評(píng)論：通用處理器已死，SoC時(shí)代來(lái)臨

    從日前IDF上英特爾發(fā)布的路線(xiàn)圖看來(lái)，未來(lái)英特爾的多核處理器將全面轉(zhuǎn)向SoC架構(gòu)，最初是消費(fèi)電子應(yīng)用，隨后則是企業(yè)級(jí)平臺(tái)。事實(shí)上，此前PowerPC(Cell處理器)、DSP(達(dá)芬奇平臺(tái))和FPGA(嵌入DSP或CPU核)等類(lèi)型的通用處理器都已經(jīng)轉(zhuǎn)向了SoC架構(gòu)。這種轉(zhuǎn)變表明，在現(xiàn)有技術(shù)體系下，以不斷采用先進(jìn)工藝和增大頻率提升通用處理器性能的時(shí)代已經(jīng)結(jié)束，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)由技術(shù)驅(qū)動(dòng)進(jìn)入應(yīng)用驅(qū)動(dòng)階段，系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)能夠更好滿(mǎn)足融合應(yīng)用大勢(shì)下成本、性能和功耗需求。這種轉(zhuǎn)變，對(duì)中國(guó)IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)同樣是一個(gè)好消息。

消費(fèi)電子和企業(yè)級(jí)平臺(tái)率先轉(zhuǎn)向SoC，桌面平臺(tái)稍后

    在日前的英特爾信息技術(shù)峰會(huì)(IDF)上，英特爾高級(jí)副總裁兼數(shù)字企業(yè)事業(yè)部總經(jīng)理帕特-基辛格(Patrick P. Gelsinger)披露了即將推出的下一代45納米處理器家族Penryn和Nehalem的進(jìn)一步信息?；赑enryn處理器的臺(tái)式機(jī)，預(yù)計(jì)在圖形相關(guān)應(yīng)用方面將獲得15%左右的性能提升，在三維渲染方面將獲得25%的性能提升，在游戲方面將獲得超過(guò)40%的性能提升，在采用英特爾SSE4優(yōu)化視頻編碼器的視頻編碼方面獲得快于40%的性能提升。這些指數(shù)是基于預(yù)生產(chǎn)的45納米高k四核處理器獲得的——運(yùn)行主頻為 3.33GHz，采用1333MHz前端總線(xiàn)(FSB)和12MB緩存，對(duì)比的參數(shù)是剛剛發(fā)布的酷睿2至尊處理器QX6800，主頻為2.93GHz，采用1066MHz前端總線(xiàn)和8MB緩存。

    在Penryn處理器之后，英特爾將于2008年開(kāi)始生產(chǎn)Nehalem處理器家族。除了其他特征外，這些處理器在每個(gè)產(chǎn)品中都有1到8個(gè)以上的內(nèi)核，還支持同步運(yùn)行多線(xiàn)程，每個(gè)芯片可以同步運(yùn)行2到16個(gè)線(xiàn)程。值得注意的是，Nehelem已經(jīng)開(kāi)始有轉(zhuǎn)向SoC的跡象，因?yàn)橐恍┪磥?lái)的Nehelem處理器還提供諸如系統(tǒng)互聯(lián)、集成內(nèi)存控制器以及高性能集成圖像引擎等選項(xiàng)。

    如果說(shuō)英特爾在主流桌面平臺(tái)轉(zhuǎn)向SoC稍慢的話(huà)，那么在企業(yè)級(jí)市場(chǎng)的步伐則更快?；粮裢嘎读搜邪l(fā)代碼為“Tolapai”計(jì)劃，這是企業(yè)級(jí)SoC產(chǎn)品家族的第一款產(chǎn)品，在一枚英特爾架構(gòu)處理器中集成了多種關(guān)鍵系統(tǒng)組件。與標(biāo)準(zhǔn)四芯片設(shè)計(jì)相比，2008年推出的Tolapai產(chǎn)品預(yù)計(jì)將能使芯片機(jī)體規(guī)格縮小 45%，功耗降低約 20%，同時(shí)還可提高吞吐性能和處理器效率。Tolapai將采用全新英特爾QuickAssist集成加速器技術(shù)——QuickAssist技術(shù)這是優(yōu)化服務(wù)器加速器應(yīng)用的綜合研究計(jì)劃，加速器提升了單一功能例如安全加密或金融計(jì)算的性能，同時(shí)降低功耗。

    而在消費(fèi)電子領(lǐng)域，英特爾已經(jīng)轉(zhuǎn)向了SoC。在IDF上，英特爾發(fā)布了面向消費(fèi)電子市場(chǎng)的高度集成的媒體處理器——英特爾CE 2110媒體處理器。它采用了完整的SoC架構(gòu)，片上集成了1 GHz英特爾XScale CPU、MPEG-2和H.264硬件視頻解碼器、DDR2內(nèi)存接口、以及2D/3D圖形加速器，并具備模塊化軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境的支持。此外，該平臺(tái)架構(gòu)還支持消費(fèi)電子開(kāi)發(fā)商和制造商提供純IP或混合機(jī)頂盒，以通過(guò)IP和數(shù)字廣播信道接收內(nèi)容。由于2110平臺(tái)具有出色的處理性能、靈活性和擴(kuò)展空間，OEM和運(yùn)營(yíng)商可以基于2110平臺(tái)推出高級(jí)創(chuàng)收型服務(wù)，如IP語(yǔ)音(VoIP)、視頻電話(huà)、交互式游戲、以及增強(qiáng)的卡拉OK和電子學(xué)習(xí)服務(wù)等。

通用處理器難以滿(mǎn)足融合應(yīng)用需求，SoC時(shí)代來(lái)臨

    作為通用處理器的霸主，英特爾的這種轉(zhuǎn)變表明，在現(xiàn)有的技術(shù)體系下，以不斷采用先進(jìn)工藝和增大頻率提升通用處理器性能已經(jīng)達(dá)到了極限，越來(lái)越難以滿(mǎn)足融合應(yīng)用時(shí)代的需求。雖然相比單核通用CPU，多核通用CPU(同構(gòu)多核，即采用多個(gè)相同的核)可以在一定程度提升性能，但編程十分復(fù)雜，而且仍然難以滿(mǎn)足多種應(yīng)用的需求。

    這種轉(zhuǎn)變表明，在計(jì)算、通信和多媒體等多種應(yīng)用融合的時(shí)代，唯有CPU+DSP+FPGA+硬件加速器+I/O等等這些各有所長(zhǎng)的處理器組成的處理陣列/混合架構(gòu)——也就是系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)，才能夠滿(mǎn)足同一設(shè)備對(duì)多種功能的需求，并同時(shí)滿(mǎn)足成本和功耗要求。也就是說(shuō)，雖然摩爾定律可能依然有效，但這種提高集成度不再只是單類(lèi)處理器的縱向集成，而更注重不同處理器的橫向集成。當(dāng)然，針對(duì)不同市場(chǎng)不同應(yīng)用，SoC中的CPU、DSP和硬件加速器等的主次肯定有所不同，例如如果是面向視頻應(yīng)用可能是以DSP為主，如果需要復(fù)雜計(jì)算和聯(lián)網(wǎng)功能則需要強(qiáng)大的CPU，如果面向成熟和成本敏感型市場(chǎng)可能需要更多硬件加速器。

    事實(shí)上，在英特爾之前，為了滿(mǎn)足這種融合應(yīng)用的需求，幾大通用處理器廠(chǎng)商都已經(jīng)推出了SoC產(chǎn)品。例如，IBM、索尼和東芝聯(lián)合研發(fā)的Cell處理器針對(duì)多媒體應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，擁有一個(gè)PowerPC CPU和8個(gè)輔助處理核心。而針對(duì)視頻應(yīng)用，DSP巨頭德州儀器(TI)也推出了采用CPU+DSP+協(xié)處理器的達(dá)芬奇平臺(tái)。在FPGA領(lǐng)域，Xilinx和Altera這兩大巨頭在其最新產(chǎn)品中，都有加入CPU和DSP功能的產(chǎn)品系列。

    SoC時(shí)代的來(lái)臨，表明半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)由單純技術(shù)驅(qū)動(dòng)進(jìn)入應(yīng)用驅(qū)動(dòng)階段，這對(duì)于中國(guó)IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)同樣是一個(gè)好消息，因?yàn)镾oC時(shí)代的技術(shù)門(mén)檻將低于通用處理器時(shí)代，如果說(shuō)通用處理器時(shí)代領(lǐng)先者是一騎絕塵的話(huà)，那么SoC時(shí)代大家相對(duì)平等。也就是說(shuō)，SoC時(shí)代的創(chuàng)新不僅僅來(lái)自于技術(shù)創(chuàng)新，也來(lái)自于應(yīng)用創(chuàng)新。對(duì)于半導(dǎo)體公司來(lái)說(shuō)，能否把握應(yīng)用需求，提供系統(tǒng)級(jí)解決方案成為關(guān)鍵——由于全球電子系統(tǒng)制造甚至系統(tǒng)設(shè)計(jì)向中國(guó)遷移，中國(guó)IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)面臨絕佳的機(jī)會(huì)。