下一代基帶芯片大戰(zhàn)開打

　　全球主要的電信晶片供應(yīng)商高通(Qualcomm)、DSP核心供應(yīng)商CEVA以及處理器核心業(yè)者ARM，均競(jìng)相迎接這一挑戰(zhàn)。三家公司均已開發(fā)出新的處理 器架構(gòu)，并搶先在今年的世界行動(dòng)通訊大會(huì)(MWC)之前發(fā)布。高通宣布Snapdragon X16、CEVA發(fā)表CEVA-X4，ARM則暢談其新款Cortex-R8。

　　高通新款數(shù)據(jù)機(jī)晶片在其Hexagon DSP核心中執(zhí)行密集的LTE協(xié)定和語(yǔ)音編解碼器(codec)，同時(shí)還采用ARM Cortex執(zhí)行Linux作業(yè)系統(tǒng)(OS)、IMS和IP堆疊。

　　挑戰(zhàn)何在?

　　那么，這些新的基頻數(shù)據(jù)機(jī)有何不同之處?

　　與 該技術(shù)有關(guān)的議題包括：增加載波聚合(CA)、將多重?zé)o線存取技術(shù)(Multi-RAT)整并于單一數(shù)據(jù)機(jī)、切換不同數(shù)據(jù)機(jī)時(shí)的低延遲作業(yè)、同步處理雙基 地臺(tái)以及伴隨VoLTE高品質(zhì)語(yǔ)音通話服務(wù)而來的復(fù)雜度等。根據(jù)CEVA，新的基頻據(jù)機(jī)必須能夠處理上述所有或更多的問題。

　　The Linley Group資深分析師Mike Demler呼吁為現(xiàn)有的數(shù)據(jù)機(jī)晶片架構(gòu)進(jìn)行“全面體檢”，“才能滿足LTE Advanced(LTE-A)與LTE-A Pro標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格的性能和功耗限制?！?/p>

　　因此，存在于高通、CEVA和ARM三方之間的競(jìng)賽，開始轉(zhuǎn)變成為針對(duì)處理器、硬體加速與DSP的全新戰(zhàn)場(chǎng)。

　　供應(yīng)商們正積極討論在Layer 1實(shí)體(PHY)控制器、Layer 2和layer 3處理之間增加的LTE基頻工作負(fù)載應(yīng)該如何進(jìn)行最佳化處理;以及應(yīng)該采用先進(jìn)的DSP核心、強(qiáng)化的處理器核心或是二者兼用的組合?

　　各據(jù)不同勢(shì)力范圍的每一家供應(yīng)商顯然有著不同的想法。

　　高通發(fā)表先進(jìn)的LTE數(shù)據(jù)機(jī)Snapdragon X16，用于支援LTE-A Pro Category 16高達(dá)1 Gbps傳輸速率的下行鏈路以及實(shí)現(xiàn)Category 13高達(dá)150Mbps的上傳速度。

　　高通最新Snapdragon X16支援高達(dá)1 Gbps的下載速度，號(hào)稱是行動(dòng)產(chǎn)業(yè)首款Gigabit級(jí)的LTE數(shù)據(jù)機(jī)

　　為了不讓高通專美于前，CEVA和ARM也發(fā)布自家最新設(shè)計(jì)的核心——分別是CEVA-X4與ARM Cortex-R8，他們表示最新的架構(gòu)已經(jīng)準(zhǔn)備好迎接LTE-A Pro數(shù)據(jù)機(jī)的挑戰(zhàn)了。不過，目前還沒有任何一款商用基頻晶片采用任一家IP供應(yīng)商的處理器核心。

　　因 應(yīng)LTE-A Pro數(shù)據(jù)機(jī)晶片日益增加的處理需求，兩家IP核心供應(yīng)商顯然采取了全然不同的發(fā)展重點(diǎn)。例如，CEVA以CEVA-X4更新其L1 PHY控制器。相反地，ARM則透過其最新設(shè)計(jì)的四核心Cortex-R8，專注于滿足針對(duì)Layer 2與L3軟體處理持續(xù)增加的需求。

　　Demler明確指出，Cortex-R8和CEVA-X4是兩種完全不同的核心。CEVA-X4用于PHY層控制，而ARM Cortex-R則否。他強(qiáng)調(diào)，“X4和R8可能在一款數(shù)據(jù)機(jī)應(yīng)用中共存，讓X4處理實(shí)體層，而Cortex-R則處理更高層級(jí)的控制功能?！?/p>

　　CEVA-X4與ARM Cortex-R8可能共存于下一代數(shù)據(jù)機(jī)晶片中?

　　遭遇瓶頸

　　CEVA行銷與企業(yè)發(fā)展副總裁Eran Briman指出，在詳細(xì)研究最新先進(jìn)基頻數(shù)據(jù)機(jī)的需求后，“我們發(fā)現(xiàn)PHY控制器在下一代基頻中的瓶頸。”

　　藉由為基頻應(yīng)用重新定義處理控制和資料平面的性能和能效，CEVA開發(fā)出全新的CEVA-X DSP架構(gòu)。

　　CEVA-X4是來自CEVA-X架構(gòu)的首款授權(quán)核心。雖然DSP一直是CEVA的強(qiáng)項(xiàng)，但Demler 認(rèn)為，CEVA-X4更像是“一款具有DSP功能的控制器。”

　　CEVA無(wú)線業(yè)務(wù)部業(yè)務(wù)開發(fā)總監(jiān)Emmanuel Gresset解釋，在CEVA-X4中增加的CEVA先進(jìn)DSP功能結(jié)合了控制層處理，以及“協(xié)同處理器和硬體加速的支援。”

　　他認(rèn)為CEVA-X4是一種“全新的處理器類型，它能在DSP與控制之間實(shí)現(xiàn)真正的平衡?！?/p>

　　Gresset 還指出，CEVA-X4的CoreMark/MHz基準(zhǔn)達(dá)到了4.0。CoreMark是專為嵌入式系統(tǒng)衡量CPU性能的基準(zhǔn)。Gresset說，這對(duì)于 CEVA來說是非常重要的，因?yàn)镃EVA-X4目前可說是“與ARM Cortex-R7/R8不相上下?！?/p>

　　新的CEVA-X4架構(gòu)充份結(jié)合控制器與DSP處理器，瞄準(zhǔn)手機(jī)、IoT裝置以及下一代5G基頻數(shù)據(jù)機(jī)等應(yīng)用

　　捍衛(wèi)L2/L3處理領(lǐng)域

　　ARM一直是智慧型手機(jī)市場(chǎng)中首屈一指的CPU核心供應(yīng)商。

　　ARM先進(jìn)技術(shù)行銷總監(jiān)Chris Turner解釋，“ARM Cortex-R7目前部署于大量3G/4G智慧型手機(jī)數(shù)據(jù)機(jī)中，Cortex-R4和Cortex-R5也用于ARM合作夥伴的數(shù)據(jù)機(jī)產(chǎn)品中?！?/p>

　　藉著Cortex-R8的推出，ARM計(jì)劃滿足對(duì)于協(xié)議軟體處理以及LTE-A Pro與第一代5G日益增加的需求。他并補(bǔ)充說，“我們期望看到新的基頻設(shè)計(jì)提升到采用Cortex-R8?！?/p>

　　值得注意的是，Cortex-R是為硬即時(shí)應(yīng)用而最佳化的，Turner因此稱Cortex-R8是“專為5G性能打造的唯一即時(shí)處理器?！?/p>

　　不過，奇怪的是，高通顯然并未在其新款Snapdragon X16數(shù)據(jù)機(jī)中采用ARM核心，反而改為部署自家的DSP來處理LTE-A Pro的工作負(fù)載。

　　ARM Cortex-R8和R7的最主要區(qū)別在于R8支援多達(dá)4顆超純量亂序執(zhí)行的核心。此外，ARM表示，R8還配備“高達(dá)每核心2MB緊密耦合記憶體”的更大容量。

　　隨著5G的資料傳輸速率大幅提升，Cortex-R8兼具低延遲、高效能與低功耗的優(yōu)勢(shì)，有助于打造支援LTE-A Pro和5G的數(shù)據(jù)機(jī)

　　針對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)晶片的其他部份，Turner坦承“實(shí)體層是十分復(fù)雜的工程，包括類比轉(zhuǎn)換、DSP進(jìn)行調(diào)變與解調(diào)、Turbo編碼、錯(cuò)誤檢查與加速加密，以及標(biāo)頭壓縮等。”

　　那么ARM Cortex-R系列核心如何與其連接?Turner說，“的確，有些技術(shù)可以從專業(yè)的IP供應(yīng)商授權(quán)取得，但他們通常還得進(jìn)行修改或配置，才能用于一家公司專有的數(shù)據(jù)機(jī)架構(gòu)?！?/p>

　　他補(bǔ)充說，“我們?cè)谶@些設(shè)計(jì)中看到ARM Cortex-R系列處理器出現(xiàn)在軟體接觸實(shí)體層(Layer-1)硬體之處，并根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，為管理與排程連接的所有軟體提供Layer-2與Layer-3處理。”

　　此外，他表示，ARM的處理器還可執(zhí)行Layer-1控制軟體，配置與管理連接至Layer-1硬體(包括DSP與本地化控制邏輯)的介面。

　　是否重疊?

　　然而，CEVA看這一競(jìng)爭(zhēng)格局的觀點(diǎn)略有不同。Gresset指出，ARM的Cortex-R7或R8在這方面的應(yīng)用，“缺少了DSP和系統(tǒng)控制?！彼忉屨f，這使得ARM難以擴(kuò)展Cortex-R在處理PHY控制器的角色。

　　Gresset還補(bǔ)充說，“相較于CEVA-X4采用VLIW/SIMD核心，ARM的R7/R8由于采用超純量亂序架構(gòu)，使得晶片尺寸較大，每核心也消耗更多功耗?！?。

　　因 此，Gresset 強(qiáng)調(diào)，CEVA雖然藉由增加更多硬體加速來捍衛(wèi)其于Layer 1 PHY控制器的地盤，同時(shí)也希望創(chuàng)造一個(gè)可提升至Layer-2與Layer-3處理的開始，盡管這一向是ARM占主導(dǎo)的領(lǐng)域。他將強(qiáng)大的DSP處理(高 達(dá)16GOP)、高效的控制器性能以及先進(jìn)的系統(tǒng)控制稱為“CEVA-X新架構(gòu)的三大支柱”。

　　另一方面，ARM則認(rèn)為，Cortex-R8的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于其“在4個(gè)一致的核心與介面擴(kuò)展數(shù)據(jù)機(jī)軟體”的能力。其目標(biāo)在于為密集的即時(shí)軟體工作負(fù)載“實(shí)現(xiàn)平行化，以及滿足LTE-A與LTE-A pro所需的性能與時(shí)機(jī)”。