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Qualcomm智慧型手机晶片战略彻底分析
历经过去几年的高速发展,智慧型手机已成为随处可见的消费性电子产品,而且未来数年还将延续快速普及的大趋势。根据市场顾问公司 Strategy Analytics 的预估,2011 年至 2015 年全球智慧型手机累计销量将达到 40 亿台;2011 年第三季中国大陆地区智慧型手机出货量较上一季成长 58%,达到 2400 万台,也让中国正式成为全球第一大智慧手机单一市场。晶片製造商 Qualcomm 无疑是智慧型手机崛起大趋势的重要推手,2012 年将问世的 Snapdragon S4 系列晶片更将再次改变外界对高阶手机晶片性能的认知。想要了解 Qualcomm 智慧型手机晶片战略彻底分析?请看手机王网站分析报导。

随着消费者对智慧型手机性能的要求越来越高,2012 年 Snapdragon 系列晶片组将成为市场上主流产品的首选。
智慧型手机处理晶片性能大幅提升
智慧型手机及平板电脑的快速发展,也让相关硬体厂商嗅到庞大商机;在所有零组件之中、CPU(Central Processing Unit,中央处理器)无论对于电脑、还是智慧手机都是关键所在,其运算频率、架构特性和核心都决定其其性能的高低。与 PC 桌上型电脑不同的是,智慧型手机的应用处理器晶片都是称为「SoC」系统整合晶片,晶片内包括了处理通用运算 CPU、处理图形显示的 GPU 以及记忆体控制器(memory controller)等模组,更高阶的 SoC 晶片还整合信号解码晶片、GPS 晶片等。目前市场上的主流产品如「Apple A5」、「TI OMAP 4」、「NVIDIA Tegra 2」或「Qualcomm Snapdragon Scorpion」都是 SoC 系统整合晶片。

得益于重要客户如 HTC、SAMSUNG、LG 产品出货快速成长,Qualcomm 在 2011 年获得了巨幅成长、旗下 MSM 系列晶片出货量达到了创记录的 4.83 亿片。(图片来源:Qualcomm 官方资料)
由于在运算性能及低功耗要求上取得平衡,目前市场上多数智慧型手机都採用由 ARM 授权生产的 RISC 架构处理晶片,各家晶片厂商也冠上了不同的款式名称,但可从晶片架构上来区分其性能高低。从 2008 年开始,ARM 开始授权设计更具有弹性的 Cortex AX 系列架构,与採用 ARMv6 指令集的 ARM 7(目前多用于白牌手机晶片)、ARM 9、ARM 11(目前仅存在于入门级智慧型手机晶片)系列相比,採用 ARMv7 指令集的 Cortex A8 系列运算性能大幅提升 3 倍、对比过 Apple iPhone 3G 和 iPhone 3GS 性能的使用者应该深有感触。而 Cortex A9 架构更促成了双核处理器晶片的诞生,智慧型手机的功能也进一步增加。

与 PC 桌上型电脑不同的是,智慧型手机的应用处理器晶片都是称为「SoC」系统整合晶片。(图片来源:Qualcomm 官方资料)

Qualcomm 提供智慧型手机完整设计解决方案

要讨论智慧型手机晶片厂商,就不能不提到在 2011 年巨幅成长、旗下 MSM 系列晶片出货量达到了创记录的 4.83 亿片的全球通信晶片市场的领导厂商 Qualcomm!1985 年由 7 位有识之士在 Irwin Jacobs 博士于美国圣地牙哥的家中创立的。Qualcomm 英文名称为「Quality Communications」的缩写,清楚说明了公司创办人希望让高品质的通讯科技,能成为推送整个社会发展的动力。身为全球最早致力现代无线通信商用和产业化的厂商,Qualcomm 推出 CDMA 商用无线通信系统、并开创性的解决了一系列从理论模型建立到电路系统实现、最后到无线系统网路部署的几乎所有关键工程难题,并由此形成庞大的专利保护壁垒。目前的 UMTS / CDMA / TD-SCDMA 通信格式几乎很难完全绕过 Qualcomm 的专利,早期 GSM 规格专利结构,以主要专利持有人之间的低成本、或免费交叉许可为基础,这种结构使少数几家通信巨头垄断市场,并阻碍了新厂商的加入,进而减少消费者的选择。而 Qualcomm 在 CDMA2000 和 WCDMA 规格的通信市场上,推动低于手机批发价格 5% 的专利费,帮助超过 135 家授权厂商打入行动通信市场,可说是全球迈入 3G 通信时代的重要推手。

由于在 TDMA / CDMA / OFDM / MIMO 所有领域的基频接收、以及抗干扰演算法方面显着领先其他竞争对手,Qualcomm 与绝大多数手机品牌都有业务合作关係、这连带增加了綑绑销售智慧型手机完整解决方案的可能性。(图片来源:Qualcomm 官方资料)
与 TI 德州仪器及 Intel Marvell 相比,Qualcomm 还算是 RISC 架构处理晶片的后进者。德州仪器(TexasI nstruments)很早就开始供应包括 NOKIA、MOTO、HTC 品牌智慧型手机所需的处理器晶片,从一开始运算速度为 132 MHz 的 OMAP 710 到如今双核心 OMAP 4 系列晶片。德州仪器的产品能相容包括 Linux、Windows CE、Palm、Symbian S60、Windows Mobile 在内的各种作业系统。过去 Intel 拥有的手机晶片部门 XScale 也曾推出以高性能为特色的 RISC 架构晶片,着名的 PXA 270 晶片更大量用于包括 Palm 650 在内的智慧型手机。但是在智慧型手机市场前景一片大好的时候,Intel 却出人意料的将 Xscale 高价卖给了 Marvell、也断送了继续在 ARM 架构晶片市场存在的后路。

除了在 Android 作业系统阵营大受欢迎之外,Qualcomm 的解决方案目前也是 Windows Phone 作业系统阵营内的主流。(图片来源:Qualcomm 官方资料)
过去 Qualcomm 在智慧型手机处理晶片的名声不若 TI 或 Intel 那幺响亮,但由于在 TDMA / CDMA / OFDM / MIMO 所有领域的基频接收、以及抗干扰演算法方面显着领先其他竞争对手,Qualcomm 与绝大多数手机品牌都有业务合作关係、这连带增加了綑绑销售智慧型手机完整解决方案的可能性。由于产品涵盖入门、中阶及高阶市场并同时支援 Android 作业系统与 Windows Phone 作业系统,加上重要客户如 HTC、SAMSUNG、LG 产品出货快速成长,Qualcomm 在 2011 年获得了巨幅成长、旗下 MSM 系列晶片出货量达到了创记录的 4.83 亿片,旗舰产品 Snapdragon 处理器更是凭藉高处理性能及出色的图形处理能力,成为 Android 作业系统和 Windows Phone 作业系统阵营中最受欢迎的智慧型手机处理晶片:目前有超过 300 款已发布的智慧型手持装置选择使用 Snapdragon 平台,还有 350 款新产品正在设计中、超过 30 家合作伙伴共推出超过 225 款採用 Snapdragon 处理晶片的 Android 作业系统智慧型手机。

智慧型手机处理晶片性能在过去几年大幅成长,这也是智慧型手机普及的背后动力之一。
简化产品命名有利于消费者识别
随着消费者对智慧型手机性能的要求越来越高,2012 年 Snapdragon 系列晶片组将成为市场上主流产品的首选,Qualcomm 也决定更改晶片命名方式让消费者更容易识别。未来 Snapdragon 处理晶片将分为 4 种等级:System 1(S1)、System 2(S2)、System 3(S3)与 System 4(S3)。Snapdragon S1 系列晶片组强调性能与电池寿命的平衡性,处理晶片内整合运算速度达 1GHz 的 CPU 与 Adreno 200 图形显示晶片。Snapdragon S2 系列晶片定位给高效能智慧型手机与平板电脑产品使用,处理晶片内含市场上运算速度最高的单核行动 CPU Scorpion(运算速度可达 1.4GHz)以及 Adreno 205 图形显示晶片。Snapdragon S3 系列晶片定位于强调多工与游戏表现的中高阶手持装置,处理晶片拥有高于 S2 系列两倍与高于 S1 系列 4 倍的图形显示效能、并含有运算速度高达 1.5GHz 的双核 Scorpion 处理器。

目前已确定率先换用 Krait 新核心架构的 SoC 晶片为双核 1.5GHz(最高极限频率可达 1.7 至 2.0 GHz)处理晶片 MSM8960。(图片来源:Qualcomm 官方资料)
刚于 2011 年 11 月发表的 Snapdragon S4 系列晶片涵盖双核与 4 核应用处理器两种设计方案,该系列基于 Qualcomm 自行研发、有别于 ARM 标準架构的「Krait」架构与 28nm 製程工艺。根据 Qualcomm 官方文件数据,「Krait」架构处理晶片的 DMIPS / MHz 性能参数为 3.3,对比相同运算频率的 Cortex A9 架构竞争对手快了约 30%,运行相同任务时「Krait」架构的功耗也较低(265mW),而上一代 Scorpion 架构的功耗为 432mW。若再考虑更高的运算频率及四核心架构设计,Qualcomm 对 Snapdragon S4 性能的承诺(可比上一代产品减少 65% 耗电量,以提升电池续航力,并同时提升 150% 运算效能)并非没有根据,目前已确定率先换用「Krait」新核心架构的 SoC 晶片为双核 1.5GHz(最高极限频率可达 1.7 至 2.0GHz)处理晶片 MSM8960,外界对即将问世的新产品线非常期待。

Qualcomm 的产品线覆盖完整的市场级距,未来更全力支援 4G 通信规格。(图片来源:brightsideofnews.com)
图形显示功能更上一层楼
影响智慧型手机整体使用体验的,并非只有处理晶片内的 CPU(Central Processing Unit 中央处理器),负责 3D 与平面图形处理的 GPU(Central Processing Unit 图形处理器)也非常重要!前面提到 SoC 系统整合晶片内,已包含 CPU 与 GPU 在内的各种控制模组,因此如何搭配成为影响智慧型手机游戏性能的关键。最好的例子就是 HTC Hero 使用的 MSM7200 处理晶片,虽然运算频率可达 528MHz,但由于晶片内 GPU 採用 2005年的技术(ATI Imageon 2300),因此其 3D 图形性能表现一般。而后继机种 HTC Legend 使用的 MSM7227 处理晶片虽然仅将运算频率提升至 600 MHz,但晶片内的 GPU 换用全新设计的 Adreno200 内核、因此其 3D 图形与游戏效果大幅提升。
目前在智慧型手机领域最常见的 GPU,不外乎 Adreno 和 PowerVR SGX 两大系列,其中 Adreno 系列是在 Qualcomm 收购 AMD 手机图形晶片部门 ATI Imageon 之后,加速整合进入该厂 SoC 晶片产品内,而研发 PowerVR SGX 系列的 Imagination Technologies 公司则採用开放授权模式,因此得到了包括 Apple、SAMSUNG、TI 甚至 MTK 联发科等 IC 设计团队的大力支持。在性能对比上,过去 PowerVR SGX 系列更强调图形填充率、而 Adreno 系列更偏重于多边形生成率,所以 Adreno 内核更适合用在影像动态模型更複杂的游戏中,但是在高解析度萤幕及色彩绚丽的游戏画面下则稍显吃力。最重要的是由于 Apple 及 iOS 软体开发工具对 PowerVR SGX 系列的大力支持(至今每一代 iPhone 皆採用该系列图形处理内核),所以大多数手机游戏都针对 PowerVR SGX 内核进行最佳化设计,而 Android 平台的游戏又大多移植自 iOS 平台,所以才会有使用者反应採用 PowerVR SGX 内核的 SAMSUNG 智慧型手机其游戏效果优于 HTC 同等级产品(採用 Qualcomm 处理晶片及 Adreno 内核),处理晶片运算频率只有 550MHz 的 MOTO Droid(採用 TI OMAP 处理晶片及 PowerVR SGX 内核)运行游戏的速度却与 HTC Desire 不相上下等现象。
得益于在各领域强大的硬体性能,目前已有超过 300 款已发布的智慧型手持装置选择使用 Snapdragon 平台。(图片来源:Qualcomm 官方资料)
针对过去外界对 Qualcomm 处理晶片颇为诟病的「图形显示晶片性能较差,导致游戏性能不及对手」劣势,Qualcomm 也积极迎头赶上。Snapdragon S4 系列晶片首款产品:换用 Krait 新核心架构的处理晶片 MSM 8960 将整合最新一代 Adreno 225 图形处理内核。根据 Qualcomm 官方文件数据,Adreno 225 晶片的性能相当于 Adreno 205 的两倍,其图形处理能力应与 Apple iPad 2 採用的 PowerVR SGX543MP2 图形处理内核相当,不但运算频率提升到 400MHz、来自于台积电的 28 奈米等级晶圆製程工艺更有效提升了节能效果。目前所有 Adreno 2XX 系列的图形显示核心均採用 DirectX 9.0 格式,Qualcomm 表示未来将在适当的时机推出拥有专利、支援 DirectX 11(D3D11) 的图形核心,届时 Adreno 225 内核的 3D 图形显示性能又将更上一层楼。
随着硬体性能的不断提升,越来越多软体厂商也开始针对 Adreno 内核进行最佳化设计。由于 60% 以上的智慧型手机用户经常在手机上玩游戏,Qualcomm 也与包括 Electronic Arts Inc.、Gameloft Inc.、Glu Mobile Inc. 在内的众多主流智慧型手机游戏公司紧密合作以带来更好的游戏体验。2011 年 6 月问世的 GamePack 是专门提供给 Snapdragon 处理器的用户下载的精选游戏名单,包括 Tripwire Interactive 公司出品的《狂暴天球》(The Ball)、NAMCO BANDAI Games 出品的经典游戏《小蜜蜂》(GALAGA)30 週年特别版等大作都在名单之中,使用者还可藉由 Snapdragon Game Command 应用软体更方便下载所喜爱的游戏。

2011 年 6 月问世的 GamePack 是专门提供给 Snapdragon 处理器的用户下载的精选游戏名单,目前已经包括许多闻名的游戏大作。(图片来源:Qualcomm 官网)
不仅是中高阶智慧型手机所使用的处理器,Qualcomm 也在潜力不可小觑的入门级智慧型手机所使用的处理器市场努力耕耘,市场调查机构预估 2009 年至 2014 年之间,中阶及入门级智慧型手机的年出货量将增加 9 倍之多,而这些产品大多选择使用着名的 Qualcomm MSM 722X 系列晶片,明年 Qualcomm 与台湾厂商 MTK 联发科将在入门级智慧型手机用处理器市场展开激烈竞争,笔者也将在日后专门撰文进行仔细分析。

不仅是中高阶智慧型手机所使用的处理器,Qualcomm 也在潜力不可小觑的入门级智慧型手机所使用的处理器市场努力耕耘,包括推出主打轻省应用的 Brew 作业系统。(图片来源:Qualcomm 官方资料)
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手机王2011年智慧型手机市场回顾sciroccopilota 于 7/18/2012 7:28:27 PM修改文章内容
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