导入大小核/3D IC 移动处理器迈向更高整合
行动装置规格升级带动处理器设计架构转变。行动装置对轻薄、功耗及成本的要求日益严苛,除刺激联发科、三星等大厂争相采用big.LITTLE大小核架构设计新一代处理器外,亦驱动半导体厂加紧研发3D IC,以满足市场对更高整合度处理器的需求。
采用big.LITTLE架构的行动处理器系统单晶片(SoC)将全数出笼。随着行动装置对效能与功耗表现的要求愈来愈严格,包括联发科、三星(Samsung)及瑞萨行动(Renesas Mobile)等处理器业者,均陆续改用安谋国际(ARM)提出的big.LITTLE大小核混搭架构,开发新一代多核心处理器,并将于今年大举推出相关产品,抢占高阶智慧型手机市场。
此外,手机内部处理器、电源管理晶片(PMIC)及触控IC正加速整合,单靠半导体制程演进已渐不敷IC设计商大幅微缩晶片体积,并降低成本的殷切需求,使半导体供应链业者竞相加重三维晶片(3D IC)研发投资,以配合先进制程的导入,实现更高整合度的晶片解决方案。
抢进高阶智慧手机 big.LITTLE处理器夯
ARM移动通讯暨数位家庭行销经理林修平认为,异质系统架构也将是未来行动SoC发展重点,ARM已加入相关标准组织共同制定规范。
ARM移动通讯暨数位家庭行销经理林修平表示,由于智慧型手机功能规格不断升级,同时又要兼顾续航力,因此ARM遂跳脱旧有多核心处理器设计方式,进一步推出big.LITTLE大小核心架构,期针对不同效能需求的手机工作任务,以最佳的核心处理,进而减轻系统负担。
big.LITTLE的概念与油电混合车(HEV)如出一辙,可随时切换运作模式,达成较佳的手机效能与功耗规格。如手机70%以上时间处于待机或轻载状态,以低功耗核心处理就绰绰有余;至于需高度运算的少数情境下,则以高效能核心拉高时脉。 现阶段,big.LITTLE不仅已吸引近十家处理器大厂授权,包括三星、诺基亚(Nokia)及华为等手机品牌厂亦已计划在新产品中导入,足见此一创新SoC架构已成为行动装置供应链业者的布局重点。
除手机、平板晶片业者逐渐往big.LITTLE架构靠拢外,日本的电视SoC开发商,以及ARM架构伺服器晶片供应商均已研拟导入big.LITTLE方案,从而减轻产品在低负载下的耗电量。
林修平指出,今年将是big.LITTLE多核心处理器的起飞元年,初期将锁定高阶手机,待明年晶片价格下滑后,即可望渗透至中高价位手机市场。未来1?2年big.LITTLE方案也将获得更多应用处理器开发商青睐,并进一步在平板装置中扩大影响力。
事实上,联发科已计划借重big.LITTLE技术,全力在平板市场开疆辟土。看好平板市场成长潜力,联发科去年下半年即开始扩大投资平板晶片研发,并于今年初陆续取得宏碁等品牌厂订单,表现亮眼;今年第三季则将再祭出两款28奈米(nm)四核心处理器--MT6582及MT8135,其中一款即采用big.LITTLE架构。
扩张平板市占 联发科力推大小核AP
联发科总经理谢清江表示,联发科目前在平板晶片市场的表现较去年底预期好很多,且今年下半年还会有两款新产品问世,有助持续扩大渗透率,因此该公司近期已将2013年全年平板晶片出货目标,由原先的五百万到一千万颗大幅上调至一千万到一千五百万颗;并将祭出多元客户的市场发展策略,积极拉拢行动装置、个人电脑(PC)品牌厂及资讯服务商(如电子书业者)。
谢清江强调,新一代内建四核心ARM Cortex-A7的MT6582将于今年第三季底量产,并导入28奈米制程。同时,联发科亦正如火如荼开发big.LITTLE大小核SoC--MT8135,将整合两颗高效能Cortex-A15和两颗低功耗Cortex-A7核心的混合设计方式,以满足高阶平板应用须兼顾晶片效能、尺寸与功耗的要求。目前该方案已开始提供品牌客户样品,预计于第三季小量量产。
显而易见,联发科去年底以四核心手机处理器平台跨足平板市场,甚至加码推出平板专用的四核心应用处理器都只是小试身手,今年下半年两款更先进的平板晶片才将真正火力全开。目前该公司平板晶片已有50%以上的比重系出货予品牌大厂,且市占率正持续飙高;下半年两款性价比更出色的新产品出炉后,可望吸引更多品牌、资讯服务甚至白牌业者青睐。
谢清江指出,年底旗下首款LTE多频多模晶片也将问世,将搭配四核心应用处理器,协助客户的新产品升级4G规格。2014年则将再发布整合应用处理器与LTE基频处理器的四核心SoC。
因应IC设计业者对big.LITTLE架构的需求,林修平强调,从Cortex-A7/A15以后,ARM未来的处理器核心都会以支援big.LITTLE为主要考量;同时将投资更多软硬体开发资源,加速下一代big.LITTLE方案问世。其中,三维(3D)电晶体或3D IC设计将是后续重要发展方向,目前ARM已与台积电、多家晶片商共同研发16奈米鳍式电晶体(FinFET),以及立体晶片堆叠制程。