모바일 칩 제조업체 : 기본 빌딩 블록

최근 데스크톱 및 노트북 프로세서 시장이 상당히 제한적이고 예측 가능해 졌다고 주장 할 수 있지만, 휴대 전화 및 태블릿 용 애플리케이션 프로세서 시장은 여전히 ​​12 개 이상의 경쟁 업체와 함께 매우 활기찬 시장으로 남아 있습니다. 작년의 새로운 기능인 쿼드 코어 애플리케이션 프로세서가 올해 일반화되면서 이러한 프로세서는 상당히 빠르게 움직이고 있습니다.

나는 프로세서가 어디로 향하고 있는지와 내년에 어떻게 진화해야 하는지를 따랐다. 다음 글에서는 특정 프로세서에 대해 설명하지만 칩에 들어가는 구성 요소를 살펴 보도록하겠습니다.

기본 빌딩 블록

모든 모바일 프로세서에는 CPU 코어와 그래픽 코어가 모두 포함됩니다. 대부분은 모바일 네트워크에 연결하기위한 일부 연결 기능 및 / 또는베이스 밴드 하드웨어를 포함합니다. (따라서 일반적으로 전화에는 연결을위한 별도의 RF 칩과 Wi-Fi 및 Bluetooth와 같은 것을위한 별도의 연결 칩이 필요합니다.)

모바일 공간에서 경쟁이 치열한 한 가지 이유는 휴대폰 및 태블릿 용 프로세서의 대다수가 ARM 홀딩스 자체가 설계 한 코어를 사용하여 ARM 아키텍처의 일부 반복을 기반으로 구축 되었기 때문입니다. "건축 라이센스", 특히 모바일 공간에서 Qualcomm ("Krait"코어 포함) 및 Apple을 포함합니다.

물론 경쟁하는 아키텍처가 있습니다. 인텔은 데스크탑 및 노트북에서 널리 사용되는 x86 아키텍처를 추진하려고 노력하고 있으며 Imagination Technologies는 최근에 인수 한 MIPS 아키텍처도 보유하고 있습니다 (나중에 자세히 설명). 그럼에도 불구하고 ARM은 실제로 모바일 CPU 코어 시장을 장악하고 있습니다.

그래픽이 다소 다양합니다. 가장 잘 알려진 그래픽 IP 공급 업체는 Imagination Technologies입니다. Power VR 제품군은 Intel 및 Apple 프로세서를 포함한 다양한 프로세서에 사용됩니다. ARM은 자사의 말리 (Mali) 그래픽 코어 제품군과 경쟁 해 왔으며 수많은 칩 제조업체가 Adreno 그래픽을 사용하는 Qualcomm과 GeForce 그래픽을 사용하는 Nvidia를 포함하여 자체 그래픽을 생성합니다.

어디서나 ARM 코어

ARM은 실제로 모든 종류의 장치에 사용되는 작은 코어에서부터 모바일 프로세서에서 일반적으로 볼 수있는 Cortex 시리즈에 이르기까지 다양한 코어를 만듭니다. 여기에서도 Cortex-A9 (오늘날 대부분의 전화기에서 사용됨)에서 새로운 강력한 Cortex-A15 및 작고 전력 효율적인 Cortex-A7에 이르기까지 다양한 선택이 있습니다.

Cortex-A9는 지난 몇 년 동안 대부분의 타사 응용 프로그램 코어의 핵심이었습니다. 올해 많은 응용 프로그램 프로세서 제조업체가 새로운 디자인으로 전환하고 있습니다. 대부분은 고성능을 위해 설계된 Cortex-A15 및 / 또는 전력을 덜 사용하도록 설계된 Cortex-A7을 기반으로합니다. A15에는 40 비트의 물리적 주소 공간이 있지만 개별 스레드는 32 비트에만 액세스 할 수 있으며보다 강력한 새로운 아키텍처를 제공합니다. Broadcom, Nvidia, Samsung, ST-Ericsson 및 Texas Instruments는이 코어를 사용하는 프로세서에 대한 계획을 발표했습니다.

Cortex-A7은 Cortex-A9보다 훨씬 적은 전력을 사용하고 상당히 작게 설계 되었기 때문에 흥미 롭습니다. 위의 차트에서 볼 수 있듯이 Cortex-A7의 28nm 구현은 0.5 제곱 밀리미터 미만으로 작을 수 있으며 40nm Cortex-A9의 약 1/3의 전력 만 사용할 수 있습니다. 구현에 따라 약간 다를 수 있지만 일반적으로 각 A7 코어는 A9의 경우 200-300 밀리 와트 피크, A15의 경우 최대 500 밀리 와트와 비교하여 100 밀리 와트 미만의 전력을 사용해야합니다.

그러나 ARM의 가장 큰 추진은 A7과 A15를 쌍을 이루는 big.LITTLE 아키텍처라고하는 것입니다. 이러한 설계에서 칩은 각 아키텍처마다 여러 개의 코어를 가질 수 있으며, 저전력 코어는 대부분 실행되고 추가 성능이 필요할 때 칩은 고전력 코어로 전환 될 수 있습니다. 웹 페이지의 게임 또는 복잡한 JavaScript.

현재 발표 된 통합 아키텍처의 라이센스 사용자는 CSR, Fujitsu, MediaTek, Renesas Mobile 및 Samsung Electronics입니다. 이에 대한 첫 발표는 삼성의 엑시 노스 5 옥타 (Exynos 5 Octa)이지만 르네사스 (Renesas)와 같은 다른 벤더들은 뒤처져있는 것으로 보인다. 전시회에서 ARM은 big.LITTLE 조합이 에너지를 절약 할 수있는 방법을 시연했습니다.

A15와 A7은 Cortex-A57과 A53이 뒤 따르고 저전력 A53이 대부분 실행되지만 더 많은 전력이 필요할 때 A57을 사용할 수있는 큰 LITTLE 방식으로 결합됩니다. 이들은 모두 64 비트 가능 프로세서이지만 처음에는 대부분의 환경에서 32 비트 프로세서의 한계 인 4GB를 초과 할 수없는 32 비트 운영 체제에서 실행됩니다. (이 코어는 더 큰 메모리가 필요한 서버 시장을 목표로 프로세서로 향할 것입니다.)

그러나 우리는 단지 하나의 접근법을보고있는 것이 아닙니다. 모든 프로세서 공급 업체가 고급 프로세서에 대해 다른 접근 방식을 갖고있는 것 같습니다. 삼성과 르네사스는 4 개의 A15와 4 개의 A7을 제공합니다. 엔비디아는 4 개의 최대 전력 A15와 저전력 코어를 추진하고있다. MediaTek과 다른 사람들은 단순히 네 개의 A7을 사용하고 있습니다. ST-Ericsson은 A9 코어를 홍보하지만 더 빠른 속도로 진행합니다.

그리고 "건축 라이센스"를 보유한 회사가 있습니다. 이를 통해 회사는 고유 한 기능은 있지만 여전히 ARM 아키텍처와 호환되는 코어를 만들 수 있습니다. 이러한 명령어 (효과적으로 명령어 세트)에는 ARM9로 알려진 것을 사용하는 A9, A7 및 A15와 함께 여러 변형이 있습니다. 다음 A53과 A57은 ARMv8으로 알려진 64 비트 컴퓨팅을 지원하는 최신 변형을 사용합니다.

많은 회사들이 건축 라이센스를 보유하고 있습니다. 가장 잘 알려진 것은 Qualcomm으로, 현재의 프로세서 대부분에서 "Krait"코어를 사용합니다 (하위에서 A7을 사용하더라도). Krait은 ARMv7 호환 코어입니다. Marvell은 자사의 Armada 프로세서 라인에서 자체 코어를 설계합니다. 애플은 프로세서에 대한 대부분의 세부 사항을 공개하지는 않지만 아이폰과 아이 패드 용 A6 및 A6X 프로세서를위한 자체 코어를 설계 한 것으로 생각된다. ARMv8과 호환되는 첫 번째 프로세서 코어는 AppliedMicro X-Gene과 같은 서버 칩에있을 가능성이 높지만 ARM 호환 코어를 만드는 다른 많은 회사가 적합 할 것입니다. 예를 들어 Nvidia는 2015 년에 출시 될 모바일 프로세서 용 "Project Denver"라는 자체 코어를 만들 계획을 발표했습니다.

x86 및 MIPS 대안

ARM 아키텍처가 휴대폰과 태블릿을 지배하지만 대안이 있습니다. 인텔은 최근 일련의 제품과 모바일 장치를 대상으로하는 Atom 제품군의 로드맵을 통해 가장 큰 소음을 냈습니다. 이 회사는 1 월 CES에서 Z2420 (코드 명 Lexington)이라는 스마트 폰 시장의 저가형을 목표로하는 새로운 프로세서를 선보였으며, Mobile World Congress에서 Dual-core / four-four가 주도하는 Clover Trail + 플랫폼을 공개했습니다. 스레드 Atom Z2580 (최대 2GHz에서 실행).

이 회사는 얼마 동안 Atom 기반 전화를 보여 왔지만 지난해에만 그러한 전화가 실제로 시장에 출시되었습니다. 인텔은 현재 20 개 이상의 국가에서 Atom 칩을 기반으로 한 10 개의 휴대 전화 디자인을 가지고 있으며 모션 블러없이 HDR 카메라 지원과 같은 기능을 선전하고 있다고 밝혔다. 인텔의 현재 Atom 프로세서는 32nm 기술로 만들어졌지만 회사는 연말 쯤 코어 프로세서에서 사용하는 22nm FinFET 기술로 전환 할 계획입니다. 물론 인텔은 오랫동안 노트북 분야를 지배 해 왔으며 올해도 아톰 및 코어 기반 태블릿 및 컨버터블에서 몇 가지 진전을 이루었습니다. 다음 포스트에서 개별 프로세서 공급 업체에 도착할 때 자세한 내용을 설명하겠습니다.

x86 프로세서 AMD의 기존 경쟁자 인 AMD는 또한 모바일 월드 콩그레스 (World World Congress)에 참석하여 곧 출시 될 Windows 태블릿 및 하이브리드 프로세서 인 Temash를 선보였습니다. 이것은 듀얼 코어 및 쿼드 코어 버전으로 제공 될 예정이며, AMD는 기존 Clover Trail 플랫폼보다 성능이 우수하다는 데모를 보여주었습니다. 이것은 2013 년 상반기에 나올 예정입니다. AMD에는 아직 전화 플랫폼이 없습니다.

우리가 모바일 장치에서 본 다른 CPU 아키텍처는 MImag에서 가져온 것으로 최근 Imagination Technologies가 인수했습니다. MIPS는 애플리케이션 프로세서를 겨냥한 Pro-Aptiv 라인을 포함하여 Aptiv 프로세서 코어 제품군으로 3 가지 레벨을 제공합니다. MIPS는 MIPS가 20 년 동안 64 비트 코어를 판매 해 왔으며 향후 4-5 년 동안 모든 CPU 코어의 25 %를 출하 할 목표를 가지고 있다고 말합니다. 현재 대부분의 MIPS 프로세서는 네트워킹, 인프라 및 셋톱 박스와 같은 시장에 진출하고 있지만 Ingenic은 모바일 장치 용 프로세서를 만들고 회사는 그 분야에서 더 강조 할 것으로 기대합니다. MIPS는 최근 V5라는 새로운 버전의 아키텍처를 발표했으며 올해 말에 초기 칩을 보게 될 것으로 예상합니다.

그래픽: 놀라운 경쟁

ARM이 모바일 애플리케이션 코어에서 우세한 경우 Imagination Technologies는 모바일 그래픽 코어에서 우위를 점하고 있지만 경쟁이 치열 해지고 있습니다.

오늘 상상은 OpenGL ES 3.0 기능을 가능하게하는 일부 기능을 추가하는 5XT 확장을 포함하여 PowerVR 시리즈 5를 통해 대부분 표현됩니다. 오늘날 최고급 제품은 SGX 544MP4입니다. "4"는 그래픽 코어 수를 나타냅니다. 많은 회사에서 Apple, Intel, MediaTek, ST-Ericsson, Ingenic, Allwinner 및 Texas Instruments를 포함한 상상력 그래픽을 지원합니다. Apple은 일반적으로이를 확인하지 않지만 현재 iPad의 A6X 프로세서에는 쿼드 코어 PowerVR SGX 554MP4 그래픽이 있습니다. (모바일 월드 콩그레스 (Mobile World Congress) 부스에서이를 보여줬다.)이 회사는 나중에 삼성 엑시 노스 5410 옥타도 그 그래픽을 사용한다는 것을 확인했다.

앞으로이 회사는 DirectX 10 및 Open GL ES 3.0을 기본적으로 지원하는 PowerVR 시리즈 6을 홍보하고 있습니다. 이것은 G6100에서 최고급 6630에 이르는 1 ~ 6 개의 그래픽 클러스터로 제공 될 예정입니다. Imagination은 VR6 그래픽에 대한 10 개의 라이센스를 보유하고 있다고 말합니다.

상상력은 또한 비디오 디코딩 및 인코딩을 포함하는 PowerVR 비디오 코어의 형태로 별도의 그래픽 기능을 추진하고 있습니다. 이 회사는 라이센스 사용자가 5 억 개 이상의 코어를 출하했다고 밝혔다.

라이센스 가능한 그래픽 중에서 Imagination의 가장 큰 경쟁 업체는 ARM이며 Mali GPU (그래픽 처리 장치) 코어를 제공합니다. ARM은 현재 75 개의 라이선스를 보유하고 있으며 2013 년에는 2 억 4 천만 개의 프로세서가이 기술과 함께 제공 될 것으로 예상하고있다. 특히이 회사는 GPU 컴퓨팅, 컴퓨팅 사진, 얼굴 감지, 실시간 게임.

Mali 제품군에는 주로 대량 시장 스마트 폰을 대상으로하는 Mali-400 및 -450 제품군과 고급형을 목표로하는 Mali-T600 제품군을 포함하여 몇 가지 그라데이션이 있습니다.

말리 코어를 사용하는 회사는 삼성 전자, Leadcore, MediaTek, Spreadtrum, ST-Ericsson, AllWinner 및 Rockchip입니다. 상상 목록과 일부 중복되는 경우 일부 회사는 다른 프로세서에서 다른 그래픽을 사용하기 때문입니다.

그러나 라이센스 가능한 그래픽 코어와 가장 큰 경쟁자는 많은 응용 프로세서 제조업체가 통합 한 고유 한 그래픽 일 것입니다. Qualcomm은 Snapdragon 프로세서 제품군에서 Adreno 그래픽을 광범위하게 사용하여 가장 성공했을 것입니다. 이것은 또한 칩이 의도 된 시장에 따라 다른 풍미로 나옵니다. 엔비디아는 그래픽을 차별화 요소로 사용하면서 지포스 그래픽과 PC 게임 유산을 취해이를 모바일 프로세서에 적용한 방법에 대해 이야기하면서 가장 많은 성과를 거두었을 것입니다. Broadcom에는 VideoCore라는 자체 멀티미디어 기술도 있습니다.

다음 포스트에서 특정 칩 벤더에 대해 더 자세히 다룰 것입니다.