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MWC低功耗行動處理器使用趨勢

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Tegra 4將針對智慧型電話或平板電腦用途設計,推出所需的封裝設計。NVIDIA
Tegra 4將針對智慧型電話或平板電腦用途設計,推出所需的封裝設計。NVIDIA

行動處理器近年來發展神速,一方面是智慧型手機市場成長快速,另一方面是智慧型手機系統對於畫面重繪的效能要求越來越高,不但考驗智慧型手機的運算處理能力,同時又必須兼顧手機的長待機、低功耗應用需求,因此衍生一般常規處理器沒有的低功耗設計,而在最近MWC 2013年的展出內容中,ST Ericsson、Samsung、NVIDIA、Qualcomm、Intel均有展出對應產品搶市...

其中,ST Ericsson在MWC即發表3.0GHz行動處理器,若以行動處理器的外部時脈檢視,ST Ericsson NovaThor L8580外部時脈幾乎要與常規處理器使用的時脈相當,透過外部時脈的大幅提昇,對於行動裝置的整體運行效能也能有跳躍式的大幅改善!這與目前市場主流的行動處理器外頻仍只有1.4~1.5GHz相較,等於已有倍數以上的成長。

NovaThor架構為高度整合之行動運算解決方案,外部時脈可直逼常規處理器。STMicroelectronics

NovaThor架構為高度整合之行動運算解決方案,外部時脈可直逼常規處理器。STMicroelectronics

big.LITTLE架構概念可兼具高效能應用與低功耗要求。IEEE

big.LITTLE架構概念可兼具高效能應用與低功耗要求。IEEE

Intel針對行動嵌入式應用開發的Atom產品線。Intel

Intel針對行動嵌入式應用開發的Atom產品線。Intel

Snapdragon行動運算平台,也將針對新一代Windows 8行動運算平台提供對應產品支援。Qualcomm

Snapdragon行動運算平台,也將針對新一代Windows 8行動運算平台提供對應產品支援。Qualcomm

ST Ericsson的NovaThor L8580平台 運作時脈直逼常規處理器
觀察ST Ericsson的NovaThor L8580行動應用平台,是首款以STMicroelectronics的28nm FD-SOI製程技術開發整合之SoC晶片應用方案,在NovaThor L8580行動應用平台內整合了4個Cortex-A9應用核心,SoC一般運行狀態CPU時脈為2.5GHz以上,針對高效能演算需求時,可以透過外頻提昇至3.0GHz直接改善運算效能,以因應巨量資料演算所需的運算需求,同時搭配eQuad低功耗設計架構,甚至在低功耗運行模式下,SoC僅需0.6V外部電壓即可維持基本服務運行,達到最大限度的節電應用設計。

NovaThor L8580行動應用平台除在外頻可以媲美常規桌上型電腦處理器外,在繪圖核心也做了進階改善設計,在NovaThor L8580行動應用平台中整合了Imagination PowerVR SGX 544繪圖核心,GPU的時脈在MWC 2013展示的設計方案中,為採用600MHz運行頻率,而NovaThor L8580行動應用平台參考設計可因應行動裝置前置鏡頭最高500萬像素、後置鏡頭最高2000萬像素的硬體設計方案,同時硬體架構足以因應1080p高品質動畫、影片播放,設計平台同時納入支援HD Voice、LTE通訊功能與熱門的NFC應用功能等。

為了能更準確掌控行動平台的整體功耗節能表現,NovaThor L8580行動應用平台同時整合Bluetooth通訊、GNSS(GPS+GLONASS)、FM、Wireless LAN、Wi-Fi Direct等功能,等於光是整合平台已包辦了行動應用裝置的所有需求。在行動通訊支援方面,NovaThor L8580亦支援4G LTE(LTE-FDD/LTE-TDD/HSPA+/TD-SCDMA/GSM/EDGE...等無線通訊應用頻段),在4G行動通訊支援下,無線數據接取速度最高可達150Mbps,而NovaThor L8580高度整合、高效率的SoC架構,為因應中階行動裝置的整合應用需求而設計。

Samsung Exynos 5 Octa已有參考設計 最快2013年推出對應產品
而原本在稍早的CES 2013展出首款8核心行動處理器設計方案的Samsung,在MWC 2013則直接展出採用Exynos 5 Octa 8核心行動處理器應用方案的平板電腦產品,證明8核心的行動運算平台並非空談,而是近期就會開始大量部署的設計應用方案。

Samsung Exynos 5 Octa平台使用的是Samsung 28nm整合製程,Exynos 5 Octa基本上也是以ARM的Cortex A15架構核心為基礎,搭配新穎的big.LITTLE架構概念進行組構,所謂的big.LITTLE架構技術為利用兩組4核心處理器進行搭配,分別是Cortex A15的1.8Hz時脈高效能處理器與Cortex A7的1.2GHz處理器進行整合。

Exynos 5 Octa平台可針對高效能運算需求,利用高效能核心因應處理,而在一般低功耗運算時,Cortex A7的1.2GHz的核心處理器運行功耗,僅Cortex A15處理器核心的25%,透過轉用低功耗、低時脈的核心因應行動裝置的基本運行要求,因此Exynos 5 Octa平台號稱可以改善行動裝置的高效能應用與低功耗高電池續航力的產品設計要求,Samsung號稱新款Exynos 5 Octa平台的3D圖像即時運算性能,將是目前行動裝置主流產品的兩倍提昇。

NVIDIA強調多款3D遊戲原生支援 發揮Tegra 4繪圖效能優勢
對於也是採行ARM為基礎的NVIDIA來說,在MWC 2013也展出Tegra 4解決方案,NVIDIA在MWC利用Tegra 4處理器展示行動裝置的1080p視訊播放、遊戲應用,若是實際利用效能評測軟體進行評估,Tegra 4的效能提昇可以說是前代Tegra 3的3倍以上!檢視MWC展出的Tegra 4設計方案,Tegra 4在運行1080p視訊播放時僅消耗約950mW,相較多數主流行動裝置設計方案,運行相同的1080p視訊解碼播放,大多仍須耗費1.2W的運行功耗,可見Tegra 4的節能架構的改善效用確實發揮。

若觀察Tegra 3/4前後代產品的架構差異,會發現Tegra 4運用更新穎的ARM Cortex A15處理器架構進行效能改善,在NVIDIA宣稱Tegra 4的圖形處理性能大幅提昇,光是圖像的處理重繪可以達到前代Tegra 3的6倍效能提昇,這對於利用平板行動裝置進行遊戲的用戶,可以產生更逼真、細膩的遊戲畫面,而在Tegra 4還未推出對應產品前,NVIDIA也公布了Burn Zombie Burn!、Carie: Blood Mansion、Codex: The Warrior、Dead on Arrival 2、RU GOLF、Zombie Driver等6款針對Tegra 4架構最佳化的遊戲設計,透過未來更多遊戲的原生支援,加速Tegra 4產品的市場滲透速度。

而在最先進行Tegra 4架構最佳化的遊戲中,已有多款設計針對Tegra 4行動運算平台的功能特點進行原生支援,例如由Neowiz開發的第三人稱射擊遊戲Carie: Blood Mansion,就導入了Tegra 4處理架構的高解析度物理材質、貼圖特效,呈現光影、煙霧等效果,即時重繪的畫面將比目前主流行動裝置的遊戲展演效果更為逼真!另外像Codex: The Warrior,其實設計有點像是iOS平台的Infinity Blade產品,這也是行動版遊戲第一個導入Tegra 4處理架構實時HDR(High dynamic range)技術的第三人稱遊戲視角格鬥遊戲。

另針對Tegra 4處理架構超高效能提昇方面,N3V Games開發Dead on Arrival 2射擊遊戲,則以超高解析度的3D建模處理遊戲的角色與場景,同時導入針對Tegra 4處理架構最佳化的PhysX引擎,展示行動裝置少見的大規格、高精細度的爆破、轟炸遊戲特效。但NVIDIA的Tegra 4處理器與對應產品,最快也需等到2013年第四季才會推出市場。

Snapdragon 800強調高度整合通訊 滿足主流產品應用需求
通訊晶片大廠Qualcomm則展出Snapdragon 800,有別於NVIDIA Tegra 4大幅宣傳其遊戲最佳化與效能大幅調校的展示內容,Snapdragon 800走更務實的策略,對外宣傳其新一代Snapdragon 800行動運算平台解決方案不僅在無線通訊的功能整合更為優異,上市速度也會在2013年加速腳步。

Snapdragon 800的高度整合特性,除內建一組LTE調製解調器,甚至僅利用內建的圖像處理單元,即可處理4K影音內容的編/解碼,應用架構除讓行動裝置、智慧型手機等設計產品可以利用單一解決方案完成功能設計,節省料件成本外也可以改善維護、升級與開發產品的速度,2013年Qualcomm的4核心產品主力將以2.3GHz時脈為主,在性能與功能整合應用上也有跳躍性大幅升級表現。

Intel Atom行動處理器 加大行動應用整合力道
在2013年的MWC中,Intel也嘗試以x86核心的Atom低功耗處理器搶攻行動應用市場。MWC 2013展場中,Intel展出3款Atom行動處理器,分別是Atom Z2580、Z2560、Z2520,三款Atom產品均為雙核心搭配支援四執行緒之行動運算架構,採用32nm製程設計,而 Z2580運作時脈為2GHz、Z2560為1.6GHz、Z2520為1.2GHz,分別對應高/中/低階行動裝置設計需求所設計。

新款Atom對應行動應用設計的Z系列處理器,不只提高了Atom本身的運作效能,同時透過Hyper-Threading Technology超執行緒技術方案,可讓Atom處理平台在面對巨量資料運算處理時,透過內核的效能提昇與超執行緒的性能改進,改善採行Atom處理平台應用裝置的網頁瀏覽、Full HD視訊的解碼播放應用需求,而採行Atom應用架構的Android行動裝置產品在MWC展場也越來越多樣,x86嵌入式處理器的Android終端裝置後勢表現不可小覷。

此外,Intel延續過往的平台發展策略,在行動處理器市場也不只選擇Android平台,在MWC展場也展出了面向Windows 8平板電腦應用解決方案。在平板電腦設計產品上,Atom行動運算解決方案已可實踐10小時的電池電力續航時間、與數週的聯網待機時間,基本上Intel Atom的嵌入式行動處理器在效能與功耗的運行表現,與採行ARM架構的行動裝置功能差距已越來越接近,甚至在平板電腦應用方面還有部分超越的性能表現。