“ARM技術(shù)日”展示在華IP戰(zhàn)略

　　2016年6月16-17日，ARM在京舉辦了“ARM Tech Day” (ARM技術(shù)日)，專門針對中國大陸和臺灣地區(qū)的媒體人。來自ARM英美中的專家盤點(diǎn)了ARM的IP(知識產(chǎn)權(quán))產(chǎn)品，并分析了熱門的手機(jī)、AR/VR、汽車等技術(shù)市場。

　　移動產(chǎn)品與IP趨勢

　　在移動領(lǐng)域，實(shí)際上，除了大家所熟悉的應(yīng)用處理器IP，ARM的IP種類更加繁多，而且非常系統(tǒng)化(如圖1)。因?yàn)镾oC需要有完整的設(shè)計(jì)考慮。ARM移動市場全球營銷總監(jiān)James Bruce稱。

　　圖1 ARM在手機(jī)上的IP

　　智能手機(jī)的技術(shù)一直在演進(jìn)，最新的有AR/VR, USB-C, 手機(jī)投影(如圖2)等，手機(jī)也是個(gè)人安全設(shè)備，可以是汽車鑰匙或網(wǎng)上消費(fèi)的載體。AR/VR對智能手機(jī)的整體要求很高，但手機(jī)受限于功耗，散熱和存儲器等諸多因素。為此，ARM推出了新一代的處理器核Cortex-A73。

　　目前有的手機(jī)上的核已達(dá)10核，例如樂2手機(jī)把此作為廣告賣點(diǎn)之一。到底手機(jī)上應(yīng)該用越來越多的核，還是應(yīng)該保持較少數(shù)量的高質(zhì)量核?ARM對此也未置可否。據(jù)悉，MTK的解釋是就像汽車的檔位一樣，檔數(shù)越多切換得越平滑，也更省油。當(dāng)然，眾所周知，切換越多系統(tǒng)也越復(fù)雜?？傊骷沂謾C(jī)之間的功能和性能定位不同，也有不同的實(shí)現(xiàn)方法。

　　有發(fā)展?jié)摿Φ目纱┐髟O(shè)備對芯片也有更多挑戰(zhàn)。例如，由于可以采集到更私人的信息，需要安全性更高。另外可以放在服裝材料中進(jìn)行清洗。不過，今年一季度手環(huán)/手表銷量環(huán)比下滑，James解釋道，因?yàn)樯蟼€(gè)季度——2015年四季度是圣誕季，這是受季節(jié)影響而產(chǎn)生的;當(dāng)然手環(huán)/手表也需要更多的創(chuàng)新。

　　三大Cortex處理器的發(fā)展趨勢

　　ARM Cortex系列有三大處理器架構(gòu)。

　　其中，主要面向手機(jī)、服務(wù)器的Cortex-A系列可謂ARM的王牌。處理器事業(yè)部營銷策略副總裁Nandan Nayampally稱，ARM去年推出了高性能的64位的A72，當(dāng)時(shí)就有超過10個(gè)授權(quán)，2015年底華為的mate8采用，今年A72授權(quán)更多。今年ARM更上一層樓，又推出了A73，能效比更高。

　　另外，先前的A5、A7、A9在嵌入式市場的占比超過70%。新一代的32位A32比三者的效率更高，有望用于新的中低端手機(jī)。

　　Cortex-M系列面向嵌入式應(yīng)用，其中最新的M7效能最高，“已發(fā)揮得淋漓盡致，”用于手表。另外，在安全方面，2015年10月推出了新的TrustZone。

　　Cortex-R系列面向?qū)崟r(shí)應(yīng)用，諸如汽車和機(jī)器人。其中，最新的Cortex-R8定位之一是成為5G通信的modem處理器。

　　面向AR/VR的Mali處理器

　　“Mali是世界出貨最大的GPU核。”ARM多媒體處理器部圖形處理器產(chǎn)品經(jīng)理Anand Patel說。他介紹了Mali產(chǎn)品路線圖及Mali-G71。G71比2015年性能最高的GPU提高1.5倍，可擴(kuò)展配置32個(gè)核。其中，G代表圖形，7代表高端，將來還會有5和3系列等低功耗系列。Bifrost是Mali的嶄新架構(gòu)，面向4k等高清圖形要求。增加的功能有異構(gòu)計(jì)算等。

　　多媒體處理器部GPU架構(gòu)師Sean Ellis專門介紹了面向AR/VR的Bifrost。據(jù)悉，Mali的三大系列Utgard, Midgard, Bifrost源自北歐神話。Midgard的Mali-T800 GPU非常流行。Bifrost是全新架構(gòu)，但考慮到用戶的接受力，仍沿用Mali家族的名字。

　　多媒體部Anand Patel接下來介紹Mali如何助力VR(虛擬現(xiàn)實(shí))。相比于頭盔后部帶根線的PC方案，移動方案更易被用戶接受。價(jià)格一般500美元以內(nèi)，功耗5W以內(nèi)的產(chǎn)品可推高高性能手機(jī)的市場需求。下一代VR延遲將減小到10ms,頻率達(dá)120Hz, 分辨率達(dá)4k，Mali-G71等面向這種需要。

　　AR/VR的主要應(yīng)用之一是游戲，該市場增長很快，中國手游尤其迅速，但市場實(shí)際上非常擁擠，需要有特色的產(chǎn)品。Enlighten(全局光照)技術(shù)由于提升了現(xiàn)實(shí)感和沉浸感而受到歡迎。例如下圖，把只有簡單的光的照片經(jīng)過計(jì)算得到豐富的圖像，主要依據(jù)是動態(tài)光的變化，考慮不同光源，以及不同材質(zhì)對光的反射/漫反射的效果。特點(diǎn)第一是動態(tài)，還有高品質(zhì)畫面，室內(nèi)到室外等。

　　除了游戲，Enlight還可用在房地產(chǎn)銷售、建筑設(shè)計(jì)等領(lǐng)域應(yīng)用。市場上還有與Enlight競爭的有ray tracing(光線跟蹤)技術(shù)，ray tracing需要對每根光線進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算量龐大。Enlighten首先根據(jù)數(shù)據(jù)庫的預(yù)計(jì)算，對幾何關(guān)系了解，可以保證實(shí)時(shí)呈現(xiàn)。ARM高級業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理商德明介紹道。

　　Cortex-M助力物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新

　　處理器部市場營銷總監(jiān)Ian Smythe做了Cortex-M助力物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新的報(bào)告，他指出，驅(qū)動下一代SoC的是傳感器和混合信號公司，以及初創(chuàng)公司，OEM(原始設(shè)備生產(chǎn)商)等，因此ARM關(guān)注傳感和連接功能。Cortex-M已出貨189億個(gè)單位。為了鼓勵(lì)大家用M0，去年發(fā)布了Cortex-M0 DesignStart項(xiàng)目，可為SoC是設(shè)計(jì)人員提供免費(fèi)的M0 IP用于設(shè)計(jì)、仿真和建模，正式授權(quán)時(shí)交4萬美元即可。今年6月美國DAC大會期間，ARM宣布與EDA公司Cadence和Mentor合作推廣DesignStart項(xiàng)目。

　　“ARM CTO(首席技術(shù)官)說：我們需要確保低于1美元的MCU安全，而且這是由毫無安全經(jīng)驗(yàn)的人員就能搞定的。”Ian Smythe引述道。為此，ARM把高端Cortex-A系列上的安全經(jīng)驗(yàn)搬到Cortex-M、R上。希望從汽車到機(jī)器人等嵌入式系統(tǒng)都能保證安全。

　　總之，IoT創(chuàng)新包括很多方面，傳感器、連接、云端等，ARM都想涵蓋到。

　　ARM的64位架構(gòu)及發(fā)展策略

　　ARM處理器部門技術(shù)總監(jiān)兼研究員Peter Greenhalgh是Cortex-A7和A53的首席架構(gòu)師。他介紹了Cortex A/R/M系列架構(gòu)。2011年第一次推出了64位架構(gòu)，產(chǎn)品有A53和A57核。A系列可以用于超高能效比的可穿戴和超低功耗手機(jī)，例如A35;也可用于亂序執(zhí)行的幾GHz的服務(wù)器，例如A73。

　　Cortex-R實(shí)時(shí)性強(qiáng)。R8是最新的，定位通信基帶市場。R8做了很多存儲器優(yōu)化，低延時(shí)的外設(shè)和內(nèi)存接口，可支持4核，超標(biāo)量亂序執(zhí)行。

　　Cortex-M面向低功耗MCU市場，沒有R系列那么豐富的指令集，按序流水線執(zhí)行。M系列最新也是最高性能的M7有豐富的接口，比M4整體性能高40%，其中DSP性能是M4的2倍。M7主要面向sensor hub(傳感器融合)市場。

　　那么，ARM推出一個(gè)新產(chǎn)品的考量是什么?一種是滿足新的特殊應(yīng)用市場的需要，例如ADAS(高級駕駛員輔助系統(tǒng))市場對安全性高，因此專門開出一個(gè)新系列。另外是ARM想發(fā)展一些市場，例如64位，企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)，眾核等市場。據(jù)筆者觀察，每當(dāng)主要性能高出20%~30%時(shí)，ARM就會推出一款新核。

　　為移動優(yōu)化的Cortex-A73

　　最后一個(gè)隆重登場的是旗艦處理器——A73詳解。處理器部市場營銷總監(jiān)Ian Smythe稱，經(jīng)過微架構(gòu)的優(yōu)化，從benchmark可見，A73的特點(diǎn)是可提供可持續(xù)的性能功耗體驗(yàn)，適合手機(jī)等應(yīng)用。

　　ARM研究員Peter Greenhalgh再次登場，稱采取了多種措施提高性能，例如把A72的三路超標(biāo)量流水線瘦身到A73的二路。在內(nèi)存/L2 cache上下了很大功夫等。A73的簡單描述：v8架構(gòu)，64位，可與A53或A35組成大小核方案。目前A73已獲多家用戶獲得授權(quán)。

　　小結(jié)

　　ARM以處理器核為核心，誕生了豐富的IP。面向中國市場，ARM看好手機(jī)、AR/VR等應(yīng)用。手機(jī)上，ARM最喜歡炫耀的是A73;M系列的新寵是M7;R系列的明星是R8，定位是下一代5G通信的modem處理器等;Mali-G71和Enlighten是面向AR/VR等圖形應(yīng)用的硬、軟雙臂。

　　感想

　　大家都用ARM核了，是否會產(chǎn)生同質(zhì)化?一位資深媒體人認(rèn)為不會，就像滿大街跑的汽車，雖然都是車，但有很大不同。也許不同品牌的車采用相同的發(fā)動機(jī)，例如原裝進(jìn)口車和國內(nèi)組裝車、國產(chǎn)車，但是價(jià)位和消費(fèi)群體不同。甚至同樣檔次的發(fā)動機(jī)，有人偏好奔馳，有人偏好寶馬。因此，ARM世界也會是差異、多元的。

　　ARM難道要主宰芯片世界？由此，筆者想起英國牛頓“站在巨人肩膀上”的名言，但愿本土企業(yè)憑借ARM的有力臂膀，可以走得更遠(yuǎn)!