“ARM技术日”展示在华IP战略

　　2016年6月16-17日，ARM在京举办了“ARM Tech Day” (ARM技术日)，专门针对中国大陆和台湾地区的媒体人。来自ARM英美中的专家盘点了ARM的IP(知识产权)产品，并分析了热门的手机、AR/VR、汽车等技术市场。

　　移动产品与IP趋势

　　在移动领域，实际上，除了大家所熟悉的应用处理器IP，ARM的IP种类更加繁多，而且非常系统化(如图1)。因为SoC需要有完整的设计考虑。ARM移动市场全球营销总监James Bruce称。

　　图1 ARM在手机上的IP

　　智能手机的技术一直在演进，最新的有AR/VR, USB-C, 手机投影(如图2)等，手机也是个人安全设备，可以是汽车钥匙或网上消费的载体。AR/VR对智能手机的整体要求很高，但手机受限于功耗，散热和存储器等诸多因素。为此，ARM推出了新一代的处理器核Cortex-A73。

　　目前有的手机上的核已达10核，例如乐2手机把此作为广告卖点之一。到底手机上应该用越来越多的核，还是应该保持较少数量的高质量核?ARM对此也未置可否。据悉，MTK的解释是就像汽车的档位一样，档数越多切换得越平滑，也更省油。当然，众所周知，切换越多系统也越复杂。总之，各家手机之间的功能和性能定位不同，也有不同的实现方法。

　　有发展潜力的可穿戴设备对芯片也有更多挑战。例如，由于可以采集到更私人的信息，需要安全性更高。另外可以放在服装材料中进行清洗。不过，今年一季度手环/手表销量环比下滑，James解释道，因为上个季度——2015年四季度是圣诞季，这是受季节影响而产生的;当然手环/手表也需要更多的创新。

　　三大Cortex处理器的发展趋势

　　ARM Cortex系列有三大处理器架构。

　　其中，主要面向手机、服务器的Cortex-A系列可谓ARM的王牌。处理器事业部营销策略副总裁Nandan Nayampally称，ARM去年推出了高性能的64位的A72，当时就有超过10个授权，2015年底华为的mate8采用，今年A72授权更多。今年ARM更上一层楼，又推出了A73，能效比更高。

　　另外，先前的A5、A7、A9在嵌入式市场的占比超过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机。

　　Cortex-M系列面向嵌入式应用，其中最新的M7效能最高，“已发挥得淋漓尽致，”用于手表。另外，在安全方面，2015年10月推出了新的TrustZone。

　　Cortex-R系列面向实时应用，诸如汽车和机器人。其中，最新的Cortex-R8定位之一是成为5G通信的modem处理器。

　　面向AR/VR的Mali处理器

　　“Mali是世界出货最大的GPU核。”ARM多媒体处理器部图形处理器产品经理Anand Patel说。他介绍了Mali产品路线图及Mali-G71。G71比2015年性能最高的GPU提高1.5倍，可扩展配置32个核。其中，G代表图形，7代表高端，将来还会有5和3系列等低功耗系列。Bifrost是Mali的崭新架构，面向4k等高清图形要求。增加的功能有异构计算等。

　　多媒体处理器部GPU架构师Sean Ellis专门介绍了面向AR/VR的Bifrost。据悉，Mali的三大系列Utgard, Midgard, Bifrost源自北欧神话。Midgard的Mali-T800 GPU非常流行。Bifrost是全新架构，但考虑到用户的接受力，仍沿用Mali家族的名字。

　　多媒体部Anand Patel接下来介绍Mali如何助力VR(虚拟现实)。相比于头盔后部带根线的PC方案，移动方案更易被用户接受。价格一般500美元以内，功耗5W以内的产品可推高高性能手机的市场需求。下一代VR延迟将减小到10ms,频率达120Hz, 分辨率达4k，Mali-G71等面向这种需要。

　　AR/VR的主要应用之一是游戏，该市场增长很快，中国手游尤其迅速，但市场实际上非常拥挤，需要有特色的产品。Enlighten(全局光照)技术由于提升了现实感和沉浸感而受到欢迎。例如下图，把只有简单的光的照片经过计算得到丰富的图像，主要依据是动态光的变化，考虑不同光源，以及不同材质对光的反射/漫反射的效果。特点第一是动态，还有高品质画面，室内到室外等。

　　除了游戏，Enlight还可用在房地产销售、建筑设计等领域应用。市场上还有与Enlight竞争的有ray tracing(光线跟踪)技术，ray tracing需要对每根光线进行计算，计算量庞大。Enlighten首先根据数据库的预计算，对几何关系了解，可以保证实时呈现。ARM高级业务发展经理商德明介绍道。

　　Cortex-M助力物联网创新

　　处理器部市场营销总监Ian Smythe做了Cortex-M助力物联网创新的报告，他指出，驱动下一代SoC的是传感器和混合信号公司，以及初创公司，OEM(原始设备生产商)等，因此ARM关注传感和连接功能。Cortex-M已出货189亿个单位。为了鼓励大家用M0，去年发布了Cortex-M0 DesignStart项目，可为SoC是设计人员提供免费的M0 IP用于设计、仿真和建模，正式授权时交4万美元即可。今年6月美国DAC大会期间，ARM宣布与EDA公司Cadence和Mentor合作推广DesignStart项目。

　　“ARM CTO(首席技术官)说：我们需要确保低于1美元的MCU安全，而且这是由毫无安全经验的人员就能搞定的。”Ian Smythe引述道。为此，ARM把高端Cortex-A系列上的安全经验搬到Cortex-M、R上。希望从汽车到机器人等嵌入式系统都能保证安全。

　　总之，IoT创新包括很多方面，传感器、连接、云端等，ARM都想涵盖到。

　　ARM的64位架构及发展策略

　　ARM处理器部门技术总监兼研究员Peter Greenhalgh是Cortex-A7和A53的首席架构师。他介绍了Cortex A/R/M系列架构。2011年第一次推出了64位架构，产品有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机，例如A35;也可用于乱序执行的几GHz的服务器，例如A73。

　　Cortex-R实时性强。R8是最新的，定位通信基带市场。R8做了很多存储器优化，低延时的外设和内存接口，可支持4核，超标量乱序执行。

　　Cortex-M面向低功耗MCU市场，没有R系列那么丰富的指令集，按序流水线执行。M系列最新也是最高性能的M7有丰富的接口，比M4整体性能高40%，其中DSP性能是M4的2倍。M7主要面向sensor hub(传感器融合)市场。

　　那么，ARM推出一个新产品的考量是什么?一种是满足新的特殊应用市场的需要，例如ADAS(高级驾驶员辅助系统)市场对安全性高，因此专门开出一个新系列。另外是ARM想发展一些市场，例如64位，企业级网络，众核等市场。据笔者观察，每当主要性能高出20%~30%时，ARM就会推出一款新核。

　　为移动优化的Cortex-A73

　　最后一个隆重登场的是旗舰处理器——A73详解。处理器部市场营销总监Ian Smythe称，经过微架构的优化，从benchmark可见，A73的特点是可提供可持续的性能功耗体验，适合手机等应用。

　　ARM研究员Peter Greenhalgh再次登场，称采取了多种措施提高性能，例如把A72的三路超标量流水线瘦身到A73的二路。在内存/L2 cache上下了很大功夫等。A73的简单描述：v8架构，64位，可与A53或A35组成大小核方案。目前A73已获多家用户获得授权。

　　小结

　　ARM以处理器核为核心，诞生了丰富的IP。面向中国市场，ARM看好手机、AR/VR等应用。手机上，ARM最喜欢炫耀的是A73;M系列的新宠是M7;R系列的明星是R8，定位是下一代5G通信的modem处理器等;Mali-G71和Enlighten是面向AR/VR等图形应用的硬、软双臂。

　　感想

　　大家都用ARM核了，是否会产生同质化?一位资深媒体人认为不会，就像满大街跑的汽车，虽然都是车，但有很大不同。也许不同品牌的车采用相同的发动机，例如原装进口车和国内组装车、国产车，但是价位和消费群体不同。甚至同样档次的发动机，有人偏好奔驰，有人偏好宝马。因此，ARM世界也会是差异、多元的。

　　ARM难道要主宰芯片世界？由此，笔者想起英国牛顿“站在巨人肩膀上”的名言，但愿本土企业凭借ARM的有力臂膀，可以走得更远!