半导体

Power架构生态系统逐渐成熟,中国企业积极跟进

作者:李明骏来源:集成电路应用发布时间:2011-10-26 11:49我要评论

与当前市场上其它几种处理器内核相比,Power架构应用范围最广,覆盖了从小型手持设备直到大型超级计算机等各个领域,未来还有望渗透到便携式消费电子产品中。


作为目前市场主流处理器内核之一,Power架构以强大的运算与数据处理能力而在通信设备及计算机服务器领域占据重要地位,实际上它在包括消费电子、汽车、工业以及医疗等多个市场也有不俗的表现。如在游戏机领域,当前三大家用游戏平台(Wii、PS3和X-Box 360)都采用了Power技术;在数字电视和机顶盒领域其收入达到2,000万美元;而在汽车电子方面,它可用于动力总成、车身控制、安全控制及车载娱乐等应用,比其他32位内核应用都要广泛。


根据市调公司IMS Research对全球处理器市场所做的一份调查,基于Power架构的32/64位处理器2010年市场总值达到44亿美元。在各种处理器内核架构中,Power架构在32位MPU市场份额占据第一,而在64位CPU和包含处理器内核的FPGA中市场份额名列第二。该公司认为,Power架构未来五年将保持健康的复合增长率,它不仅在几个主要领域继续占主要地位,而且还将成为事实上的工业标准架构。


二十年创新发展


鉴于亚洲尤其是中国市场对Power架构需求的增长,负责全球Power架构管理与推广的组织Power.org于今年9月1日在深圳举办“Power Architecture亚洲大会”,向众多中国用户介绍了Power架构最新技术进展、市场策略以及未来发展规划。“自从上世纪90年代推出基于Power架构的SoC以来,该技术经历了二十年不断的创新和发展,”Power.org市场总监兼战略顾问Fawzi Behmann介绍道。“目前没有哪种内核架构能比Power架构的应用范围更广,其应用覆盖了从小型手持设备直到大型超级计算机等各个领域。”


Power架构最初由IBM、摩托罗拉以及苹果合作共同开发,为苹果新一代电脑提供高性能处理器,后来逐渐将其发展成为一种可授权给其他厂商的开放式架构。于是在2005年6月,IBM与摩托罗拉半导体业务的后继者飞思卡尔公司成立了独立的管理机构Power.org,以有效管理Power指令集架构事宜,这两家公司则作为创始会员,同时该机构也向业界其他企业开放。Power.org的主要任务是发展和维护可用于嵌入式或计算机领域的Power架构和指令,它成立技术委员会和会员企业共同开发各种技术规范,其机构的宗旨是开发推广并促进发展Power架构生态系统以及相关方案,使之成为业界首选的开放式平台。作为一个非盈利机构,Power.org并不直接介入架构授权业务,用户仍需要从IBM、飞思卡尔或其他第三方合作伙伴获取使用授权。


和目前市场上流行的ARM以及MIPS架构类似,Power也采用了授权业务模式。为了更好推广Power架构应用,降低使用费用和门槛,IBM近日宣布了一系列扩展Power架构技术授权计划,其中的多用途授权协议可让开发商通过一项授权即可使用整个Power内核系列,设计人员通过获得“一揽子许可”能够在五年内无限次使用PowerPC CPU内核;而另一项针对PowerPC405内核的无障碍授权则免去了该内核商业应用的授权费用;同时,IBM还和新思(Synopsys)合作,与后者的PowerPC405大学计划结合起来,努力使Power成为高校科研和工程教学的主要架构。


Behmann认为,Power架构与其他嵌入式处理器内核相比特色十分明显。首先是Power架构的应用范围很广,包括了从毫瓦级设备到每秒千万亿次运算的超级计算机;其次,其指令集架构可支持64位和32位,同时支持多核、虚拟化及管理程序;针对SoC设计它还提供高性能存储器模型和多线程支持;最后它还有丰富的开发工具以及大量开放与专用源代码。


受Power架构的优势特性所吸引,目前也有一些中国本土机构加入到Power.org当中,除了早期的上海交通大学和国家软件与集成电路公共服务平台(CSIP)以外,苏州国芯、华芯飞以及芯原不久前也正式成为该组织的成员。“成为Power.org成员后不仅可以影响未来Power指令集架构方向和规范的定义,而且可将该组织作为市场推广合作伙伴,包括市场调查、新闻发布、文献共享等等,并可参与到技术与产业生态系统推广活动中,”Behamann说道。


本地化支持日益成熟


在今年的“Power Architecture亚洲大会”上,这几家刚刚加入Power.org的中国企业也纷纷登台亮相,向业界展示了基于Power架构的最新产品与解决方案。


苏州国芯科技有限公司是中国信息产业部与摩托罗拉公司在中国合作的结晶,公司成立之初接受摩托罗拉先进水平的低功耗高性能32位RISC嵌入式CPU M*Core技术及其SoC设计方法,以高起点建立具有自主产权的32位RISC C*Core。从2006年开始向国内IC设计企业提供CPU核,目前出货量累计已达到6,000万颗。


“国产嵌入式CPU近年取得较大进步,但与国际领先产品相比仍有很大差距,尤其是高端嵌入式CPU方面,短期内还不能满足我国高端智能终端产品的产业化需求,”苏州国芯科技有限公司董事长郑茳说道。“全球智能终端产量50%%在中国,而高清电视、汽车电子、北斗导航等智能终端应用都是影响我国重要产业和工程发展的战略制高点。但我国制造的智能终端不得不大量采用国外公司的芯片,主要原因在于我国缺乏高端SoC芯片技术。”他认为,SoC芯片的核心竞争集中体现在高端嵌入式CPU等核心IP技术,典型代表是ARM的Cortex A9和IBM的PowerPC 470等高端嵌入式CPU。


嵌入式CPU成功发展的模式是多样化的,关键是应该建立稳定而强大的产业生态环境,特别是软件工具链环境和立足于市场应用。因此苏州国芯新一代C*Core CPU的发展策略采取了走与国际主流技术相兼容的发展路线,充分利用国际主流技术已经建立的良好技术开发和应用生态环境,为我国集成电路企业发展提供自主可控的嵌入式CPU技术和有力的应用环境支撑。去年9月,该公司完成了IBM PowerPC指令架构授权协议签署,IBM同意将PowerPC嵌入式CPU的指令和架构正式许可给苏州国芯使用,而国芯也将在此基础上开展创新研究和开发,发展新一代的C*Core C1000系列。


“IBM PowerPC架构是目前国际主要的CPU结构技术之一,具有世界最先进的处理器性能,”郑茳介绍道。“以PowerPC 476FP为例,其时钟频率超过1.6GHz,并可达到2.5DMIPS/MHz性能,是目前国际上最高性能嵌入式处理器内核。PowerPC处理器有广泛的应用范围,在网络、汽车电子、航空、通信设备和游戏机等多个领域占有全球市场份额第一。”


由于获得PowerPC架构授权,因此苏州国芯可以独立开发与Power指令集兼容的CPU内核,提供给国内的用户,而据郑茳透露,国芯还可提供设计服务业务,帮助客户完成兼容Power指令的芯片设计。除此之外,国芯还作为PowerPC在中国的增值服务代理商(VAR),可以帮助国内用户获取Power内核的使用授权。


本次大会上,刚刚加入Power.org不到一个月的华芯飞科技有限公司展示了一款基于Power架构的高性能云终端平台级芯片CC2000及参考设计方案,其简洁的系统设计与流畅的播放效果引起了现场观众的注意。


据介绍,该芯片采用了IBM PowerPC 460多核架构,其内部包含两个PowerPC核、一个DSP、一个图形处理器和一个编解码器,因此功能非常强大。例如它支持1080p全高清全格式视频编解码,包括Google WebM视格式;具有2D/3D图像引擎,支持OPENGL ES2.0 and OPEN VG1.1.;内建高速数字信号处理器,实现多种音频格式的编解码,包括DTS-HD 7.1 Master Audio、Dolby 7.1 TrueHD等;无线接入支持WiFi、蓝牙、3G,并内置GPS处理器以及具有USB/HDMI /SATAII/LVDS/TV CVBS等丰富的外围接口。在操作系统方面,该芯片支持Android 2.3/Linux 2.6.3x双系统,并支持Adboe Flash Player 10.1。这么强的性能难免使人对其功耗产生疑虑,不过据现场工作人员介绍,该芯片采用65nm工艺,待机功耗还不到1mW。


而引起观众强烈兴趣不仅仅在于芯片本身硬件性能,还有华芯飞公司总裁李给武对其产品策略的介绍。他认为,必须建立起一个良好的生态系统,使得产业链上各厂商都有钱赚才能保证整个产业实现健康有序的发展。为此,华芯飞将采取非常灵活的业务模式,比如将源代码、SDK等完全向客户开放,并可根据客户需求提供定制的封装形式和芯片标识Logo。“我们将制定让人意想不到的产品价格,甚至可能还不够晶圆制造成本,因为我们不想在芯片上赚大家的钱,”李给武说道。


实际上从华芯飞对该产品的定义中我们也可看出些许端倪。CC2000并没有定位于一个简单的应用处理器,而是作为云终端平台芯片。该公司致力于将其打造成一个稳定且高速可靠的硬件平台,并基于此提供各种软件平台服务,例如利用多年积累的教育学习产品背景,整合游戏、书籍、教材等资源,提供给最终用户的丰富应用资源,同时联合其他方案公司特长技术,面向不同应用领域独立授权发展。“我们将向Google学习,积极扶持具有创新想法的中小企业,共同把市场做大。”李给武总结道。


附:


清华大学获授权使用飞思卡尔Power Architecture e200内核技术


飞思卡尔半导体公司不久前与清华大学签订许可授权协议,后者将获权使用飞思卡尔e200z6-z3内核。飞思卡尔与中国最高学府的携手合作也将成为推进Power Architecture技术在中国发展步伐的里程碑,同时清华大学也表示,今后会在飞思卡尔e200内核的基础上研发新产品,并为学生提供Power Architecture技术培训。


实际上飞思卡尔与清华大学的合作由来已久。早在1995年,双方就共同建立联合实验室,并从2001年起扩展到了数字信号处理器(DSP)领域。本次授权的飞思卡尔e200z6内核是该公司基于Power Architecture技术的性能最高的可授权产品之一,用来开发通信市场及智能电网等新增长领域的嵌入式系统,而清华大学通过这款内核的使用可以将研发产品应用到更多领域。


据介绍,飞思卡尔e200系列可合成高效内核基于Power ISA版本2.03,专用于对成本敏感的嵌入式实时应用。e200内核现可通过飞思卡尔的授权伙伴IPextreme而授权使用,包括4个版本系列,分别是e200z0、e200z1、e200z3和e200z6内核。该内核通过时钟门控实现低中断延迟和低功耗设计,提供可变缓存大小、可变MMU大小,并通过Nexus1提供静态调试,通过Nexus2/3提供实时调试,另外还提供AMBA AHB总线接口单元。每个e200内核都由广泛的开发生态系统提供支持,包括编译器、调试器、实时操作系统、参考板和应用代码。


文章来源《集成电路应用》


责任编辑:电子信息产业网
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