半導(dǎo)體領(lǐng)域最吸引眼球的話題是什么？必須是英特爾和ARM的大PK，如果說(shuō)雙方在智能手機(jī)處理器和服務(wù)器處理器端的競(jìng)爭(zhēng)是各自在對(duì)方固有的陣地里撕開(kāi)一個(gè)缺口的話，那么嵌入式領(lǐng)域的較量，則是實(shí)打?qū)嵉囊粓?chǎng)曠日持久的戰(zhàn)爭(zhēng)。
2006 年的告別，讓英特爾雖然保留了X86的尊嚴(yán)卻在智能手機(jī)市場(chǎng)錯(cuò)過(guò)了太多的機(jī)會(huì)，智能手機(jī)的生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)很完善之后再用X86殺回去需要走的路不是兩三個(gè)五年能彌補(bǔ)的。而嵌入式系統(tǒng)則是英特爾多年從未放棄過(guò)的市場(chǎng)，并且一直有著自己的應(yīng)用空間和生態(tài)鏈伙伴，從起點(diǎn)上并沒(méi)有落后對(duì)手太多。
如果說(shuō)Atom是為了延續(xù)英特爾在嵌入式領(lǐng)域的既有市場(chǎng)，那么Quark則是真真正正向ARM宣戰(zhàn)的一款設(shè)計(jì)，這款曾經(jīng)命名為Clanton的設(shè)計(jì)從根本上就是一個(gè)基于X86架構(gòu)的模仿ARM商業(yè)模式的嫁接種子，為的是將來(lái)能孵化出一顆擊中ARM在嵌入式軟肋的銀色子彈！
最小的X86處理器Quark，至少?gòu)某叽缟嫌辛烁鶤RM產(chǎn)品PK的樣子
Quark：瞄準(zhǔn)ARM的子彈
首先來(lái)看看官方的介紹吧，英特爾? Quark? SoC X1000 是英特爾的功耗最低的安全 SoC，旨在將智能擴(kuò)展至網(wǎng)絡(luò)邊緣，并降低安全管理的物聯(lián)網(wǎng)端點(diǎn)設(shè)備的成本。此單核、單線程英特爾 Quark SoC X1000 專(zhuān)用于英特爾提供的最小內(nèi)核上，使其成為無(wú)風(fēng)扇和無(wú)頭設(shè)計(jì)中低成本、小外形、4 層主板的理想設(shè)計(jì)解決方案。位于 15 毫米 x 15 毫米封裝中的集成 I/O 接口、時(shí)鐘和穩(wěn)壓器簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，并通過(guò)最小化平臺(tái)所需要的外部組件減縮了BOM。
15 毫米 x 15 毫米，這個(gè)顛覆性的尺寸至少?gòu)耐庥^上擁有了不同其他英特爾產(chǎn)品面對(duì)ARM核產(chǎn)品時(shí)的優(yōu)勢(shì)，更重要的是，這是一顆SoC的尺寸，而在這個(gè)小小的尺寸小，跳動(dòng)著一顆強(qiáng)大的內(nèi)“芯”。
ARM&Intel技術(shù)對(duì)比：Quark的優(yōu)勢(shì)
不管是CISC還是RISC，不管是ARM架構(gòu)還是X86架構(gòu)，我們必須承認(rèn)的一點(diǎn)是，每個(gè)架構(gòu)都有自己的優(yōu)點(diǎn)所在，即使是已經(jīng)沒(méi)落的PPC和 68K，也不是完全的一無(wú)所長(zhǎng)。 英特爾在Quark產(chǎn)品定義過(guò)程中，就是在針對(duì)特定的應(yīng)用領(lǐng)域，彌補(bǔ)自己不足的同時(shí)盡可能將X86的技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)。
Quark瞄準(zhǔn)的是深度的嵌入式應(yīng)用，從性能上看，Quark在這個(gè)應(yīng)用中瞄準(zhǔn)的也是相對(duì)高端的群體。在基本的性能列表中，雖然英特爾并不那么希望突出X86的身份，我們看得出依然存在很多X86傳統(tǒng)的影子，比如典型的DDR3內(nèi)存支持以及PCIE2.0的支持等。
Quark 的基本性能中，有幾個(gè)是值得特別關(guān)注的，首先是主頻，400MHz的主頻對(duì)于深度嵌入式應(yīng)用，特別是絕大多數(shù)ARM核的MCU來(lái)說(shuō)，還是有比較明顯的性能 優(yōu)勢(shì)的，至少?gòu)囊恍?shí)際應(yīng)用中，Quark可以做簡(jiǎn)單的實(shí)時(shí)視頻處理，這給了Quark進(jìn)入更多MCU無(wú)法企及的應(yīng)用的可能。
16KB 的高速緩存看起來(lái)不算多，但是對(duì)這個(gè)級(jí)別的嵌入式應(yīng)用來(lái)說(shuō)也已經(jīng)足夠，畢竟可擴(kuò)展支持的最大內(nèi)存高達(dá)2GB，最大內(nèi)存帶寬1.6GB/s，這幾個(gè)數(shù)據(jù)可以 這么去總結(jié)，一般的ARM M4內(nèi)核的MCU是做不到這樣的內(nèi)存配置的，即使有從內(nèi)存上配置接近甚至超過(guò)的MCU，其價(jià)格也都是20+美元以上的水平，比Quark便宜的ARM核 MCU從內(nèi)存上確實(shí)不是玩慣了X86架構(gòu)的英特爾產(chǎn)品的對(duì)手。
還有一個(gè)特點(diǎn)也是延續(xù)了X86產(chǎn)品一貫的優(yōu)勢(shì)，就是豐富的I/O資源，這點(diǎn)也許在傳統(tǒng)的深度嵌入式應(yīng)用中，并不顯得多重要，但是對(duì)于一些新興的應(yīng)用 來(lái)說(shuō)，I/O資源豐富必然帶來(lái)的擴(kuò)展功能更為強(qiáng)大，而且，很多應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越模糊了嵌入式設(shè)計(jì)的不同層次結(jié)構(gòu)，這樣與其他層次應(yīng)用的親和力，更多的將體現(xiàn)在I/O資源的匹配度上。
基本性能
內(nèi)存與擴(kuò)展
豐富的I/O
技術(shù)指標(biāo)背后要點(diǎn)
在英特爾的規(guī)格定義中，Quark大概為英特爾最新的代號(hào)Sivermont的Atom處理器1/5大，而功耗僅為其1/10，當(dāng)然實(shí)際上可能會(huì)有一些差異，但這似乎體現(xiàn)了英特爾對(duì)Quark的基本定位。雖然第一代的Quark從整體的功耗上還沒(méi)有做到只有Atom的1/10，不過(guò)這應(yīng)該是英特爾未來(lái)下一代努力的方向，或者更直接點(diǎn)說(shuō)，Quark的定位將會(huì)在未來(lái)的幾年里主打1w以下功耗的處理器市場(chǎng)，1W對(duì)于一個(gè)400MHz的處理器來(lái)說(shuō)，對(duì)比現(xiàn)有的 ARM系MCU，在性能和功耗比上，就存在著抗衡的可能，至于那些現(xiàn)在覺(jué)得M4系列MCU有些吃力的應(yīng)用，其他處理器又功耗不太合適的應(yīng)用，Quark恰如其分的滿足了一切需求。
說(shuō)完功耗說(shuō)尺寸，現(xiàn)在我們看到的伽利略板子上的Quark尺寸是完全可以考慮放到一些可穿戴設(shè)備上的，這是Quark進(jìn)入可穿戴市場(chǎng)應(yīng)用的最基本要求。雖然對(duì)比MCU，Quark那15X15mm的尺寸比一般的M4系列MCU還是要大了不少，不過(guò)需要考慮的是X86架構(gòu)的集成功能單元不是ARM核 MCU能夠相比的，那么這點(diǎn)尺寸的差別就不是那么重要了。別忘了一個(gè)更需要注意的特性是，Quark是一顆SoC，那么其集成的功能單元就更多了，尺寸的區(qū)別就更可以忽略了。畢竟如果去對(duì)比性能更高的ARM的R系列甚至A系列，他們的尺寸比Quark還是要大一些了。尺寸的問(wèn)題中，還有一個(gè)是工藝，英特爾的半導(dǎo)體數(shù)字工藝無(wú)可挑剔，不過(guò)Quark還是選擇的32nm而不是22nm，也許一方面是英特爾的SoC技術(shù)還不算足夠成熟，另一方面，平面工藝似乎更 適合前期的Quark，如此多革命性的新元素堆積而成的新處理器，需要先平穩(wěn)的觀察其表現(xiàn)如何，相信以后的Quark會(huì)在工藝和功耗上具有很明顯的提升。 而現(xiàn)在絕大多數(shù)的MCU還是保持40nm工藝的水平。
應(yīng)該說(shuō)，看這些性能，不難發(fā)現(xiàn)英特爾對(duì)Quark的定位上頗具匠心，性能切入了ARM在M系列和R系列以及A系列之間的性能真空地帶，應(yīng)用瞄準(zhǔn)了高端深度嵌入式應(yīng)用，市場(chǎng)則應(yīng)該說(shuō)加入可穿戴這個(gè)新應(yīng)用的時(shí)機(jī)不算太晚，至少這些給了quark比手機(jī)處理器更多的成功的可能。但僅憑這些遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能動(dòng)搖 ARM日益擴(kuò)張的統(tǒng)治地位，因?yàn)锳RM最強(qiáng)的不是它的技術(shù)，而是它的商業(yè)模式和生態(tài)系統(tǒng)，或者說(shuō)得難聽(tīng)點(diǎn)，ARM就是靠著生態(tài)系統(tǒng)和商業(yè)模式強(qiáng)行打破 PPC和MIPS 以及68K等32位MCU架構(gòu)的百花齊放和諧局面，幾近一統(tǒng)江湖的。
Quark的機(jī)遇不僅僅局限于芯片本身
半導(dǎo)體的競(jìng)爭(zhēng)，早就不是產(chǎn)品本身的競(jìng)爭(zhēng)，而是生態(tài)系統(tǒng)之間的對(duì)抗。有時(shí)候，看到的未必就是全部，比如面對(duì)ARM和英特爾之間，看似是雙方楚河漢界間劍拔弩張，實(shí)際上英特爾多年來(lái)一直是ARM核的最大客戶之一。
ARM的成功，是一種商業(yè)模式和技術(shù)趨勢(shì)的完美融合的成功，但并不等于這種模式就是成功的唯一模式，至少在諸多IP授權(quán)廠商中，沒(méi)有任何人復(fù)制了ARM的輝煌。但這種商業(yè)模式依然可以加以借鑒并通向成功的，比如英特爾融會(huì)貫通之后推出的Quark。
Quark 作為一顆SoC處理器本身，具有諸多的創(chuàng)新性，比如最小的X86處理器，比如采用了簡(jiǎn)化的傳統(tǒng)架構(gòu)指令集，但相比于這些Quark的內(nèi)涵超出了單一半導(dǎo)體芯片的范疇，更讓人感興趣的是其可擴(kuò)展的特性，這不僅僅是模仿ARM的IP核授權(quán)，而是面對(duì)的是整個(gè)產(chǎn)業(yè)對(duì)半導(dǎo)體IC的全新需求。
如果Quark不可擴(kuò)展，那么其功耗和尺寸面對(duì)MCU或者M(jìn)PU，沒(méi)有太多的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)可言，即使英特爾為其營(yíng)造了一個(gè)龐大的生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)比ARM核的產(chǎn)品也看不出太多的亮點(diǎn)。但是在這里，我們不妨明確一個(gè)雙方最基本的區(qū)別，ARM面對(duì)的客戶，是Quark面對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，這句話的直接解釋可以是，Quark 借用ARM的商業(yè)模式來(lái)對(duì)抗ARM自己的客戶，這是Quark可擴(kuò)展的最直接意義。
個(gè)性化設(shè)計(jì)和定制化服務(wù)，這是整個(gè)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)鏈上越來(lái)越突出的主題，通用的平臺(tái)固然重要，但是強(qiáng)調(diào)硬件個(gè)性化的潮流已經(jīng)到來(lái)，千篇一律的ARM核帶來(lái)的不僅僅是半導(dǎo)體芯片的利潤(rùn)下滑和功能趨同，更在一定程度上扼殺了硬件差異化帶來(lái)的終端產(chǎn)品的差異化。
當(dāng)硬件的利潤(rùn)被擠壓得幾乎窒息之后，總會(huì)有那么一些清新的氧氣需要注入整個(gè)產(chǎn)業(yè)，來(lái)重新喚起這個(gè)產(chǎn)業(yè)的活力，正如蘋(píng)果用iPhone引領(lǐng)的并不是智能手機(jī)的浪潮，而是重新定義了個(gè)性化硬件價(jià)值。在傳統(tǒng)的嵌入式領(lǐng)域，通用這個(gè)詞正在從趨之若鶩變成避尤不及，而定制化和個(gè)性化的可擴(kuò)展的硬件才是當(dāng)紅小生，小米也好，錘子也罷，那些突出個(gè)性化的產(chǎn)品掀起的才是迎合這個(gè)時(shí)代的浪潮。
所以，Quark的誕生更多的是提供一個(gè)主處理平臺(tái)，一個(gè)基本的處理單元來(lái)做好處理的事情，其他的功能來(lái)交給客戶去自行定制開(kāi)發(fā)突出產(chǎn)品最終硬件特色的部分，這樣帶給最終產(chǎn)品的將是別人無(wú)法復(fù)制的個(gè)性化功能優(yōu)勢(shì)，而所有的主動(dòng)權(quán)，都交給了客戶，這點(diǎn)從商業(yè)模式上，給了客戶比ARM模式更大的自由度，對(duì)最終產(chǎn)品的影響也更直接。
對(duì)英特爾來(lái)說(shuō)，開(kāi)放Quark的架構(gòu)有自己的優(yōu)勢(shì)，也面臨一些迫切的挑戰(zhàn)。
首先，英特爾明確表示，Quark的設(shè)計(jì)是可合成的，可以通過(guò)擴(kuò)展點(diǎn)允許客戶將自己的功能模塊集成至Quark，例如，把有關(guān)加強(qiáng)通訊方面的指令模塊加進(jìn)來(lái)。對(duì)于很多整機(jī)和系統(tǒng)廠商來(lái)說(shuō)，這個(gè)意義是很積極的，不再需要被迫接受各種芯片內(nèi)的打包附加功能，也可以藉由處理器去控制很多原來(lái)無(wú)法直接通信的功能單元，說(shuō)到底，這個(gè)功能是在強(qiáng)調(diào)板級(jí)硬件的設(shè)計(jì)自由度最大化，雖然與現(xiàn)有的半導(dǎo)體集成思潮背道而馳，但是卻符合市場(chǎng)對(duì)電子產(chǎn)品硬件個(gè)性化需求的滿足。
Quark 的指令集也是可以授權(quán)的，但是這個(gè)上面的問(wèn)題卻值得商榷，因?yàn)楝F(xiàn)在還沒(méi)有哪個(gè)工廠敢說(shuō)自己的IC工藝比英特爾還優(yōu)秀，與其授權(quán)自己再去生產(chǎn)，為啥不直接買(mǎi)英特爾的呢？不過(guò)英特爾同樣把機(jī)會(huì)開(kāi)放給了代工廠，Quark選擇用32nm，就是為了讓客戶可以去代工廠尋找成熟的工藝自己加工，特別是一些半導(dǎo)體和系統(tǒng)集成的客戶，也許有自己的代工需求，也許希望更好的把Quark做集成，當(dāng)然其出發(fā)點(diǎn)看中的都是Quark相比ARM能夠給最終產(chǎn)品的硬件帶來(lái)的差異化。這部分的訂單，搶來(lái)的幾乎多數(shù)都是之前ARM的。
對(duì)Quark來(lái)說(shuō)，更現(xiàn)實(shí)的機(jī)遇在于裸片的提供?，F(xiàn)在越來(lái)越多電子產(chǎn)品的輕薄化趨勢(shì)，特別是可穿戴設(shè)備的特殊需求，讓裸片提供需求逐漸旺盛，裸片相比于封裝好的芯片，可以提供更大的自由度和靈活性，也能進(jìn)一步壓縮硬件空間和降低成本。提供裸片需要有比較好的工藝水平和可控的制造流程，而相比于其他的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，英特爾的工藝和制造技術(shù)不需懷疑，提供開(kāi)放的裸片恰恰是英特爾相比絕大多數(shù)ARM核產(chǎn)品企業(yè)最明顯的優(yōu)勢(shì)之一。
當(dāng)然，開(kāi)放性和授權(quán)模式都是需要長(zhǎng)期的經(jīng)營(yíng)去慢慢尋找機(jī)遇的，ARM在這條道路上也是摸索了10多年才成功的，而且隨著Quark的升級(jí)和技術(shù)革新，相信英特爾會(huì)讓其變得越來(lái)越開(kāi)放和越來(lái)越強(qiáng)大，成為市場(chǎng)上定制 化處理器的一個(gè)全新選擇。對(duì)英特爾來(lái)說(shuō)，在嵌入式領(lǐng)域里，缺少的不是一顆CPU，而是一個(gè)可以決定一條產(chǎn)業(yè)鏈和一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的處理器核心，這個(gè)核心就是 Quark，一個(gè)開(kāi)放而靈活的Quark。
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