ot;display: block;">AMD公司和Intel公司正在迅速提升各自的系統(tǒng)級芯片(SoC)能力,以期在此基礎(chǔ)上開發(fā)新產(chǎn)品和新工藝。雖然兩家公司仍將繼續(xù)設(shè)計高端定制微處理器,但是其競爭力的持續(xù)增強將取決于他們究竟能利用可重用內(nèi)核做出怎樣的芯片？
就在上個季度,Intel公司正式成立了由Gadi Singer領(lǐng)導(dǎo)的SoC推進小組,Singer曾在Intel領(lǐng)導(dǎo)過許多大型項目,還身兼Intel公司設(shè)計自動化軟件部門領(lǐng)導(dǎo)人。與之相比,AMD公司或許擁有少許領(lǐng)先優(yōu)勢,該公司宣稱其在三年前就開始研究旨在復(fù)用的內(nèi)核和設(shè)計流程。
兩大公司如此看重SoC,原因在于大功率CPU正在向多核處理器轉(zhuǎn)變。除此外,二者還在傳統(tǒng)PC市場之外尋找機會,其中不乏各種消費類市場。
“每個主元素要想向前發(fā)展,就必須尋找使其復(fù)用的途徑。”成功領(lǐng)導(dǎo)Intel開發(fā)奔騰、Itanium和蜂窩處理器的Singer表示,“我們的新小組正在定義實例、流程和架構(gòu),它們將實現(xiàn)所有Intel產(chǎn)品的即插即用。”
Intel公司沒有透露該小組的正式成員數(shù)量或預(yù)算,但表示小組的任務(wù)包括為硅片模塊和系統(tǒng)級封裝(SiP)器件定義互連和測試標(biāo)準(zhǔn)。Singer和其它成員認為,對于一個在實現(xiàn)頂級性能電路層方面有長期定制設(shè)計傳統(tǒng)的公司來說,向SoC轉(zhuǎn)移并不容易。
“開發(fā)高度模塊化的產(chǎn)品需要付出更多努力,有時會與一個項目中的其它目標(biāo)相沖突,因此我們在這方面有一些延遲。”Singer說道,“但這個額外的努力非常值得去投入。展望未來,擁有SoC功能將成為我們競爭能力的一部分。”
Intel透露,目前該公司至少有4款SoC是針對傳統(tǒng)PC市場之外的系統(tǒng)而開發(fā)的,它們分別是:瞄準(zhǔn)存儲網(wǎng)絡(luò)的Tolapai；面向手持終端的Silverthorne；用于高端可視化系統(tǒng)的Larabee；用于有線消費設(shè)備的Canmore。每個芯片的使用情況還都只是呈現(xiàn)了冰山一角。
“我們這個小組的主要任務(wù)是開發(fā)一系列交流供電的SoC,以及諸如解調(diào)器和調(diào)諧器等外圍芯片。”Intel公司消費電子部門總經(jīng)理Bill Leszinske表示。
Leszinske是在兩年前,即Intel公司進行重組決定放棄設(shè)計微顯示器芯片時加入該部門的。去年4月,該部門發(fā)布了其首款產(chǎn)品——基于Xscale的CPU,面向機頂盒應(yīng)用。現(xiàn)在,臺灣中華電信已經(jīng)開始使用該款芯片。除了基于X86的Canmore外,該部門還在協(xié)助設(shè)計用于打印機的雙芯片版Tolapai。
“Intel在SoC方法學(xué)上明顯扮演著追隨者的角色。”市場研究公司Gartner的半導(dǎo)體研究副總裁Bryan Lewis指出,“改變設(shè)計文化非常困難,因此Intel不得不砍掉這個項目。他們要與TI、意法微電子和IBM等許多公司競爭,而這些公司十分了解SoC技術(shù)。”
Intel公司的許多競爭對手都有過開發(fā)ASIC的歷史,這正是SoC技術(shù)誕生的市場。“Intel進出ASIC市場兩次了,這也正是其落后的原因所在。”Lewis指出。
圖1:AMD Bulldozer瞄準(zhǔn)PC和服務(wù)器應(yīng)用。
兩大公司的SoC進展
與此同時,“宿敵”AMD公司已經(jīng)在可復(fù)用X86內(nèi)核和SoC設(shè)計流程方面默默耕耘三年有余。“我到AMD時就有強烈的責(zé)任感,要看到SoC理念應(yīng)用到X86。”AMD公司高級職員Chuck Moore表示。他曾在IBM公司領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)過Power4。
Moore協(xié)助建立了出色的20人SoC中心,該中心專注于解決接口標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計流程等問題。他還領(lǐng)導(dǎo)AMD公司下一代X86內(nèi)核Bulldozer的設(shè)計,該內(nèi)核的目標(biāo)是能在各種PC處理器中得到復(fù)用。
“未來的構(gòu)想是面向多個市場的多種SoC產(chǎn)品。”Moore表示。
還有一個名為Bobcat的獨立內(nèi)核,使用對象是功耗能夠低至1W的消費類設(shè)備,目前AMD公司還沒有披露Bobcat產(chǎn)品的詳細計劃。
Intel公司的ultramobility小組也在開發(fā)類似的低功率X86內(nèi)核。Singer透露,Intel的內(nèi)部SoC設(shè)計師可以將它作為可復(fù)用內(nèi)核。
到目前為止,AMD已經(jīng)完成了SoC的地址、數(shù)據(jù)和控制接口定義,并且定義了寬帶高速鏈路,上面的協(xié)議也針對片上通信進行了優(yōu)化,Moore表示。
“向SoC發(fā)展是我們這個行業(yè)的必然趨勢。如果不采用SoC,開發(fā)成本將會急速上升。”Moore指出。
AMD即將推出的被稱作Griffin的集成式筆記本CPU,以及最近發(fā)布的四核服務(wù)器處理器Barcelona,就是SoC工作的前期成果,Moore指出。這是因為它們包含存儲控制器,以及多少來自其它設(shè)計的HyperTransport接口模塊。
展望未來,AMD在SoC發(fā)展道路上面臨兩大障礙。在市場方面,它需要為每個市場選擇集成不同的模塊,并且不會產(chǎn)生過多的單一針對性產(chǎn)品。
“SoC時代帶來了許多實現(xiàn)差異化的機會,但如何選擇正確機會卻是個技巧。”Moore說道,“SoC具有強大的功能,但如果誤用卻會適得其反。”
另外一個障礙是在技術(shù)方面,AMD必須找到橋接CPU內(nèi)核的方法,這些CPU內(nèi)核采用絕緣硅(SOI)工藝制造,而介質(zhì)模塊則由ATI技術(shù)事業(yè)部采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS制造。“將這兩種工藝融合在一起對我們來說是很大的挑戰(zhàn)。”Moore表示。
“據(jù)說,AMD和ATI已經(jīng)獲得了大量的知識產(chǎn)權(quán)(IP)。”Moore指出。他認為IP是2006年7月AMD-ATI并購案
的“主要推動力”之一。
Intel已經(jīng)開發(fā)了一個用于處理MPEG-2和解壓縮的模塊,并將其用在了去年上半年發(fā)布的機頂盒芯片中。作為Canmore設(shè)計的一部分,Intel正在更新這個模塊(有可能是其編碼部分)。大約在兩年前,Intel還收購了卓聯(lián)(Zarlink)半導(dǎo)體公司制造解調(diào)器和調(diào)諧器的部門。
“我們已經(jīng)制訂了多年的長期發(fā)展規(guī)劃,包括我們有什么IP、要開發(fā)什么IP、要在什么地方與合作伙伴就IP開展合作等。”Intel公司消費電子部門的Leszinske透露。
Intel公司目前還沒有開發(fā)出可綜合的軟X86宏內(nèi)核。但這種情況在一年左右后就會有所改變。作為一項研究項目,一批Intel的研發(fā)工程師們從非常簡單的內(nèi)部研究用CPU內(nèi)核起步,目前正在開發(fā)可綜合的X86內(nèi)核以及基于其的SoC。該項目預(yù)計要花一年的時間。
“我有個觀點,即在未來5到8年間,綜合后的設(shè)計將不要求任何面積或性能上的犧牲。”Intel公司電路研究實驗室高級研究員兼總監(jiān)Shekhar Borkar表示,“如果這個觀點正確的話,今后每個人開發(fā)的對象都將是SoC。”。
這里,他談到了源自最近VLSI研討會上的一篇論文,在這篇文章中,東芝公司報告了綜合后的IBM Cell處理器,它具有相同的性能,但面積節(jié)省了約30%。
與此同時,Intel和AMD公司正在努力開發(fā)先進的片上互連和設(shè)計工具。
Intel公司將在選用的協(xié)處理器組和芯片組中,采用所謂的快速路徑互連(QPI)技術(shù)作為其主要的相關(guān)互連手段,這種技術(shù)將首次用于明年推出的Nehalem處理器。Intel還在開發(fā)Geneseo技術(shù),并將它作為PCI Express 3.0的替代方案,用于鏈接CPU和所有其它內(nèi)部與外部設(shè)備。
而AMD使用的是HyperTransport的相關(guān)性和非相關(guān)性版本。但這兩種互連和Intel正在使用的兩種互聯(lián)技術(shù)的邊界定義將逐漸模糊,AMD的Moore指出。
“這兩對標(biāo)準(zhǔn)如何開始合并將是個很有趣的問題。”他說,并建議采用能為多目的服務(wù)的多協(xié)議鏈接。
“另外,下一代HyperTransport除了緊密互連外還有更具意義的協(xié)議擴展,” Moore補充道,“不用再通過存儲器進行通信和同步,器件的鏈接方式將更加優(yōu)化。”
至于軟件設(shè)計工具,AMD公司最早的K8 Opteron芯片使用的流程將向兩個方向發(fā)展。一種流程針對全定制設(shè)計,用于像Bulldozer這樣的內(nèi)核；另一種流程針對SoC,可以導(dǎo)入公司內(nèi)部使用的其它ASIC流程中的模塊。
AMD每年都要對其EDA工具進行重新評估,但目前為止主要針對的是其主要的供應(yīng)商。目前ADM公司不再自己開發(fā)新工具,而是支持現(xiàn)有工具中新的抽象等級和層次結(jié)構(gòu)。
“工具和EDA供應(yīng)商的持續(xù)性是很有價值的,但我們不會讓它束縛我們采取新的措施來獲得更好的短期成果和長期潛能。”Moore表示。
“而Intel公司正在努力正努力鞏固面向SoC的多種工具流程,使其成為一個統(tǒng)一的SoC流程,這一過程可能要花兩年的時間。”Singer認為,“你無法對已經(jīng)在進行中的產(chǎn)品施加太多影響,但你可以對新產(chǎn)品施加更多影響。”
“Intel的傳統(tǒng)是創(chuàng)建大量自己的設(shè)計工具,但我們準(zhǔn)備使用更多的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)工具。”Leszinske補充道。
作者: 麥利
