平板电脑芯片组总体态势分析-买平板必看!

1、平板电脑芯片组总体态势分析本文导航 第1页：平板电脑 ARM芯片概况第2页：平板电脑芯片组性能初步分析 第3页：ARM处理器概况 第4页：移动图形核心： PowerVR SGX 第5页：移动图形核心： ARM Mali 第6页：移动图形核心：高通 Adreno第7页：其他设备平台分析与本文总结 平板电脑ARM芯片概况一、平板电脑ARM芯片概况平板电脑大致上可以分为两种类型：传统型平板电脑和以iPad为代表的新一代平板电脑.传统 平板电脑"概念是由微软提出的,是指能够安装x86版本的Windows系统、Linux系统或Mac OS系统的PC.由于X86架构功耗较高,势必造成了传统型平板

2、电脑在续航及散热方 面的表现不尽人意.2021年1月,苹果发布了 iPad这款平板产品,掀起了新一代平板电脑 的热潮,以iPad为代表的第二代平板产品虽然不属于微软提出的平板电脑概念范畴,但是 这个名字已经广泛为大家所采用,因此我们可以将它们总结为新一代的平板电脑.平板电脑概念图与传统平板电脑不同的是,新一代平板电脑大多采用ARM架构,这样就可避开能耗高的问题,在续航和散热方面有了很大改进.同时新一代平板电脑大局部搭载iOS、Android、webOS或者BlackBerry Tablet OS系统,在界面交互性上优化不少,增加了用户的体验感.在传统电脑领域,英特尔和AMD作为两大处理器巨头,

3、统治了整个产业链多达数十年的时间.2021年新一代平板电脑出现以后,一定程度上对传统电脑产业造成了影响,使x86处理器的主导地位发生动摇.而整个平板电脑最核心最本质的硬件通用处理器局部,那么是由一家较为低调的公司来设计并执行授权,它就是英国的ARM公司.ARMAdvanced RISC MachinesARM (Advanced RISCMachines)是微处理器行业的一家知名企业,设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件.ARM技术具有性能高、本钱低和能耗省的特点,契合了移动产业的开展需求.在商业模式方面,ARM公司与传统处理器巨头英特尔及AMD有所不同.ARM公司自

4、己并不制造芯片,只负责芯片的设计,并将设计方案授权( licensing)给其他公司使用,从中得到 授权费用.进入二十一世纪以后, 等移动终端产品迅速开展,使得ARM产品的出货量呈爆炸式增长,ARM处理器也迅速占领了全球90%以上的 市场份额和上网本处理器30%的市场份额,矛头直指英特尔.由于ARM的商业模式是开放的,任何厂商都可以购置ARM的授权,因此 ARM拥有非常多的合作伙伴,人多力量大,ARM将会与全球其他半导体厂商一道来对抗相对保守的英特尔公司.现阶段,采用 x86架构的英特尔 Atom处理器在功耗上与 ARM处理器相比还有一定 差距,即使在未来英特尔处理器能够把功耗降下来,届时英特

5、尔将要面对的对手也不只是 ARM 一家,而是全球生产 ARM芯片的半导体厂商.现阶段,持有 ARM授权的半导体公司非常多,像 Freescale 飞思卡尔于2004从摩托罗 拉公司独立出来、德州仪器TI、STMicroelectronics 意法半导体、,三星电子、Broadcom博通、Cirrus Logic 凌云逻辑、Atmel 爱特梅尔、富士通、英特尔借由和 Digital的 控诉调停、IBM,英飞凌科技,任天堂,恩智浦半导体于 2006年从飞利浦独立出来、 OKI电气工业、Sharp 夏普和 VLSI等知名公司均拥有不同形式的ARM授权.平板电脑芯片组性能初步分析二、平板电脑芯片组性能

6、初步分析现阶段,平板电脑市场可以说是鱼龙混杂,相似的外观,相似的操作系统,但是在体验性上却往往相去甚远.一台平板电脑,无论它的外观如何靓丽,系统版本如何前卫,如果没有强 大硬件根底的支持,依然发挥不出它该有的优势.而系统级芯片SoC,作为整体硬件系统的心脏局部,在整个系统运算过程中起着至关重要的作用.NVidiaTegra 2片上系统系统级芯片SoC的另一个名称是 片上系统.从狭义的角度讲,它指的是一个包含完整 系统并有嵌入软件的全部内容的集成电路.从广义角度讲,SoC是一个微小型系统,如果说中央处理器CPU是大脑,那么 SoC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的一个系统整体.现阶 段的平板电脑芯片

7、大局部以SoC的形式存在,一个芯片上集成了通用处理的CPU图形处理的GPUk内存限制器memory controller等等,有些 SoC还集成了通讯解码芯片、GPS芯片等,典型代表是高通的Snapdragon系列.严格的说,我们平时所讲的高通QSD8250、德州仪器OMAP 3630、苹果A4等都不是单纯的 处理器CPU ,它们应该叫做系统级芯片 SoC.M IIC w* *SCPUUTAPH*Huhglam'-991gI Mmu i»>w.KtlCMlEdBit4l>-Hu计*1051 * 心 鬲5 iVU *i -Mrm kri*lflpd"<

8、;-dh经过优化的移动设备 ARM芯片组结构示意图集成 Cortex-A9 双核心和 Mali-400 GPU与传统电脑结构类似,决定SoC芯片性能的两个重要组成单元分别是通用处理核心 CPU和图形处理核心GPU.通用处理核心CPU的大东家就是我们熟知的ARM公司.图形处理核心GPU的设计授权公司有 ARM公司、英国Imagination公司和美国高通公司.ARM处理器概况 1、通用处理核心CP3 ARM处理器概况 ARM处理器由来已久,在现阶段 平板电脑 所应用的ARM处理器中,从低端的 ARM9系列至I 高端的Cortex-A9,各种平板电脑根本都有囊括.从下面的概况图中我们可以看出各阶段

9、ARM处理器的根本情况：ARM 11ARM9ARM7性能逐®埼努ARM处理器概况高通与ARM:高通向ARM公司购置指令集(ARMv6、ARMv7)使用权,自己设计出芯片 组处理器核心Scorpion核心.高通声称 Scorpion核心比ARM Cortex A8核心的通用计算水平强5%.苹果A5与Cortex-A5:苹果下一代平板电脑 iPad 2将会由苹果A4芯片组升级为苹果 A5 芯片组,该芯片组集成 Cortex-A9内核处理器.而Cortex-A5那么是ARM发布的一款内核核心, 属于Cortex家族,定位入门市场,用于替代 ARM9和ARM11核心.苹果A5集成了 Cort

10、ex-A9双核心2021年平板电脑市场处于起步阶段,国内出现了不少平板电脑厂商.相比国外平板产品而 言,国内平板电脑大局部采用较为低端的ARM9和ARM11核心芯片组,比较典型的芯片代表方案有：瑞芯微 RK2808/2818、Telechips TCC8902和盈方微IMAPx200.在2021年平板电 脑起步之年,国外平板品牌相对来说反响并不大,只有寥寥数家厂商推出了自己的平板电脑产品,其他厂商那么将产品推到了2021年进行发布.从 2021年CES NWC大展上发布的新品可以看出,新一代平板电脑大战已箭在弦上.在2021年,国内平板厂商将会逐渐过渡到Cortex-A8核心芯片组上,性能明显

11、提升.典型的两种芯片方案是 Telechips TCC8803和瑞芯微RK29x)c采用Telechips TCC8803芯片组的代 表性产品乐大派 Gpad 702已经发布,而瑞芯微RK29xx的产品暂时还未推出.虽然国内的平板电脑产品相比之前有了不小的提升,但与国外平板产品相比还存在一定差距,在2021年发布的新品中,国外品牌大多数采用的是Cortex-A9双核心芯片组.移动图形核心：PowerVR SGX2、图形处理核心(GPU)Imagination PowerVR SGX ARM Mali、高通 Adreno三足鼎立在移动GPU领域,除了我们熟知的 ARM公司掌握着 Mali系列图形

12、技术以外,另外两家公 司Imagination Technologies的PowerVR SGX和高通公司的 Adreno系列图形产品也非常强劲, 根本形成了三足鼎立的局面. Imagination PowerVR SGX Imagination Technologies是英国的一家无工厂半导体设计公司,Imagination并不制造显示核心,而是授权给其他厂商融入SoC处理器或芯片组中.上世纪末的PC 3D加速卡市场中,Imagination的PowerVR曾是Voodoo卡的主要竞争对手,在与NVIDIA、ATI的竞争中失利后转战嵌入式市场.对于广阔公众来说,Imagination公司的名

13、字或许并不响亮.但事实上,包括Intel、三星、德州仪器等公司都获得了Imagination公司的授权,他们制造的 、超便携系统处理器或 SoC片上系统芯片上,都搭载了由 Imagination开发的PowerVR图形核心 技术.在苹果iPad、三星Galaxy Tab等大量平板电脑中,都可以看到PowerVR图形核心的影 子.Imagination TechnologiesPowerVR规模和实力无法与 nVIDIA、ATI相比,之所以能一直生存下来的原因是及时转向适合自己开展方向的领域即移动市场,走精、专的路线,很好地发挥了自己的技术优势,同时也预防了桌面图形市场的残酷竞争.Imagina

14、tion 新一代 掌上图形芯片 PowerVRSGX530/535/540等属于第五代 PowerVR产品,采用统一架构,支持DX9, SM3.0, OpenGL 2.0,依然采用TBR渲染模式,支持H264解码.PowerVR SGX系歹UPowerVRSGX530PowerVRSGX535PowerVRSGX540PowerVRSGX543MP三角形输出 率14M/s28M/s35M/s133M/S 四核心像素填充率125M/S400M/s1000M/S4000M/S 四核心应用芯片组平板电脑产品实例德州仪器OMAP3430/3530、德州仪器OMAP3610/36 30、爱 可 视ARC

15、HOS 70 唯 智 A81、B&N Nook Color苹果A4苹果iPad、苹果iPhone4 三星S5PC110/S5PV 210、德州仪器OMAP4430/44 40三星 Galaxy Tab、帅酷 A8、 白牌 S5PV210 平板,黑莓 PlayBook苹果A5苹果iPad 2Imagination PowerVR SGX 系列图形核心 移动图形核心：ARM Mali ARM Mali:ARM在移动微处理器方面非常具有威望,同样它在GPU方面的造诣也很高,并越来越多地应用在平板电脑等移动终端领域.作为业界顶级芯片厂商,ARM为各类便携智能设备以及其它相关产品提供包括CPU

16、GPU在内的多方面的解决方案,其中 ARM的GPU就是Mali系列,它包括有世界上最小的符合OpenGL ES 1.1的GPU,也有支持全高清解码、或者具有可扩展性的多核解决方案,为高端数字娱乐系统提供强劲支持.ARM Mali系列Mali-55Mali-200Mali-300Mali-400 MPMali-T604核心面积1.0平方毫米65纳米低电 压工艺LP的 面积4.1平方毫米65纳米低电 压工艺LP的面 积4.7干方宅:米具有32kB二级高速缓存的 单 核Mali-400 MP所占用面积图形和通用运算标准APIOpenGL ES 1.1OpenVG 1.0OpenGLES1.1/2.0

17、OpenVG 1.1OpenGLES1.1/2.0OpenVG 1.1OpenGL ES1.1/2.0OpenVG 1.1OpenGL ES 1.1,2.0OpenVG 1.1OpenCL 1.1, 1.2 DirectX二级高速缓 存内存系统无MMUMMU230 MHz (65 纳8KB二级高速 缓存MMU240MHz (65 纳8KB - 256KB 二级高速缓存MMU240MHz ( 65而己置L2 Cache 推荐每核心分配32KBMMU频率240 MHz 65纳米高电压工米低电压工艺LP380 MHz 65 纳米低电压工艺LP395MHz 65 纳纳米低电压工艺LP395MHz 65

18、艺GP的频率米局电压工艺GP米局电压工艺GP纳米局电压工艺GP三角形输出 率1M/秒275MHz 频 率卜成绩16M/秒275MHz 频率下成绩30M/秒275MHz 频率卜成绩30M/秒275MHz 频率下单核成 绩像素填充率100M/秒275MHz 频 率卜成绩275M/秒275MHz 频率下成绩275M/秒275MHz 频 率卜成绩275M/秒275MHz 频率下单核成 绩应用芯片组瑞芯微RK2818TelechipsTCC8902三星 Exynos 4210、晶晨半 导体 AMLogicAML8726-M(800MHz 单 核心)暂未面世平板电脑产 品实例监魔W9、监魔W11、原道 N

19、6、 台电T720等乐大派GPad 802、智器V系 列、智器R10、 酷比魔方U6等三星 Galaxy S2 、监魔 音 悦 汇W10/W12、台 电 T770暂未面世ARM Mali系列图形核心移动图形核心：高通 Adreno省高通Adreno：高通Qualcomm不只是一家在移动 SoC芯片和3G通信技术上造诣颇深的公司,而且是 一家拥有移动GPU自主设计水平和生产水平的公司.移动GPU是SoC芯片的一局部,与ARM架构的通用处理器CPU 一起构成SoC芯片表达应用性能的两个重要局部.2021年初,高通传出收购AMD包括绘图芯片技术在内的掌上设备资产,将这局部技术包括产权收于囊中,根据这

20、项技术授权,高通开发出了今天我们熟知的QSD和MSM系列芯片组,代表性的有MSM7x01、MSM7227、SQD8250、MSM8255等,主要应用在 和 平板电脑领域中.高通Qualcomm高通收购AMD 一局部图形技术之后,自家开展成为一种全新的GPU品牌体系一一Adreno.高通的Adreno产品大局部集成在高通自家的芯片组中,其他公司的产品中应用并不广泛.由于高通另外还提供通用处理器CPU和3G通信解决方案,因此它的 SoC芯片整合度非常高,可以为 和平板电脑等移动设备提供出色的处理及显示性能.高通Adreno GPU至今已经发布了几款产品,在移动设备中应用比较广泛,这些产品包括：Ad

21、reno 130、Adreno200、Adreno 205、Adreno 220、Adreno 300.现在我们使用的主流产品主要是Adreno 200和 Adreno 205.高通Adreno系列Adreno 130Adreno 200Adreno 205Adreno 220Adreno 300支持的图形标准APIOpenGL ES 1.1,OpenVG 1.1,EGL1.3,Direct3DMobile, SVGT1.2,DirectDraw, GDIOpenGL ES 2.0, OpenGL ES 1.1, OpenVG 1.1, EGL1.3,Direct3D Mobile, SVGT

22、 1.2. DirectDrawOpenGL ES 2.0, OpenGL ES1.1,OpenVG 1.1, EGL1.3,Direct3D Mobile, SVGT 1.2,DirectDraw,GDI.Concurrent CPU,DSPgraphics, and MDP支持主流的图形标准支持主流的图形标准三角形输出4M/s22M/s41M/s88M/s提升明显率像素填充率应用芯片组133M/S局通MSM7X01 、MSM7200A133M/S局通MSM7227、QSD8250,Freescale i.MX515245M/SWj通QSD8250A1.3GHz、 MSM7x30800MHz

23、 、MSM8x551GHz532M/S高通 APQ8060双核、MSM8260 和MSM8660 双 核、QSD8672双核提升明显高通四核版APQ8064平板电脑产 品实例HTC Hero G3 、摩托 罗拉 ME600 后空翻手 机戴尔 Mini5Streak、HTC Legend , 白牌i.mx515平 板联想 LePadSlate、 HTCFlyerHP TouchPad暂未面世高通Adreno系列图形核心其他设备平台分析与本文总结另外,附上NVidia Tegra2和其他设备 的三角形输出率和像素填充率:Tegra2索 尼PSP索尼PlayStation 2任天堂WiiNVidia

24、 GF7800索尼PlayStation 3ATI R500微 软Xbox360三角形输出 率像素填充率90M/S1200M/S33M/S664M/S66M/S2352M/S100M/S972M/S250M/S16000M/S500M/S24000M/S其他设备平台分析:微软Zune HDNVIDIA Tegra = ARM11 + GeForce 6任天堂DS2ARM Cortex + GeForce 9I右至业T 口大部ARM11alm Pre 2ARM Cortex + PowerVR SGXRIM黑莓ARM9索尼PSP2ARM Cortex+ PowerVR SGX喘芯微RK2808A

25、RM9+Mali-55TelechipS TCC8900/8902ARM11+Mali-200盈方微IMAPX200ARM11+VIVANTE GC600飞思卡尔i.MX515Cortex-A8+Adreno 200三星 S5PC110/S5PV210Cortex-A8+PowerVR SGX540TI OMAP3430/3530、TI OMAP3610/3630Cortex-A8+PowerVR SGX530苹果A4Cortex-A8+PowerVR SGX535晶晨半导体 AMLogic AML8726-M (800MHz单核心Cortex-A9 单核 +Mali-400 MP三星 Exynos 4210Cortex-A9 双核 +Mali