(jī)，其中兩款采用基于ARM Cortex A9四核的海思K3V2處理器，該處理器代表了目前世界最先進(jìn)水平。作為中國科技企業(yè)的優(yōu)秀代表，華為承載著將中國品牌推向世界的重任，華為海思將借此成為比肩世界巨頭的ARM芯片設(shè)計(jì)商。

2.8 新岸線（Nufront）

2004年在北京創(chuàng)立，公司核心是一批留美資深I(lǐng)T專家，是 ARM全球 7家“l(fā)eading Partner”中唯一一家中國大陸本土公司。2010年9月在北京發(fā)布了其首款基于ARM Cortex A9雙核的NuSmart2816處理器，其主頻高達(dá)2.0 GHz。NuSmart2816也是國內(nèi)第一款A(yù)RM雙核處理器，由于市場推廣不足等原因，并未大量出現(xiàn)采用其核心的MID產(chǎn)品。

2012年2月13日，在原有基礎(chǔ)上又發(fā)布了低功耗的NuSmart2816M處理器，相關(guān)MID產(chǎn)品將于近期上市。在2012年四月份的香港春季電子展上，又推出了其第三代A9雙核產(chǎn)品NS115。在國家支持之下新岸線未來將具有廣闊的發(fā)展空間。

3 發(fā)展趨勢(shì)

1981年 8月 12日，IBM的 5150個(gè)人電腦上市，標(biāo)志著PC時(shí)代的開始。經(jīng)歷了30個(gè)年頭的發(fā)展，2011年全球PC出貨量達(dá)到了3.528億，但增長僅為0.5%，而2011年智能手機(jī)全球出貨量已經(jīng)首次超過PC。2012年將是后PC時(shí)代的元年。

新的紀(jì)元里，MID產(chǎn)品將替代PC成為伴隨人們?nèi)粘Ｉ顟?yīng)用、成為最主要的電子設(shè)備。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，未來云技術(shù)將改變?nèi)藗兊纳?，作為承載未來互聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)應(yīng)用端的主要硬件，MID產(chǎn)品將因此得到更大的應(yīng)用與發(fā)展。

ARM處理器經(jīng)過多年來的快速發(fā)展，已成為MID設(shè)備控制核心的首選。

對(duì)于微電子行業(yè)的發(fā)展，在國家《集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中，提出了大力發(fā)展芯片設(shè)計(jì)行業(yè)，同時(shí)，培育5～10家銷售收入超過20億元的骨干設(shè)計(jì)企業(yè)，1家進(jìn)入全球設(shè)計(jì)企業(yè)前10位。

ARM處理器行業(yè)將成為未來我國集成電路芯片設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展核心。隨著市場的漸漸成熟，未來會(huì)有更多公司進(jìn)入這個(gè)行業(yè)，而之后行業(yè)也將面臨重新洗牌。

隨著互聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)發(fā)展熱潮，便攜手持MID設(shè)備市場也將廣泛增長。中國作為快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體，將成為MID最大的生產(chǎn)地及消費(fèi)市場。MID的核心器件ARM處理器，也將再次快速發(fā)展。ARM處理器，不僅可應(yīng)用于手機(jī)、平板等MID產(chǎn)品中，在智能家電、智能電視等云技術(shù)應(yīng)用端都會(huì)有廣泛的應(yīng)用。

[1]李佳.ARM系列處理器應(yīng)用技術(shù)完全手冊(cè)[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[2]永輝.從GHz到多核移動(dòng)處理器核變簡史 [EB/OL].[2012-04-01].http：//hardware.mydrivers.com/2/223/223488_all.htm.

[3]2011年中國平板/MID終端出貨1 200萬臺(tái)[EB/OL].[2011-12-23].半導(dǎo)體應(yīng)用聯(lián)盟 http：//www.csau.com/.

[4]ARM公司.ARM中國官網(wǎng)[EB/OL].[2012-05-01].http：//www.arm.com/zh/.

[5]田彩萍，高建波.淺析手機(jī)平臺(tái)及其戰(zhàn)略發(fā)展[EB/OL].[2006-04-25].中國科技論文在線.

[6]吳愛國，劉林山.嵌入式應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)與ARM嵌入式微處理器發(fā)展現(xiàn)狀 [J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2004（9）：1-3.