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标准处理器IP在华掀起高潮

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作者:迎九时间:2006-05-01来源:电子产品世界收藏

    IP(知识产权)是新经济最令人觊觎的商品。在微处理器IP核市场上,三家公司近日在国内开展的推展活动:ARM、MIPS和Tensilica。ARM是标准处理器市场的最有代表性的厂商,Tensilica是可配置处理器厂商,MIPS是以计算起家的,即可作为标准处理器核,也可实现可配置处理器核。最近,三家公司都有些新的动作,表明了十分看好中国SoC设计市场,并且认为标准处理器IP市场充满了前景。

ARM一直在关注可配置处理器IP的事态发展,但目前公司始终坚持标准化处理单元(Cell)道路。ARM公司董事长Robin Saxby爵士在今年3月的上海微处理器论坛上说, ARM提出了ARM CPU单元概念,传统的“另一种”CPU架构存在好用、简单(基本)的RISC实现,简单(基本)的工具,例如ARC, MIPS, 68K(Freescale), x86过去是那种。ARM提出的CPU单元,除了ASIC过去的设计外,没有统治性的技术特征,没有标准化的单元,采用业界标准化的工具,采用业界标准化的处理,但是非常小型并且不贵,拥有出色的MIPS/W&MIPS/美元。

表1 三家微处理器IP厂商一览表

 

ARM

MIPS

Tensilica

商业模式

授权费、版税、开发工具等

授权费、版税等

授权费、版税(按时间计算)、开发工具等

成功领域

手机等便携式领域

基础设施、家庭娱乐。例如:住宅网关、线缆调制解调器、线缆机顶盒等

通信/处理领域

战略

手机等便携式产品领域获得极大成功,正向高性能方向发展

原来是计算机 RISC 架构提供商,后来开展了IP授权模式,从高端向低端延伸,例如下个目标:手持产品市场

原来是可配置处理器IP市场,主要瞄准高端、复杂的多处理,现在向上市速度快的标准处理器IP市场进军,进军手持市场。

优势

强大的第三方支持,营造生态环境

在高端计算市场很成功

在高端可配置市场拥有成功经验

不利因素

向上(高性能)发展时,由于过去没有这方面产品,会遇高性能技术挑战。

没有像ARM那么强大的第三方伙伴和群众基础

从可配置走到标准化方面,是一个崭新的领域。

中国总部

上海

上海

上海



            打造ARM CPU单元 

    

    在低功耗和小尺寸方面,ARM的范例是,从1986年到2006年的20年间,功耗降低了800倍,面积缩小550倍!例如,ARM1(1986年)20mW/Hz,50mm2;现在的ARM7TDMI(2006年)0.025mW/MHz,小于0.1mm2。 在低功耗处理器方面,ARM力图实现32位的性能,8位机的造价,例如Cortex-M3微处理器。 



图1 功率和面积(成本)的不断缩小

    ARM成为一连串标准处理器IP的发明者:发明了AMBA,存储器优化的处理器(Thumb),子系统附件(PrimeXsys),标准化的OS端口,用于市场部分的驱动器(Move,MBX和Jazelle),安全处理器(安全核和Trust-Zone),数据引擎(OptimoDE),ESL设计工具。他们都基于标准化的技术,都是由于客户的实际要求而产生的。

    ARM的推出使原有的商业模式也产生了转变。定位在非常小和特殊要求的市场,取代了很多单芯片处理器的应用,打开了SOC这个新市场,实现了虚拟元件的概念(允许设计复用,允许分散式设计)。同时也第一个产生了这样的创新,使每个设计者都平等地享有设计权,改变业界经济的机会。



图2 32位架构的市场格局 

    ARM在32位市场可谓春风得意(图2)。嵌入式处理器的三个领域:应用处理器、实时控制处理器、微控制器(MCU)都有ARM的身影。例如,在控制器领域,Sharp、Philips、Zilog等都推出了相应的产品。Sharp亚太区MCU首席市场开发总监张宇清在今年3月的IIC展会上说,该公司MCU的特色主要适合带显示处理的产品,Sharp选择ARM的原因是ARM在32位拥有强有力的市场地位,不论ARM7TDMI还是ARM9核MCU,都受到消费者的欢迎,例如老产品ARM7TDMI尽管推出10多年了,但由于性能适中,易于设计、制造,仍然深受中国消费者的喜爱。


           MIPS:既标准、又配置

    如果你问起每家32位处理器厂商,都有一套理由说明自己的产品功耗、价格、体积等方面处于优势。当解释为何造成今天的市场格局时,答案是由于历史原因形成的。后起之秀们力图改变人们的观念,例如,MIPS 公司工程副总裁 Pat Hays 博士在今年3月的IIC展览上声称:在高性能处理IP领域,功耗比最大的竞争对手低2/3左右。

    在进入手持市场方面,Hays 博士认为拥有优势。因为手持设备市场有很多融合的技术,MIPS 家庭娱乐方面有很强的优势,如机顶盒提供了很多中间件/软件的支持,MIPS在基础架构方面的经验可以支持手持设备市场,如便携式媒体播放器。

    MIPS的IP也是非常容易使用的。MIPS的指令层相对于主要竞争对手来说是非常简单的,因为MIPS是真正的RISC架构,另一个原因是这是一个被广泛支持的架构。

    MIPS不仅是标准处理器IP,还有一定的可配置性。相比于可配置的鼓吹者——Tensilica,Hays 博士说从技术上来说,两家公司的配置重点不尽相同,MIPS是走中间路线的。ARM不提供配置能力,而Tensilica提供极高的配置能力,而MIPS是处于中间的地位。MIPS为客户提供UPCODES能力,另一方面提供用户定义指令能力。例如,Tensilica提供的可配置能力确实太多了,用户有非常多的软件库,太复杂了,又没有一个共同的用户来监控。MIPS走中间的路线,MIPS给用户提供了比较合适的这种可配置的能力。

    MIPS与珠海炬力进行了软核授权,而ARM一直坚持在中国做硬核授权。从成本角度来说,硬核授权的成本将会更低,因此中国很多中、小企业愿意接受硬核授权;但是软核可以为企业带来更多自己配置、做产品的能力。当然,知识产权也是个问题。随着中国知识产权的环境将来逐步的改善,MIPS也会考虑给一些高端用户硬核方面的授权。

    MIPS自己有处理器IP授权又有架构授权,两者相辅相成。首先,MIPS为一些厂商和用户提供架构,使客户在这些架构上通过用MIPS的代码库来发展客户的产品,然后这些用户可以在MIPS的架构上做自己的处理器,但是这目前不是MIPS的重点;现在MIPS主要想做的就是给用户产品的授权,比如IT方面的授权,同时给客户提供代码库。有些客户既购买架构,同时又购买核心产权。

    在与第三方合作方面,与ARM相比,MIPS的方式是投资合作伙伴,把某产品和相应的技术绑定起来,与合作伙伴开发出比好产品,然后把它打包了提供给用户。 


              Tensilica:从配置向标准拓展
    Tensilica可称为处理器IP领域的阳春白雪,一直以可配置与高性能著称,主要客户也在美国、日本。今年2月底,公司创始人兼CEO(首席执行官)Chris Rowen博士来到北京和上海,介绍了专门为中国市场打造的Diamond(钻石)系列内核产品,公司一口气连推了6款产品,包括4款CPU和2款DSP,一下和ARM、MIPS的高性能主流产品拉近了不少。Rowen博士踌躇满志,说6款产品相比于竞争对手,性能、价格都存在优势。

    深信可配置处理时代必将到来的Tensilica,为何转而发展标准处理器核?市场调查公司Semico认为:可配置处理器的增长速度是非可配置处理器的5倍。Rowen博士解释说,这是因为可配置处理器与现货供应的处理器相比,优势是体积更小、功耗更低,速度快,但是可配置处理器需要客户对应用有很好的理解,有时是更深刻的了解。而更深的了解会随着地区、公司、项目的不同而不同。因此,Tensilica准对大众公司还推出了标准处理器核。

    进入到ARM主要垄断的标准化处理器IP领域,Tensilica踌躇满志。Rowen博士解释说原因有二:所有的客户都希望他们的产品具有差异性,如果是可配置的处理器内核的话,你可从硬件与软件方面都可提供差异化的产品;但是如果是不可配置的,像ARM等标准化处理器内核做出的产品与别人是一样的,没有办法做太大的改动,只能是软件方面有差异性;钻石系列的推出,无疑给客户一种更多的选择。

    另一方面,由于市场的趋势会越来越转向可配置处理器,今天客户选择钻石系列,不仅是为了今天的应用,而且为了将来可以转向可配置处理器内核。

   在实现多核、多处理时,Tensilica不失为一个选择。例如,音频+视频,视频+图像处理这些多个任务时,用多核架构容易,同时Tensilica提供软件处理工具和软件开发工具,还有内部的连接,小面积、低功耗,这样处理多个任务时可以减少成本。

    谈到Tensilica低功耗是如何实现的,Rowen博士说两个原因:因为Tensilica的门数少,面积小,因此功耗低;建立base line(基本处理)结构,这样中央控制时功耗就低,每个模块、寄存器、功能之间,有更加详细的时钟门控制,在加上功耗的管理。

    那么其它公司为何不做可配置处理器?因为Tensilica所谓的可配置非常复杂,需要自动成生软硬件。同时,Tensilica可配置模式专利数占整个行业的50%还多,阻止了其他后来者进来的机会。


           客户决定成败

    随着中国巨大的电子市场与SOC设计水平的提高,处理器IP厂商在国内的争夺战也拉开了序幕,除了以上的三家外,还有苏州国芯的C*CORE等。这为中国SOC设计人员带来了更多的选择。标准处理器IP在中国较为适宜,原因是风险较低,上市速度较快。笔者认为,从性能、价格等角度来说,32位IP厂商之间的差别不大,只有一些细微的差别,但服务支持等八仙过海。因此,对客户选购来说,没有最好,只有最适合。中国IC产业正在蹒跚起步,投资者、设计者都不能容忍失败,生物链相当脆弱。客户的成功就是IP厂商的成功,人们期待微处理器IP厂商与IC设计公司能够更好地磨合、紧密合作,共同成就中国的SOC设计事业!



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