ARM发布最新64位处理器 16纳米工艺是亮点

2月4日,ARM公司宣布推出最新一款基于ARMv8-A架构的64位处理器ARM Cortex-A72。ARM表示，这是现有针对移动系统级芯片(SoC)所开发的最高性能处理器。在目前移动设备的功耗范围内，在16纳米FinFET工艺节点上，以2.5GHz的频率运行，可比采用Cortex-A15处理器的设备性能提升3.5倍，功耗降低75%%。

本次发布的IP组合，除Cortex-A72之外，还包括了最新的CoreLink CCI-500互连技术、移动图形处理器Mali-T880、Mali-V550视频处理器和Mali-DP550显示处理器。同时，为了进一步简化芯片实现，该组合还包括了基于台积电(TSMC)先进的16纳米FinFET+工艺节点的ARM POP IP。

A72强调制造工艺的配合

ARM正在加快丰富其64位处理器产品线，Cortex-A72是发布的第三款基于ARMv8-A架构的处理器，ARM在2013年推出了Cortex-A53和A57两款64位处理器。“随时在线的移动设备对于处理器性能的提升正有着越来越高的要求，拟真且复杂的图像与视频捕捉，包括4k 120帧分辨率的视频内容，主机级游戏的性能与图形显示，需要进行文档与办公应用流畅处理的生产力套件，以及能原生运行于智能手机的自然语言用户界面，都是推动处理器性能提升的动力。此次包含Cortex-A72在内的高端移动体验IP组合，在今年基于Cortex-A57的设备所提供的用户体验又向前迈进一步。”ARM处理器部门总经理NoelHurley表示。64位处理器可全面提高资讯处理能力，可管理的存储器容量扩大为4GB以上。NoelHurley同时还指出，如果将Cortex-A72及Cortex-A53处理器以ARM big.LITTLE™(大小核)处理器进行配置，可以扩展整体的性能与效率表现。

不过目前市场上大多数应用处理器厂商，如高通、联发科、海思、Marvell等，尽管都推出了64位处理器，但是普遍采用的设计方案为4核或8核A53，而非4颗A57+4颗A53的big.LILLTE架构设计方式。这明显是受制于过大的芯片尺寸和过高的功耗。如果不解决这些问题，新方案的推出也难于得到更广泛的应用。

为此，ARM对于此次发布的A72十分强调制造工艺的配合。在本次发布的IP组合，特别包括了基于台积电(TSMC)先进的16纳米FinFET+工艺节点的ARM POP IP。基于TSMC先进的16纳米FinFET+工艺节点的POP IP，可允许芯片供应商在可预期的性能、功耗及上市时间的情况下，实现从32/28纳米工艺节点向更先进工艺节点的迁移。ARM POP IP可让Cortex-A72在典型的环境下，保持智能手机运行于2.5GHz，并在较大尺寸的设备中可扩展至更高性能。“50%%的性能提升是受益于工艺的改进。”NoelHurley告诉记者。

上量恐至2017年

然而，工艺演进并不容易，代工厂产能方面的支持恐将是A72进入市场应用的瓶颈。台积电中国区业务发展处资深处长陈平表示，目前16纳米已有小批量试产。但从媒体报道的情况来看，台积电16纳米工艺的进程并不顺利，设备安装时间推迟至2015年下半年，而最初的计划是在上半年完成。这意味着台积电16纳米工艺量产最快也是在今年年底，甚至不排除再次推迟到明年年初的可能。对此，ARM也表示，A72产品面世的时间2016年。当然芯片厂商也可以采用28nm或20nm工艺生产，但ARM推荐采用16nm工艺。

“预计4颗A57+4颗A53的big.LILLTE架构设计方式将于2015年面世，并在2016年大量上市，而4颗A72+4颗A53的big.LILLTE架构设计方式在2016年面世，在2017年大量上市。”NoelHurley预测。

ARM除与台积电在16nm工艺上进行合作以外，与其他代工厂的14nm工艺也有IP方面的合作。目前英特尔与三星都在释出代工订单，英特尔已经量产14nm，2015年三星与格罗方德联盟可能提前进入14nm量产。但是，三星与格罗方德联盟有可能受到产能不足困绕，英特尔欲从IDM模式转向代工不是一件容易的事，缺乏代工所需配套的IP，这不是短期内就能准备就绪的。这些都为未来竞争凭添了变数。

高端玩家越来越少

ARM表示目前Cortex-A72处理器已授权给超过10家合作伙伴，包括海思半导体、联发科技与瑞芯微电子。然而，从总体趋势上看，高性能处理器市场上的玩家将越来越少。2014年随着手机芯片产业走向成熟，利润率下降，市场竞争更加激烈。出局者越来越多，爱立信、英伟达、博通等老牌芯片厂商或退出或转型，市场上的厂商只有高通、联发科、Marvell、展讯通信、华为海思、联芯科技等。除了苹果、三星这样的垂直厂商外，手机芯片市场基本呈现高通和联发科的两强并举，中国企业加快追赶的局面。

半导体制造产业在进入20纳米(nm)及其以下的制程之后，整并现象将更加明显，资本密集度呈现倍数增长态势，因此能负担如此巨额资本资出(CAPEX)的厂商家数愈来愈少。应用材料副总裁暨台湾区总裁余定陆表示，半导体制造的资本密集度在20纳米及其以下制程之后，将大幅增长，以存诸器产业为例，从60纳米进展至20纳米，资本支出将增加3.4倍;而在IC产业更是高达4倍之多。在设计领域，从32nm到16nm设计成本的增加超过了1亿美元。因此，预计未来能够参与Cortex-A72及更新高性能产品开发的厂商将越来越少。