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【新技术研习社】2013年手机处理器终极指南(下)

未来之路:ARM

至此,我们已经把现在以及未来的产品、技术、架构等等方面都分析过了,以这些分析为基础,我们已经可以预测一下2013到2014年的技术与产品格局。

由于新的Cortex A12很难在2014年之前问世,因此在2013年下半年到2014年中这段时间内,市场上的产品格局不会出现太大的变化。标准ARM阵营的企业,例如三星,依然会选择Cortex A15作为其旗舰产品,高通则会用Krait 400与之进行对抗,对抗的资本是超过2GHz的频率,一如当年Pentium 4时代的英特尔。对于Cortex A15这个架构而言,如果不搭配Cortex A7(或者nVIDIA的伴核),其功耗将是不论如何也无法被手机所承受的,因此可以预见,big.LITTLE将是所有试图整合Cortex A15的芯片制造商唯一且必须的选择。目前有传闻,LG和华为都在设计自己的Cortex A15 SoC,那么我们几乎可以肯定,它们必然会采用4+4或者2+2的设计,或者插入自行设计的第五个核心。具体设计取决于设计师认为双核Cortex A7是否够用。

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其他厂商方面,居于市场较边缘地位的厂家,也许会试图作出一些特立独行的搭配,以差异化的产品参与市场竞争。例如MTK已经宣布了一款八核Cortex A7的新产品,并宣称这颗SoC的所有八个Cortex A7核心都可以开启,是一枚真正的八核处理器,但是对于它的性能我们也许只能报以呵呵。除此以外,也许会有某些厂商推出四核Cortex A7配备超级GPU的类似于游戏机的芯片,以迎合目前手机娱乐化的市场需求,这样的产品也许也可以获得不错的实际体验。但是总体来说所,主流手机SoC在未来一年半内出现超过四核的可能性并不大,而且四核Cortex A9在CPU性能方面,一直到Cortex A12之前,都可以屹立在高端主流水准。因此对于那些手持Exynos 4412的用户,例如Galaxy S3的用户而言,如果你希望获得更强的CPU体验,那么你的升级日程完全可以推到2015年。

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所以在未来的一年半之内,我们不能对看到让人眼前一亮的新产品报以太多的期待。不论是三星、nVIDIA、高通,都会以维持现有产品架构为主。至于苹果,最大的可能是将A6处理器的双核Swift架构扩充至四核,但是以IOS的系统设计而言,这样的扩充有多大意义也很难说,或许硬件大战的后果是所有人都无法逃避的。

而GPU部分,高通的产品在不解决能耗比问题之前,不论性能提升幅度有多巨大,都不具备太高的选择价值。而如果你是游戏重度玩家,那么Exynos 5 Octa在Android阵营里会是一个非常好的选择,前提是你需要有办法把CPU部分锁定在Cortex A7,否则Cortex A15巨大的功耗会抹杀掉你的大多数游戏体验。至于Mali400MP4,虽然老迈,但是运行一些非顶级大作的情况下依然拥有可以接受的性能,因此除非你是基准测试爱好者,否则Mali400MP4除了较低的得分以外,并不存在太多问题。

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工艺方面,我们在2013年应该是不可能看到量产的20nm工艺的,不论台积电如何对此信誓旦旦,都不要报以太大的期待。GlobalFoundries在目前刚刚量产28nm,且产能非常有限的情况下,对于20nm的任何宣传都可以完全无视。反而是三星的20nm存在一些变数,但是希望依然不大。

由于代工厂无法像英特尔一样靠销售最终产品去吸收工艺的成本,因此目前所有代工厂都普遍希望在20nm节点引入EUV光刻工艺。但是EUV工艺一直以来的进度都非常缓慢,截止目前为止所实现的最大连续曝光功率只有40W,这个数字在2011年则是11W。在这个功率下,晶圆产出率只能达到每小时5片,而满足量产需求的最低极限也需要60片,就正常情况而言,必须要达到100片每小时甚至更高的产量才可能获得正收益,与之对应的EUV光源功率需求就来到了大约400W。换句话说,目前EUV光源的功率距量产目标还有10倍的距离。

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从2011到2013年,光源功率的提升不到4倍,绝对功率提升不到30W,这就意味着10倍、350W的这样的需求缺口,称之为天堑似乎也不为过。更糟糕的是,即便EUV光源的功率解决了,EUV生态系统还面临着光刻胶的反应速率过低、反应程度过低等问题,这些问题甚至比提升EUV光源功率更加棘手。因此,对于业界曾经普遍希望的在2015年实现EUV光刻机的量产化,笔者认为实现的可能基本不存在。也就是说,16/14nm工艺上,全球代工厂都将被迫采用193nm三次曝光来实现。

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三次曝光会带来大量的问题,从成本到产量到良品率到曝光图案限制,无所不在。因此即便实现,对于芯片设计也会提出特殊要求,这对于那些希望将产品放在多个代工厂生产,或者希望中途更换代工厂的Fabless厂商而言,都会是一个极大的挑战。我们都知道苹果现在一直在坚决执行去三星化战略,但是在与TSMC的合作还没真正开始时,就又传出了将在2015年重新回归三星代工并且签下三年长约的消息,这说明了TSMC的20nm工艺情况非常不乐观。往好的方面估计,苹果这样的举动意味着TSMC 20nm工艺的性能提升远小于——甚至会出现倒退。而最恶劣的估计则是TSMC的20nm工艺量产工作甚至无法在2014年完成。不论是哪个,都意味着这家全球最大代工厂,掌握着全球70%芯片命运的企业,将要陷入一段困难的时期,随之而来的则是整个业界,至少是ARM阵营的大停滞。

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