采用big.LITTLE架構(gòu)的移動(dòng)處理器系統(tǒng)單芯片（SoC）將全數(shù)出籠。隨著移動(dòng)裝置對(duì)效能與功耗表現(xiàn)的要求愈來(lái)愈嚴(yán)格，包括聯(lián)發(fā)科、三星 （Samsung）及瑞薩移動(dòng)（Renesas Mobile）等處理器業(yè)者，均陸續(xù)改用安謀國(guó)際（ARM）提出的big.LITTLE大小核混搭架構(gòu)，開(kāi)發(fā)新一代多核心處理器，并將于今年大舉推出相關(guān)產(chǎn)品，搶占高階智能手機(jī)市場(chǎng)。

　　此外，手機(jī)內(nèi)部處理器、電源管理芯片（PMIC）及觸控IC正加速整合，單靠半導(dǎo)體制程演進(jìn)已漸不敷IC設(shè)計(jì)商大幅微縮芯片體積，并降低成本的殷切需求，使半導(dǎo)體供應(yīng)鏈業(yè)者競(jìng)相加重三維芯片（3D IC）研發(fā)投資，以配合先進(jìn)制程的導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)更高整合度的芯片解決方案。

　　搶進(jìn)高階智能手機(jī)　big.LITTLE處理器一馬當(dāng)先

　　ARM移動(dòng)通訊暨數(shù)位家庭行銷經(jīng)理林修平表示，由于智能手機(jī)功能規(guī)格不斷升級(jí)，同時(shí)又要兼顧續(xù)航力，因此ARM遂跳脫舊有多核心處理器設(shè)計(jì)方式，進(jìn)一步推出big.LITTLE大小核心架構(gòu)，期針對(duì)不同效能需求的手機(jī)工作任務(wù)，以最佳的核心處理，進(jìn)而減輕系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。

　　big.LITTLE的概念與油電混合車（HEV）如出一轍，可隨時(shí)切換運(yùn)作模式，達(dá)成較佳的手機(jī)效能與功耗規(guī)格。如手機(jī)70%以上時(shí)間處于待機(jī)或輕載狀態(tài)，以低功耗核心處理就綽綽有余；至于需高度運(yùn)算的少數(shù)情境下，則以高效能核心拉高時(shí)脈?，F(xiàn)階段，big.LITTLE不僅已吸引近十家處理器大廠授權(quán)，包括三星、諾基亞（Nokia）及華為等手機(jī)品牌廠亦已計(jì)劃在新產(chǎn)品中導(dǎo)入，足見(jiàn)此一創(chuàng)新SoC架構(gòu)已成為移動(dòng)裝置供應(yīng)鏈業(yè)者的布局重點(diǎn)。

　　除手機(jī)、平板芯片業(yè)者逐漸往big.LITTLE架構(gòu)靠攏外，日本的電視SoC開(kāi)發(fā)商，以及ARM架構(gòu)伺服器芯片供應(yīng)商均已研擬導(dǎo)入big.LITTLE方案，從而減輕產(chǎn)品在低負(fù)載下的耗電量。

　　林修平指出，今年將是big.LITTLE多核心處理器的起飛元年，初期將鎖定高階手機(jī)，待明年芯片價(jià)格下滑后，即可望滲透至中高價(jià)位手機(jī)市場(chǎng)。未來(lái)1-2年big.LITTLE方案也將獲得更多應(yīng)用處理器開(kāi)發(fā)商青睞，并進(jìn)一步在平板裝置中擴(kuò)大影響力。

　　事實(shí)上，聯(lián)發(fā)科已計(jì)劃借重big.LITTLE技術(shù)，全力在平板市場(chǎng)開(kāi)疆辟土?？春闷桨迨袌?chǎng)成長(zhǎng)潛力，聯(lián)發(fā)科去年下半年即開(kāi)始擴(kuò)大投資平板芯片研發(fā)，并于今年初陸續(xù)取得宏碁等品牌廠訂單，表現(xiàn)亮眼；今年第三季則將再祭出兩款28奈米（nm）四核心處理器--MT6582及MT8135，其中一款即采用big.LITTLE架構(gòu)。

　　擴(kuò)張平板市占　聯(lián)發(fā)科力推大小核AP

　　聯(lián)發(fā)科總經(jīng)理謝清江表示，聯(lián)發(fā)科目前在平板晶片市場(chǎng)的表現(xiàn)較去年底預(yù)期好很多，且今年下半年還會(huì)有兩款新產(chǎn)品問(wèn)世，有助持續(xù)擴(kuò)大滲透率，因此該公司近期已將2013年全年平板晶片出貨目標(biāo)，由塬先的五百萬(wàn)到一千萬(wàn)顆大幅上調(diào)至一千萬(wàn)到一千五百萬(wàn)顆；并將祭出多元客戶的市場(chǎng)發(fā)展策略，積極拉攏行動(dòng)裝置、個(gè)人電腦（PC）品牌廠及資訊服務(wù)商（如電子書）。

　　謝清江強(qiáng)調(diào)，新一代內(nèi)建四核心ARM Cortex-A7的MT6582將于今年第三季底量產(chǎn)，并導(dǎo)入28納米制程。同時(shí)，聯(lián)發(fā)科亦正如火如荼開(kāi)發(fā)big.LITTLE大小核SoC-- MT8135，將整合兩顆高效能Cortex-A15和兩顆低功耗Cortex-A7核心的混合設(shè)計(jì)方式，以滿足高階平板應(yīng)用須兼顧芯片效能、尺寸與功耗的要求。目前該方案已開(kāi)始提供品牌客戶樣品，預(yù)計(jì)于第三季小量量產(chǎn)。

　　顯而易見(jiàn)，聯(lián)發(fā)科去年底以四核手機(jī)處理器平臺(tái)跨足平板市場(chǎng)，甚至加碼推出平板專用的四核心應(yīng)用處理器都只是小試身手，今年下半年兩款更先進(jìn)的平板芯片才將真正火力全開(kāi)。目前該公司平板芯片已有50%以上的比重是出貨予品牌大廠，且市占率正持續(xù)飆高；下半年兩款性價(jià)比更出色的新產(chǎn)品出爐后，可望吸引更多品牌、資訊服務(wù)甚至白牌業(yè)者青睞。

　　謝清江指出，年底旗下首款LTE多頻多模芯片也將問(wèn)世，將搭配四核心應(yīng)用處理器，協(xié)助客戶的新產(chǎn)品升級(jí)4G規(guī)格。2014年則將再發(fā)布整合應(yīng)用處理器與LTE基頻處理器的四核心SoC。

　　因應(yīng)IC設(shè)計(jì)業(yè)者對(duì)big.LITTLE架構(gòu)的需求，林修平強(qiáng)調(diào)，從Cortex-A7/A15以后，ARM未來(lái)的處理器核心都會(huì)以支援 big.LITTLE為主要考量；同時(shí)將投資更多軟硬體開(kāi)發(fā)資源，加速下一代big.LITTLE方案問(wèn)世。其中，三維（3D）電晶體或3D IC設(shè)計(jì)將是后續(xù)重要發(fā)展方向，目前ARM已與臺(tái)積電、多家芯片商共同研發(fā)16奈米鰭式電晶體（FinFET），以及立體芯片堆疊制程。

　　手機(jī)芯片瘋整合　3D IC非玩不可

　　平價(jià)高規(guī)智能手機(jī)興起，加速驅(qū)動(dòng)內(nèi)部芯片整合與制程演進(jìn)；然而，20奈米以下制程研發(fā)成本極高，但所帶來(lái)的尺寸與功耗縮減效益卻相對(duì)有限，因此半導(dǎo)體廠已同步展開(kāi)3D IC開(kāi)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)更高的芯片整合度，其中，三星已率先宣布將于明年量產(chǎn)。

　　拓墣產(chǎn)業(yè)研究所半導(dǎo)體中心研究員蔡宗廷表示，2013-2015年手機(jī)內(nèi)部芯片將以應(yīng)用處理器為核心不斷向外整并，并導(dǎo)入20納米以下先進(jìn)制程，包括基頻處理器、聯(lián)網(wǎng)模組及射頻（RF）收發(fā)器均將合而為一。此外，電源、影音和觸控IC也將逐步整合成SoC；而各種微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）感測(cè)器則透過(guò)封裝技術(shù)組成感測(cè)器集線器（Sensor Hub），屆時(shí)手機(jī)內(nèi)部標(biāo)配芯片將從2012年的十二顆，迅速縮減至六顆左右（表1）。

　　

　　眾所皆知，提高芯片整合度的關(guān)鍵在于制程微縮，然而，晶圓廠從28納米跨入20納米后，因面臨半導(dǎo)體材料物理特性極限，以及巨額的設(shè)備投資，閘極制作成本卻僅能下降3.34%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后前幾代10.33%的水準(zhǔn)；而面積也只縮減28%，不如先前每一代演進(jìn)大多能達(dá)到40%的改善；種種因素將導(dǎo)致20納米約當(dāng)八寸晶圓價(jià)格飆漲35.42%。

　　隨著制程微縮的投資報(bào)酬率逐漸失衡，半導(dǎo)體廠遂轉(zhuǎn)攻3D IC。2013年新加坡國(guó)際半導(dǎo)體展（SEMICON Singapore）中，三星、高通（Qualcomm）均揭曉新一代Wide I/O記憶體加邏輯芯片的立體堆疊設(shè)計(jì)，前者因同時(shí)擁有記憶體與應(yīng)用處理器技術(shù)，更一馬當(dāng)先宣布將于2014年投產(chǎn)。

　　對(duì)封測(cè)業(yè)者而言，3D IC更將是鞏固未來(lái)營(yíng)收的重要武器。蔡宗廷分析，一旦手機(jī)標(biāo)配芯片的封裝需求砍半，將大幅影響封測(cè)廠營(yíng)收來(lái)源，因而刺激硅品和星科金朋（STATS ChipPAC），積極布局技術(shù)含量及毛利較高的3D IC封裝技術(shù)，包括晶片面對(duì)面堆疊（F2F Stacking）、2.5D硅中介層（Interposer）等。

　　除封測(cè)廠外，臺(tái)積電也全力沖刺CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）制程商用，吸引設(shè)備廠加緊部署新方案。蔡宗廷透露，3D IC須進(jìn)行硅穿孔（TSV），流程相當(dāng)耗時(shí)，導(dǎo)致成本高昂；為此，東京威力科創(chuàng)（Tokyo Electron）近期已發(fā)布一套新流程，并透過(guò)改良蝕刻（Etching）、清洗（Cleaning）和內(nèi)埋（Liner）設(shè)備，節(jié)省晶圓阻擋層 （Barrier）、化學(xué)機(jī)械研磨（CMP）的制作時(shí)程，讓3D IC晶圓生產(chǎn)加快一倍。同時(shí)，由于臺(tái)積電正逐漸增加在地採(cǎi)購(gòu)比重，因此臺(tái)商弘塑也已投入研發(fā)3D IC蝕刻設(shè)備，積極爭(zhēng)取訂單。

　　蔡宗廷強(qiáng)調(diào)，移動(dòng)裝置平價(jià)高規(guī)的發(fā)展勢(shì)不可當(dāng)，以蘋果（Apple）為例，從2010年推出售價(jià)650美元的iPhone 4以來(lái)，下兩代產(chǎn)品價(jià)位均維持同樣水準(zhǔn)，但顯示面板、處理器和記憶體等硬體規(guī)格卻大幅躍進(jìn)；同樣的狀況也發(fā)生在其他Android手機(jī)品牌上，因而加重芯片商產(chǎn)品整合度、生產(chǎn)成本壓力。



　　解讀BIG.Little技術(shù)：ARM為何選擇八核處理器？

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，多核心處理器一直被認(rèn)為是電池續(xù)航時(shí)間的殺手，但ARM基于BIG.Little技術(shù)的八核處理器顛覆了這一觀點(diǎn)，該處理器性能更高同時(shí)更加省電，這表明處理器多核化似乎是一個(gè)正確的選擇。

　　高性能VS低能耗

　　普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為，多核處理器是電池續(xù)航時(shí)間的殺手，因此究竟是選擇高性能設(shè)備還是選擇低能耗設(shè)備，許多用戶都會(huì)猶豫不決。但ARM首席戰(zhàn)略家最近接受采訪時(shí)表示，上述觀點(diǎn)并不正確，該公司基于BIG.Little技術(shù)的全新八核處理器實(shí)際上更加省電。

　 　在選購(gòu)PC的時(shí)候，你確定自己“需要”四核處理器么？或者，你是否曾經(jīng)考慮過(guò)購(gòu)買一臺(tái)搭載八核處理器的Windows PC 呢？在PC行業(yè)，多核技術(shù)的誕生用了超過(guò)10年時(shí)間，但在移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域，進(jìn)入多核處理器時(shí)代只用了3年時(shí)間。2010年，首款搭載雙核處理器的設(shè)備面世， 而在三星最近推出的國(guó)際板Galaxy S4中，其處理器高達(dá)八核心。但我們必須思考，移動(dòng)設(shè)備真有必要使用這么強(qiáng)大的處理器么？這是否只是一場(chǎng)作秀？

　 　許多人能想到其中的關(guān)鍵，畢竟更多內(nèi)核也就意味著更高的能耗。對(duì)智能手機(jī)來(lái)說(shuō)，當(dāng)采用雙核、四核甚至八核處理器時(shí)，其對(duì)電池的續(xù)航要求將明顯增高。和臺(tái) 式PC不一樣，如果手機(jī)在充足電的情況下仍然無(wú)法使用一天時(shí)間，那么其對(duì)用戶的吸引力也將非常有限。按照傳統(tǒng)的觀點(diǎn)，計(jì)算機(jī)的CPU越強(qiáng)、內(nèi)核越多，電池 續(xù)航時(shí)間就表現(xiàn)越差，設(shè)備的發(fā)熱程度也越高。智能手機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常緊湊，因此電池同時(shí)為無(wú)線連接、顯示屏、多核處理器供電，要確保續(xù)航時(shí)間就非常困難了。

　　BIG.Little技術(shù)

　　基于這一原因，當(dāng)業(yè)界推出移動(dòng)芯片內(nèi)核數(shù)量再次翻倍時(shí)，其實(shí)用價(jià)值也遭到了多方質(zhì)疑。但在ARM采訪時(shí)，該公司首席戰(zhàn)略家明確表示，ARM最新的八核處理器不僅能完美運(yùn)行，并且在性能及能耗方面也有了明顯提升。

　　ARM高管表示，與該公司此前推出的Cortex處理器相比，基于全新技術(shù)的八核處理器更為高效。這意味著，采用八核心處理器的國(guó)際版Galaxy S4，其電池續(xù)航時(shí)間將明顯優(yōu)于美國(guó)版。

　 　ARM首席移動(dòng)戰(zhàn)略家詹姆斯?布魯斯（James Bruce）指出，內(nèi)核的實(shí)際數(shù)量并不是其中的關(guān)鍵，更重要的是它們?cè)谥悄苁謾C(jī)中的使用和優(yōu)化方式。他說(shuō)：“采用最新技術(shù)的八核處理器，具有小核心和大核 心之分，這種設(shè)計(jì)能夠讓智能手機(jī)更加高效。在ARM，我們將這種技術(shù)稱為BIG.Little，這也是我們?cè)诖蛟煜乱淮幚砥鲿r(shí)關(guān)注的重點(diǎn)。”

　　big.LITTLE介紹

　　big.LITTLE 處理解決了當(dāng)今行業(yè)面臨的一個(gè)難題：如何創(chuàng)建既有高性能又有極佳節(jié)能效果的片上系統(tǒng) （SoC） 以延長(zhǎng)電池使用壽命。big.LITTLE 將 ARM Cortex-A15 MPCore? 處理器的性能與 Cortex-A7 處理器的節(jié)能效果結(jié)合在一起，使同一應(yīng)用程序軟件在二者之間無(wú)縫切換。 通過(guò)為每個(gè)任務(wù)選擇最佳處理器，big.LITTLE 可以使電池的使用壽命延長(zhǎng)高達(dá) 70%。

　　big.LITTLE 處理的設(shè)計(jì)旨在為適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)分配恰當(dāng)?shù)奶幚砥?。Cortex-A15 處理器是目前已開(kāi)發(fā)的性能最高的低功耗 ARM 處理器，而 Cortex-A7 處理器是目前已開(kāi)發(fā)的最節(jié)能的 ARM 應(yīng)用程序處理器。可以利用 Cortex-A15 處理器的性能來(lái)承擔(dān)繁重的工作負(fù)載，而 Cortex-A7 可以最有效地處理智能手機(jī)的大部分工作負(fù)載。這些操作包括操作系統(tǒng)活動(dòng)、用戶界面和其他持續(xù)運(yùn)行、始終連接的任務(wù)。

　　Big.Little 系統(tǒng)中兩個(gè)處理器之間高效無(wú)縫地切換工作負(fù)載是通過(guò)開(kāi)發(fā)高級(jí) ARM 系統(tǒng) IP 實(shí)現(xiàn)的，這樣可確保 Cortex-A15 和 Cortex-A7 處理器之間完全的高速緩存、I/O 的一致性。

　　AMBA? 4 ACE? 一致性擴(kuò)展、高速緩存一致性互連和中斷控制器提供整個(gè)系統(tǒng)的完全一致性，支持軟件和應(yīng)用程序持續(xù)無(wú)障礙而且不被用戶察覺(jué)地運(yùn)行，重新均衡任務(wù)以提供最佳的 big.LITTLE 用戶體驗(yàn)。

　　首款Big.Little結(jié)構(gòu)CPU

　　三星在CES 2013大會(huì)上發(fā)布了Exynos 5 Octa 八核移動(dòng)處理器，這款處理器也是采用Big.Little結(jié)構(gòu)的第一款CPU。

　 　三星 Exynos 5 Octa 八核芯片其實(shí)是由兩顆四核處理器封裝在一起。一顆 1.8GHz 的 Cortex-A15 架構(gòu)的四核處理器和一顆 1.2GHz Cortex-A7 架構(gòu)的四核處理器。據(jù)三星解釋，高性能的處理器將用來(lái)處理更加復(fù)雜的運(yùn)算，平時(shí)一般使用的時(shí)候則采用低性能的處理器，兩者可以根據(jù)使用情況不同進(jìn)行協(xié)同， 因此也能有效降低功耗。Exynos 5 Octa 采用了 28 納米的制作工藝，號(hào)稱功耗比市面上的四核處理器降低了 70%，但是性能卻提升了 2 倍之多。

?