標準處理器IP在華掀起高潮
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表1 三家微處理器IP廠(chǎng)商一覽表
打造ARM CPU單元
ARM一直在關(guān)注可配置處理器IP的事態(tài)發(fā)展，但目前公司始終堅持標準化處理單元（Cell）道路。ARM公司董事長(cháng)Robin Saxby爵士在今年3月的上海微處理器論壇上說(shuō)， ARM提出了ARM CPU單元概念，傳統的"另一種"CPU架構存在好用、簡(jiǎn)單（基本）的RISC實(shí)現，簡(jiǎn)單（基本）的工具，例如ARC, MIPS, 68K(Freescale), x86過(guò)去是那種。ARM提出的CPU單元，除了ASIC過(guò)去的設計外，沒(méi)有統治性的技術(shù)特征，沒(méi)有標準化的單元，采用業(yè)界標準化的工具，采用業(yè)界標準化的處理，但是非常小型并且不貴，擁有出色的MIPS/W&MIPS/美元。
在低功耗和小尺寸方面，ARM的范例是，從1986年到2006年的20年間，功耗降低了800倍，面積縮小550倍！例如，ARM1（1986年）20mW/Hz，50mm2；現在的ARM7TDMI（2006年）0.025mW/MHz，小于0.1mm2。 在低功耗處理器方面，ARM力圖實(shí)現32位的性能，8位機的造價(jià)，例如Cortex-M3微處理器。
ARM成為一連串標準處理器IP的發(fā)明者：發(fā)明了AMBA，存儲器優(yōu)化的處理器（Thumb），子系統附件（PrimeXsys），標準化的OS端口，用于市場(chǎng)部分的驅動(dòng)器（Move，MBX和Jazelle），安全處理器（安全核和Trust-Zone），數據引擎（OptimoDE），ESL設計工具。他們都基于標準化的技術(shù)，都是由于客戶(hù)的實(shí)際要求而產(chǎn)生的。
ARM的推出使原有的商業(yè)模式也產(chǎn)生了轉變。定位在非常小和特殊要求的嵌入式系統市場(chǎng)，取代了很多單芯片處理器的應用，打開(kāi)了SOC這個(gè)新市場(chǎng)，實(shí)現了虛擬元件的概念（允許設計復用，允許分散式設計）。同時(shí)也第一個(gè)產(chǎn)生了這樣的創(chuàng )新，使每個(gè)設計者都平等地享有設計權，改變業(yè)界經(jīng)濟的機會(huì )。
ARM在32位市場(chǎng)可謂春風(fēng)得意（圖2）。嵌入式處理器的三個(gè)領(lǐng)域：應用處理器、實(shí)時(shí)控制處理器、微控制器（MCU）都有ARM的身影。例如，在控制器領(lǐng)域，Sharp、Philips、Zilog等都推出了相應的產(chǎn)品。Sharp亞太區MCU首席市場(chǎng)開(kāi)發(fā)總監張宇清在今年3月的IIC展會(huì )上說(shuō)，該公司MCU的特色主要適合帶顯示處理的消費電子產(chǎn)品，Sharp選擇ARM的原因是ARM在32位擁有強有力的市場(chǎng)地位，不論ARM7TDMI還是ARM9核MCU，都受到消費者的歡迎，例如老產(chǎn)品ARM7TDMI盡管推出10多年了，但由于性能適中，易于設計、制造，仍然深受中國消費者的喜愛(ài)。
MIPS：既標準、又配置
如果你問(wèn)起每家32位處理器廠(chǎng)商，都有一套理由說(shuō)明自己的產(chǎn)品功耗、價(jià)格、體積等方面處于優(yōu)勢。當解釋為何造成今天的市場(chǎng)格局時(shí)，答案是由于歷史原因形成的。后起之秀們力圖改變人們的觀(guān)念，例如，MIPS 公司工程副總裁 Pat Hays 博士在今年3月的IIC展覽上聲稱(chēng)：在高性能處理IP領(lǐng)域,功耗比最大的競爭對手低2/3左右。
在進(jìn)入手持市場(chǎng)方面，Hays 博士認為擁有優(yōu)勢。因為手持設備市場(chǎng)有很多融合的技術(shù)，MIPS 家庭娛樂(lè )方面有很強的優(yōu)勢，如機頂盒提供了很多中間件/軟件的支持，MIPS在基礎架構方面的經(jīng)驗可以支持手持設備市場(chǎng)，如便攜式媒體播放器。
MIPS的IP也是非常容易使用的。MIPS的指令層相對于主要競爭對手來(lái)說(shuō)是非常簡(jiǎn)單的，因為MIPS是真正的RISC架構，另一個(gè)原因是這是一個(gè)被廣泛支持的架構。
MIPS不僅是標準處理器IP，還有一定的可配置性。相比于可配置的鼓吹者--Tensilica，Hays 博士說(shuō)從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，兩家公司的配置重點(diǎn)不盡相同，MIPS是走中間路線(xiàn)的。ARM不提供配置能力，而Tensilica提供極高的配置能力，而MIPS是處于中間的地位。MIPS為客戶(hù)提供UPCODES能力，另一方面提供用戶(hù)定義指令能力。例如，Tensilica提供的可配置能力確實(shí)太多了，用戶(hù)有非常多的軟件庫，太復雜了，又沒(méi)有一個(gè)共同的用戶(hù)來(lái)監控。MIPS走中間的路線(xiàn)，MIPS給用戶(hù)提供了比較合適的這種可配置的能力。
MIPS與珠海炬力進(jìn)行了軟核授權，而ARM一直堅持在中國做硬核授權。從成本角度來(lái)說(shuō)，硬核授權的成本將會(huì )更低，因此中國很多中、小企業(yè)愿意接受硬核授權；但是軟核可以為企業(yè)帶來(lái)更多自己配置、做產(chǎn)品的能力。當然，知識產(chǎn)權也是個(gè)問(wèn)題。隨著(zhù)中國知識產(chǎn)權的環(huán)境將來(lái)逐步的改善，MIPS也會(huì )考慮給一些高端用戶(hù)硬核方面的授權。
MIPS自己有處理器IP授權又有架構授權，兩者相輔相成。首先，MIPS為一些廠(chǎng)商和用戶(hù)提供架構，使客戶(hù)在這些架構上通過(guò)用MIPS的代碼庫來(lái)發(fā)展客戶(hù)的產(chǎn)品，然后這些用戶(hù)可以在MIPS的架構上做自己的處理器，但是這目前不是MIPS的重點(diǎn)；現在MIPS主要想做的就是給用戶(hù)產(chǎn)品的授權，比如IT方面的授權，同時(shí)給客戶(hù)提供代碼庫。有些客戶(hù)既購買(mǎi)架構，同時(shí)又購買(mǎi)核心產(chǎn)權。
在與第三方合作方面，與ARM相比，MIPS的方式是投資合作伙伴，把某產(chǎn)品和相應的技術(shù)綁定起來(lái)，與合作伙伴開(kāi)發(fā)出比好產(chǎn)品，然后把它打包了提供給用戶(hù)。
Tensilica：從配置向標準拓展
Tensilica可稱(chēng)為處理器IP領(lǐng)域的陽(yáng)春白雪，一直以可配置與高性能著(zhù)稱(chēng)，主要客戶(hù)也在美國、日本。今年2月底，公司創(chuàng )始人兼CEO（首席執行官）Chris Rowen博士來(lái)到北京和上海，介紹了專(zhuān)門(mén)為中國市場(chǎng)打造的Diamond（鉆石）系列內核產(chǎn)品，公司一口氣連推了6款產(chǎn)品，包括4款CPU和2款DSP，一下和ARM、MIPS的高性能主流產(chǎn)品拉近了不少。Rowen博士躊躇滿(mǎn)志，說(shuō)6款產(chǎn)品相比于競爭對手，性能、價(jià)格都存在優(yōu)勢。
深信可配置處理時(shí)代必將到來(lái)的Tensilica，為何轉而發(fā)展標準處理器核？市場(chǎng)調查公司Semico認為：可配置處理器的增長(cháng)速度是非可配置處理器的5倍。Rowen博士解釋說(shuō)，這是因為可配置處理器與現貨供應的處理器相比，優(yōu)勢是體積更小、功耗更低，速度快，但是可配置處理器需要客戶(hù)對應用有很好的理解，有時(shí)是更深刻的了解。而更深的了解會(huì )隨著(zhù)地區、公司、項目的不同而不同。因此，Tensilica準對大眾公司還推出了標準處理器核。
進(jìn)入到ARM主要壟斷的標準化處理器IP領(lǐng)域，Tensilica躊躇滿(mǎn)志。Rowen博士解釋說(shuō)原因有二：所有的客戶(hù)都希望他們的產(chǎn)品具有差異性，如果是可配置的處理器內核的話(huà)，你可從硬件與軟件方面都可提供差異化的產(chǎn)品；但是如果是不可配置的，像ARM等標準化處理器內核做出的產(chǎn)品與別人是一樣的，沒(méi)有辦法做太大的改動(dòng)，只能是軟件方面有差異性；鉆石系列的推出，無(wú)疑給客戶(hù)一種更多的選擇。
另一方面，由于市場(chǎng)的趨勢會(huì )越來(lái)越轉向可配置處理器，今天客戶(hù)選擇鉆石系列，不僅是為了今天的應用，而且為了將來(lái)可以轉向可配置處理器內核。
在實(shí)現多核、多處理時(shí)，Tensilica不失為一個(gè)選擇。例如，音頻+視頻，視頻+圖像處理這些多個(gè)任務(wù)時(shí)，用多核架構容易，同時(shí)Tensilica提供軟件處理工具和軟件開(kāi)發(fā)工具，還有內部的連接，小面積、低功耗，這樣處理多個(gè)任務(wù)時(shí)可以減少成本。
談到Tensilica低功耗是如何實(shí)現的，Rowen博士說(shuō)兩個(gè)原因：因為T(mén)ensilica的門(mén)數少，面積小，因此功耗低；建立base line（基本處理）結構，這樣中央控制時(shí)功耗就低，每個(gè)模塊、寄存器、功能之間，有更加詳細的時(shí)鐘門(mén)控制，在加上功耗的管理。
那么其它公司為何不做可配置處理器？因為T(mén)ensilica所謂的可配置非常復雜，需要自動(dòng)成生軟硬件。同時(shí)，Tensilica可配置模式專(zhuān)利數占整個(gè)行業(yè)的50%還多，阻止了其他后來(lái)者進(jìn)來(lái)的機會(huì )。
客戶(hù)決定成敗
隨著(zhù)中國巨大的電子市場(chǎng)與SOC設計水平的提高，處理器IP廠(chǎng)商在國內的爭奪戰也拉開(kāi)了序幕，除了以上的三家外，還有蘇州國芯的C*CORE等。這為中國SOC設計人員帶來(lái)了更多的選擇。標準處理器IP在中國較為適宜，原因是風(fēng)險較低，上市速度較快。筆者認為，從性能、價(jià)格等角度來(lái)說(shuō)，32位IP廠(chǎng)商之間的差別不大，只有一些細微的差別，但服務(wù)支持等八仙過(guò)海。因此，對客戶(hù)選購來(lái)說(shuō)，沒(méi)有最好，只有最適合。中國IC產(chǎn)業(yè)正在蹣跚起步，投資者、設計者都不能容忍失敗，生物鏈相當脆弱?？蛻?hù)的成功就是IP廠(chǎng)商的成功，人們期待微處理器IP廠(chǎng)商與IC設計公司能夠更好地磨合、緊密合作，共同成就中國的SOC設計事業(yè)！
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