4G移動通訊市場競爭愈演愈烈,處理器大廠除加緊投入Cat. 9、三載波聚合(3CCA)等最新LTE技術研發外,紛紛憑借著由10核心、2.5D封裝堆疊,甚至矽穿孔(TSV)等獨特設計,打造功能整合度與成本效益更佳的解決方案,掀起新一輪技術戰火。
LTE、物聯網成為今年臺北國際電腦展(Computex)兩大亮點。包括高通(Qualcomm)、聯發科、邁威爾(Marvell)和英特爾(Intel)等處理器大廠皆發表新產品隔空較勁,讓處理器市場下階段的發展更添話題性。
自2011年率先推出LTE數據機晶片以來,高通在4G戰場皆以先鋒之姿挺進最新標準設計領域;近年因應聯發科、Marvell和英特爾追擊,高通更是加緊腳步開發LTE載波聚合(CA)、LTE Broadcast和LTE-Unlicensed等新技術。此外,物聯網亦是熱門話題,吸引處理器廠紛紛加碼投資研發,可望引爆下一波技術戰火。
先攻LTE Cat. 9/3CC CA 高通看緊4G一哥地位
高通于今年Computex攜手儀器商--羅德史瓦茲(R&S),先一步展出LTE三載波(3CC)CA、上行CA,以及Cat. 9數據機晶片和商用解決方案,宣示其LTE晶片已跨入第五代的領先地位。
事實上,為提升用戶裝置的資料下載速度,3GPP一開始偏重于LTE下行CA標準,隨著手機開始導入MIMO天線,3GPP也在新版標準中擬定上行CA規范,進而增快資料上載至云端的速度。緊跟標準動態,高通也旋即發布支援上行CA的Snapdragon X12 LTE數據機晶片,近期已成功達到兩倍TDD LTE上傳速度,讓使用者能更快速地分享高品質影音,并靈活運用云端儲存空間。
與此同時,高通也搶先揭開LTE-Advanced Cat. 9規格,支援下行三載波CA連線方案,現階段與R&S的展示裝置已可實現320Mbit/s的TDD LTE下行峰值速率。
除持續墊高手機LTE處理器競爭門檻外,高通更在今年Computex上宣布,將與中國大陸平板處理器開發商全志,以及作業系統大廠--微軟(Microsoft)和Google分頭合作,以搶攻內建4G的Windows 10平板或Chromebook,另辟LTE新天地。
高通技術公司產品管理副總裁Seshu Madhavapeddy表示,Windows 10作業系統可望刺激下一波平板市場成長。
高通技術產品管理副總裁Seshu Madhavapeddy(圖1)指出,盡管平板近期買氣不如預期,但是在中國大陸市場該產品還是大有可為,因此高通希望能借助全志和其他中國大陸白牌廠商的良好關系,更快打入中國大陸平板市場。兩者的合作也能進一步提高平板性價比,讓平板不再只具備無線區域網路(Wi-Fi)連線功能,更能同時擁有4G LTE連線能力,刺激市場買氣。
Madhavapeddy提到,過去高通和微軟在手機上已有合作經驗,因此搭載Windows 10的手機就是采用Snapdragon系列的處理器。目前雙方的合作正開始轉移至平板市場,因為高通非常看好Windows 10的文書處理能力,認為該作業系統屆時將掀起一波平板購買潮,而Snapdragon處理器和Windows 10結合能為終端使用者帶來更好的效能,所以正和微軟展開相關布局,期望能發揮最大綜效。
不讓高通專美于前,聯發科身為最具潛力撼動其4G地位的后追者,也同樣在Computex期間逐一回應攻勢。聯發科在Computex前夕就大動作揭露多款LTE新處理器藍圖,包括今年下半年將接力量產的八核心加全模LTE、十核心加全模LTE整合型SoC,以及年底前將在中國登場的重頭戲LTE CA方案,可望一舉縮短與高通的技術差距,并在今年搶下中國LTE市場約四成占有率。
聯發科近來積極鎖定高階手機市場,Computex期間再加碼推出Helio系列新款4G SoC--Helio P10,該高效能、高價值的系統單晶片解決方案為滿足智慧型手機輕巧外型的需求而研發,可望于今年第三季進入量產,而搭載Helio P10的智慧型手機預計今年底上市。此外,該公司也宣布將以“曦力”做為Helio產品系列的中文名稱。
搶攻高階手機市場 聯發科Helio系列添新兵
聯發科總經理謝清江表示,針對智慧型手機領域,聯發科推出豐富的產品組合,其中包括上個月發表的十核心手機晶片Helio X20,以及此次發布的Helio P10,期以一系列高階晶片,迎接全球產品開發和轉型的挑戰,滿足客戶對中高階產品的需求,并實現更好的消費者體驗。
聯發科技資深副總經理朱尚祖進一步說明,P系列產品為智慧型手機制造商帶來更多的設計彈性,新款Helio P10率先采用臺積電28奈米(nm)HPC+制程,能有效降低處理器功耗,與目前采用28奈米HPC制程的智慧型手機系統單晶片相比,Helio P10能節省高達30%以上的功耗,不僅符合外型輕巧與多樣化的多媒體使用經驗,同時又能兼顧電池壽命。
事實上,Helio系列于今年世界通訊大會(MWC)亮相后,聯發科陸續發表Helio X系列八核心晶片Helio X10與十核心晶片Helio X20,此次2015年COMPUTEX展又發布Helio P10。謝清江指出,Helio X20為全球第一顆十核心晶片,為旗艦型智慧型手機設計,而Helio P10則是八核心的高性價比方案,兩款晶片皆內含4G行動通訊功能和頂級多媒體處理技術。
Helio P10晶片內建主頻達2GHz的真八核64位元Cortex-A53處理器,以及主頻達700MHz的雙核心64位元Mali-T860繪圖處理器(GPU),同時整合多項先進技術,包括全球全模(LTE)Cat.6數據機、全球首創支援高感度RWWB的True Bright影像處理器、聯發科MiraVision 2.0高品質影像顯示技術,以及CorePilot獨家異質運算排程演算法等,可適當調配工作,并優化中央處理器(CPU)與圖像處理器的效能和功耗。
反擊高通/聯發科Marvell祭出3D SoC
因應高通、聯發科的猛烈炮火,Marvell也吹起反攻號角,積極與臺積電合作開發獨家晶片互連技術,期以2.5D封裝堆疊16和28奈米晶圓,實現業界首創模組化、VSoC(Virtual SoC)設計架構--MoChi(Modular Chip),從而打造成本效益與功能整合度更佳的行動處理器SoC,預計今年底新產品即可問世。
Marvell全球業務副總裁Sean Keohane認為,具備較低成本、高整合度設計優勢,將是Marvell在未來行動處理器戰場勝出關鍵。
Marvell全球業務副總裁Sean Keohane表示,1x奈米鰭式電晶體(FinFET)制程絕對是行動處理器業者當前的研發焦點;然而,16/14奈米FinFET系統單晶片(SoC)除復雜度遽增外,成本也令人望之卻步,光是光罩(Mask)開支就上看500萬美元,一旦設計出錯還要重開一次,在在加重晶片商投資風險和壓力,更難以滿足終端產品開發與制造商殷切追求的高效能、親民價格需求。這促使業界須顛覆傳統設計框架,以截然不同的思維打造SoC。
事實上,高通、聯發科近來積極較勁,皆重兵部署祭出20奈米7模LTE Cat. 6處理器,而高通更推進至LTE Cat. 9規格,聯發科則將CPU競賽門檻拉高至十核心,因而讓身為第三勢力,產品規格仍停留八核心、5模LTE的Marvell備感壓力。為保衛國際品牌市占,并持續開拓中國大陸4G市場,Marvell已開始押寶下一代16奈米FinFET制程,醞釀反擊攻勢。
Keohane強調,未來,處理器效能、整合度和成本優勢缺一不可,Marvell于今年世界行動通訊大會(MWC)搶先發表VSoC架構--MoChi,正是應運如今高投資、高風險與高復雜度的16奈米FinFET設計而生。MoChi可將SoC中最主要的CPU/GPU,以及LTE、Wi-Fi Combo等周邊關鍵通訊元件各視為一個模組,靈活運用16奈米或28/20奈米制程,再透過獨家定義的晶圓互連(Interconnect)介面、虛擬化架構和2.5D封裝技術實現新時代SoC。
Keohane分析,行動SoC全面邁向64位元架構,并整合應用處理器、多頻多模LTE數據機,以及無線區域網路(Wi-Fi)802.11ac加藍牙(Bluetooth)4.1多功能整合(Combo)晶片已是時勢所趨,但隨著SoC牽涉更多技術層面,設計出錯風險難免攀升。因此,Marvell與臺積電全力發展MoChi,將仿效PC處理器南北橋晶片組概念,以16奈米FinFET開發多核心CPU/GPU,追求更高邏輯運算能力;再以成熟的28/20奈米打造LTE數據機和Wi-Fi Combo,達成較高經濟效益,最終透過2.5D矽中介層(Interposer)或3D矽穿孔(TSV)堆疊封裝成SoC。
如此一來,處理器廠不僅能將雞蛋分散至多個籃子上,還能加速先進制程設計流程,同時提升產品性價比,進一步滿足系統廠要求。Keohane更透露,由于行動裝置擴增電源管理晶片(PMIC)、射頻晶片(RF IC)等類比方案的需求高漲,因此該公司也計畫在2016年將MoChi SoC架構推向類比/數位制程整合的層次。
半導體王者不甘寂寞 英特爾加碼推LTE新平臺
今年下半年的LTE處理器市場除將上演三強爭霸的戲碼外,當今半導體一哥英特爾亦可望加入競逐行列,為市場戰況增添變數。英特爾將LTE數據機晶片視為沖刺中國大陸平板、手機處理器市占的重要武器,因此在Computex也揭橥最新產品--XMM 7360,搶先業界實現LTE-Advanced Cat. 10、450Mbit/s下行峰值速率,同時支援三載波CA、LTE Broadcast、VoLTE,以及LTE/Wi-Fi互連(Interworking)和共存(Co-existence)等先進功能。
英特爾通訊裝置事業群資深總監Vijay Krishnan表示,手機、平板,甚至于筆電導入下世代LTE規格的商機正逐步爆發,因此英特爾也不斷拓展LTE數據機晶片陣容,將以應用處理器加數據機的雙晶片方案,以及整合型SoC分頭搶攻平板和手機兩大市場;同時也將配合開發相關RF收發器--SMARTi,以加速實現LTE Cat. 10規格,并推升多天線資料傳輸和多達二十九個全球LTE頻段支援能力。
Krishnan更透露,英特爾以LTE數據機開拓行動市場版圖的策略已經奏效,不僅成功搶進華碩Zenfone 2手機供應鏈,亦逐漸在中國大陸手機、平板市場打開能見度;而搭載其最新LTE數據機平臺的終端產品亦可望在年底購物旺季上市,進一步拉抬英特爾在行動市場的聲勢。
猶如高通攜手全志、聯發科拉攏2G/3G時代公板合作夥伴的策略,英特爾亦以入股清華紫光集團的手法,投資該集團中的展訊和銳迪科兩大晶片商,同時也宣布與瑞芯微策略合作,足見其積極在中國大陸行動裝置市場固樁的企圖心。
不僅如此,英特爾更進一步將觸角伸及物聯網市場,一舉發表多款處理器,期將運算事業擴展至各個新領域,挺進全面智慧化的聯網世界。
打造聯網運算新體驗 Intel新一代處理器登場
英特爾資深副總裁暨用戶端運算事業群總經理Kirk Skaugen表示,展望未來,全新的使用者體驗將成為主流,自然的使用者介面、不須密碼即能登入介面的生物辨識功能,以及無線充電的概念等三大趨勢將席卷全世界,而這些都與運算能力密不可分,也因此,Intel推出新一代處理器陣容,期以強大的運算效能開創嶄新的運算體驗。
Skaugen指出,Intel與微軟(Windows)合作的True Key臉部識別技術,可藉由電腦運算辨識臉部、指紋以登入裝置,為使用者增加更多的安全防護,提升使用者體驗;另外,Intel也推出WiDi和Pro WiDi,并與Targus、中國海爾(Haier)等公司推出無線充電解決方案,還跟多家無線充電聯盟(A4WP)的成員合作,包括鴻海連接器事業群、Basecom、ODM代工廠比亞迪(BYD)、致伸科技(Primax)等,今年將陸續銷售相關產品,打造完全無線的電腦運算體驗。
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