主页(http://www.cnwulian.net):物联网主控芯片6大架构分析 谁能独当一面
中兴事件引起了全球的轰动,大家的目光聚集在服务器、计算机、存储底层芯片技术缺乏之上。紫光等国产芯片供应商股票应声上涨。
此次事件反应出了我国在芯片及其产业链上较为薄弱;毕竟PC时代,我们起步时间太晚。不过在随即到来的物联网(芯片)时代,我们还是有希望实现弯道超车的。物联网芯片作为万物互联的重要部分之一,包含安全芯片、移动支付芯片、通讯射频芯片和身份识别类芯片等芯片产业,预计2020年我国物联网规模将达1.5万亿。接下来本篇文章主要介绍物联网主控芯片的几种架构。
国内外巨头纷纷布局物联网芯片
物联网光明的市场前景和尚未定型的IoT主控芯片架构市场,引得国内外巨头纷纷发力,抢占制高点。
国外方面,英特尔早在2014年便发布基于x86的名为爱迪生(Edison)芯片,紧接着2015年推出基于x86的居里(Curie)芯片;高通自然也不甘停滞于移动领域,于2016年首发基于自己Krait300架构骁龙600E和410E物联网芯片,Krait300架构是基于ARM V7 指令集的,性能介于ARM设计的A9、A15架构之间;三星也于2015年便发布Artik1、5、10三款物联网芯片,均基于ARM架构。此外,谷歌、AMD、英伟达等巨头也纷纷研发物联网芯片。
国内市场,联发科在2015年便推出基于ARM v7架构物联网芯片MT2503,已广泛用于共享单车领域,并于今年与微软达成协议,合作推出首款AzureSphere芯片MT3620;华为海思于2016年9月推出首款正式商用物联网芯片,其Boudica 120、150芯片也于2017年下半年大规模出货,均基于ARM架构;此外,中芯国际、华虹宏力、台积电、展讯、华润微、联芯科技等厂商也纷纷布局物联网芯片市场。
物联网芯片架构
万物互联的前提是智能终端设备与传感器的连接,其应用场景和特性使得物联网芯片偏向低功耗和高整合度,低功耗使得开发人员能够为功耗受限设备增添功能,同时保持芯片尺寸,扩大应用可能性。添加高集成度的元件可实现芯片的即插即用,简化应用开发,方便设备更新换代,便于产品快速推向市场。
由于物联网应用特点和场景需求,高效、精简的指令集和低功耗的芯片是更好的选择。因此究竟什么架构会是适合物联网专用芯片呢?
ARM架构
随着智能手机的发展,ARM构架在这几年算是大放异彩,ARM是RISC微处理器的代表作之一,最大的特点在于节能,广泛的在嵌入式系统设计中被使用,甚至很多人心中默认的物联网芯片就是ARM构架。
目前市面上芯片架构主要以x86和ARM为主。相比基于复杂指令集的x86架构,ARM架构由于采用精简指令集,其芯片更为精简、功耗更低,而物联网的特性和应用场景又要求其使用的芯片必须考虑功耗和集成度,这使得基于ARM架构的物联网芯片在万物互联的时代占据着先天优势。
事实也正是如此,如上文提到的高通600E和410E物联网芯片、华为Boudica 120和150物联网芯片以及三星Artik1、5、10三款物联网芯片,均基于ARM架构,联发科采用ARM v7架构的MT2503物联网芯片已广泛用于共享单车领域。
x86
面前市面上基于x86架构的物联网芯片恐怕只有英特尔一家,其2014年和2015年推出的Edison、Curie均基于x86架构。或许是意识到x86架构在物联网时代的无奈,英特尔后继针对物联网开发的芯片虽仍然基于x86架构,但在内部精简系统指令并对耗能问题进行控制,这样的做法也变相承认了x86架构在物联网时代走不通。
于是Intel宣布斥资167亿美元,以每股约54美元的价格收购全球第二大FPGA厂商Altera(阿尔特拉),这是Intel成立47年以来历史上规模最大的收购。本次Intel的收购对应的估值高达35倍,这在半导体领域已经非常罕见。
Intel收购Altera,主要基于三方面考虑:
第一、IBM与全球第一大FPGA厂商Xilinx合作,主攻大数据和云计算方向,这引起Intel的巨大担忧。Intel已经在移动处理器落后,大数据和云计算领域不能再落后。Intel此次与Altera合作,将开放Intel处理器的内部接口,形成CPU+FPGA的组合模式。其中FPGA用于整形计算,cpu进行浮点计算和调度,此组合的拥有更高的单位功耗性能和更低的时延。
第二、IC设计和流片成本。随着半导体制程指数增长,FPGA在物联网领域将替代高价值、批量相对较小(5万片以下)、多通道计算的专用设备替代ASIC。同时,FPGA开发周期比ASIC短50%,可以用来快速抢占市场
第三、Intel收购Altera其实是看好物联网领域的机会。之前FPGA的主要作用之一是用于原型设计,先用FPGA做功能验证然后用ASIC流片,是为了在节约成本的情况下更好的设计ASIC。但是随着FPGA自身的性能、能力与可实现逻辑的复杂度的不断提升,现在FPGA在高性能、多通道计算领域可以直接代替一些部分分ASIC和和DSP来使用,主要原因三点:并行运算、硬件结构可变、运行中可以更改。
FPGA