行動應用產品性能飆升 多核處理器正夯

新款iPad改搭載Retina高解析度螢幕，處理器也需一併升級維持運算性能表現。Apple

行動處理器性能越飆越高，中/低階產品已自雙核心逐步躍升至四核心，新一代產品則提供八核心應用選項，加上SoC整合的繪圖處理器性能亦同步升級，已為目前主流的1080p解析度甚至更高的4Kx2K螢幕規格預先做好準備。

行動裝置產品性能持續飆升，目前主流中階智能手機除持續朝Phablet大螢幕化發展，顯示屏幕的呈現畫質也從1080p水準往更高解析度甚至4K2K水準持續提升，在應用、硬體雙雙升級的狀況下，也持續考驗行動處理器的性能極限。

Phablet顯示屏幕加大 嵌入式運算負荷激增

主流Phablet產品中，螢幕尺寸已自5吋上看6吋或更大畫面，在Phablet加大畫面後畫素的數量(螢幕解析度)若太差，在手機型態的產品使用情境下，就容易發覺螢幕顯示效果不佳、畫面粗糙問題，Phablet型態產品除了持續擴張螢幕尺寸，在顯示解析度亦持續挑戰更高解析度，透過更小的像素點距與更密集的像素排列，提升Phablet整體的視覺呈現效果。

在產品面除需在螢幕的呈現效果進一步提升外，對於呈現系統畫面、App畫面的速度反應，也需要更強的嵌入式影像處理晶片搭配，在執行效能進行優化，除支援新版嵌入式系統的圖像演算需求外，搭配大螢幕、高解析度化提供更強悍的影像處理性能，改善因為增大屏幕、擴增螢幕解析度造成的圖像處理負荷。

行動處理器整合高效繪圖晶片 紓解繪圖瓶頸

觀察平板電腦智能行動裝置，相比Phablet的大螢幕化趨勢所需要的影像處理性能需求，平板電腦的螢幕升級趨勢會比Phablet所需的顯示效能需求更高，以Apple在iPad Air所採行的2,048 x 1,536螢幕解析度，處理器即搭配新一代的64位元A7 SoC嵌入式處理器，繪圖核心則使用PowerVR G6430，不只是螢幕解析度上調Retina對應也需在嵌入式處理器的繪圖核心，一併考量紓解裝置的顯示、前/後鏡頭升級等多媒體應用運算負荷需求。

另在非蘋陣營的Android平板產品方面，雖然得不到如64位元A7 SoC的高性能處理器支援，但如Samsung新款Note 10.1預計搭載2,560 x 1,600解析度螢幕，即使用了高通2.3GHz四核心Snapdragon 800(另有Exynos 4412版本)SoC處理器，並搭配了Mali T628繪圖處理器；而螢幕8.9吋的Kindle Fire HDX(解析度2,560 x 1,600)，也用上了四核心Snapdragon 800處理器配上Adreno 330繪圖核心；華碩推出的Transfomer Pad也選用了NVIDIA的1.9GHz四核心Tegra 4處理器，搭配自家研發的72核GPGPU(General-purpose computing on graphics processing units)，紓解顯示解析度上修至2,560 x 1,600之後可能產生的運作性能瓶頸。

超高解析度顯示成高階平板開發門檻

綜合上述，可以發現平板智慧行動裝置可能遭遇的系統性能瓶頸，可以說會較Phablet產品對性能的需求更為急迫，因為屏幕自8.9吋產品之後已出現2,560 x 1,600超高解析度顯示規格，對嵌入式處理器SoC與繪圖核心將會產生極大的效能衝擊，必須導入更高效的繪圖加速方案，才能令產品達到有較前代產品近似甚至更好的使用體驗。

另綜觀2014年之後各大行動裝置廠商所開出的產品Roadmap，會發現主流產品在顯示解析度大多已直上2,560 x 1,600或更高水準，在蘋果產品則以Retina顯示螢幕作為高階產品的關鍵分水嶺，這表示中/高階行動裝置已經朝高解析度顯示屏應用靠攏，甚至在11吋以上產品也有面板廠商已有試產針對行動裝置需求設計的4Kx2K面板元件，行動裝置朝高解析度、更細點距的應用方向並不會太意外。

因應4K×2K設計 64位元嵌入式運算需求增溫

為因應2014年產品需求，行動裝置搭載4K×2K超高解析度螢幕與高解析度圖形應用已勢不可擋，在嵌入式處理器整合異質多核架構已經成為主流設計方案，整合如多核處理器核心、繪圖處理器GPU，尤其是針對高解析度App或遊戲所需的大量圖像處理資料，整合核心所處理的資料量會是舊有架構的2~3倍以上，高解析度應用也亟需搭配動態隨機存取記憶體(DRAM)容量方面的支援，改善整體圖型運算的系統效能，隨著DRAM增大，對於嵌入式處理器的記憶體定址能力(Memory Addressability)要求也會相對提高，這也是為什麼Apple會急著在A7 SoC快速轉移至64位元嵌入式運算架構策略中，除了Apple外，Samsung、Qualcomm、Rockchip也相繼表態將投入64位元嵌入式處理器產品市場，預期將會帶動非蘋陣營的64位元嵌入式處理器市場需求。

不只是繪圖加速應用需要更大記憶體支援，在現今的行動裝置應用軟體生態鏈(Eco-system)中，應用程式的裝載資料量遽增，尤其是遊戲都已有GB級產品，在一般應用程式運行的記憶體需求也會影響整體產品的使用體驗，而透過升級64位元嵌入式處理器架構，可直接解決大容量記憶體的定址運算需求，也可在系統架構升級同時針對主流的ARM指令集架構進行高位元運算產品的進階整合，搭配可回溯相容的運算架構方案，讓嵌入式處理器自32位元轉至64位元的轉移速度增加、系統架構移轉的成本減少。

Rockchip則預計在2014年Q2-Q3導入ARM 64位元處理器核心，並搭配28奈米製程進行64位元嵌入式處理器投產，製成之SoC將大量應用於平板裝置、智慧電視盒與筆記型電腦等行動運算產品。

多核行動運算應用 仍以ARM架構為主流

這一波行動裝置的嵌入式運算架構升級熱潮，預計仍會以ARM運算方案為核心，例如ARM新版Cortex-A50系列解決方案，亦支援big.LITTLE大/小核心架構設計，可讓嵌入式運算晶片可以兼顧低功耗與高性能兩種截然不同的資源配置64位元計算應用需求。另Samsung、NVIDIA也預計推出64位元嵌入式處理器，Samsung會採用ARM與自行開發的64位元核心，而NVIDIA則選用ARM核心來進行產品異質核心的通用運算部分。

若檢視目前主流的四核心嵌入式處理器SoC元件，會發現其實用於通用運算的中央處理器單元，僅占了整體SoC的15~20%晶片面積，剩餘的晶片空間幾乎都由繪圖處理、繪圖加速核心、多媒體加速核心、DSP(Digital signal processing)與部分感測功能核心所組成，運用HAS(Heterogeneous System Architecture)異質核心架構整合智能行動裝置所需的運算、圖型加速、感測等多元應用功能，而透過HAS架構的緊密整合，也可讓行動裝置在更有競爭力的成本優勢組構高性能的運算平台，同時又可滿足更長的電池續航力設計要求。

HAS異質多核設計 擴增嵌入式運算優勢

同時也是瞄準目前產品的企劃趨勢，均是朝向更高的解析度(4K x 2K)與整合高性能拍照、1080p高畫質錄影應用需求整合，在行動嵌入式處理器大廠也各自因應市場可能需求，而開發多款嵌入式SoC滿足市場應用需求。例如MediaTek與高通大多均開發出針對中/高階產品設計的HAS異質核心架構產品，透過整合八核嵌入式處理器核心搭配繪圖運算核心的高度整合，除強化整體裝置的通用運算處理效能外，也能同時對繪圖行能進一步強化與加強。

而行動裝置導入多核應用，另一方面也是全球各地電信服務商相繼釋出LTE高速無線數據傳輸服務後，極大量的數據資料也會透過無線數據收發下載至行動裝置中運算處理，而原有的嵌入式運算架構若無法因應更高速、大量的數據下載處理，也將讓原本以速度見長的LTE無線數據傳輸應用效益，反而被較差的終端設備運算處理而影響產品的最終使用體驗。未來HAS架構的嵌入式處理器SoC產品，不只是會朝64位元運算架構升級，連帶的也將整合更前衛的行動裝置應用功能，例如更新穎的Computational Photography(運算攝影)、Computer Vision(機器視覺)、Augmented Reality(擴增實境，簡稱AR)、手勢指令操作等前衛應用，在嵌入式處理器異質核心中整合相關的處理加速運算元件，讓終端產品應用的整合設計更有效率與使用價值。