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基于OMAP3处理器平台的MID解决方案

来源:    作者:     发布时间:2015-06-03 19:48:46     点击数:

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与之相反,TI的OMAP3平台在单个器件上集成了所有处理器、加速器、存储器控制器以及系统外设,封装面积仅为144平方毫米,与Centrino Atom相比,OMAP3的芯片空间节省了75%以上。此外[1],基于OMAP3平台的器件支持“层叠封装”(PoP)垂直堆栈的存储器,从而无需使用附加的板级空间,而Atom的产品则做不到这一点。当添加电源管理与垂直堆栈的存储器以形成完整的电路板时,基于OMAP3平台的设计与功能相当的Atom系统相比,所需组件板级空间可节省80%以上[2]。使用OMAP3所节省的总体PCB面积甚至更达惊人的90%[3]。


工艺节点制造技术的重要意义


处理器设计对整体系统的成功至关重要。相对于以前的x86处理器,Intel Atom CPU确实实现了几项改进。值得注意的是,Atom采用45纳米的CMOS工艺制造可实现更小的裸片面积,且与前代产品相比,功耗更低。不过,单从工艺节点来评判产品可能并不准确,因为Atom功耗的降低并不是通过工艺进步,而是通过牺牲性能才实现的。若计算每次循环的工作效率,Atom的性能远低于之前的处理器,在相同频率下大约只提供前代处理器50%的性能。例如,一款1.6GHz的Atom处理器的性能约相当于较早的800MHz Pentium M处理器[4]。因此,即便同样是英特尔器件,也不能教条地通过时钟速度来判断性能高低。


此外,由于Intel以前一直为PC而不是移动设备开发处理器,因此,相对于TI专为移动领域优化的65纳米工艺技术,Intel的45纳米工艺在性能功耗比方面并不占优。就裸片大小而言,Atom尽管采用了45纳米工艺,但面积仍然是OMAP3器件节能灯电感器中Cortex-A8处理器的两倍。


功耗优势


对MID的重要要求之一是单次充电即可整天平稳工作而不会影响性能。相对于PC,移动手持终端更应该满足这个要求。由于MID不需要台式计算机那么高的性能,因此Atom CPU在确保提供较高电源效率的情况下,性能有所下降或许是可以接受的。根据Intel提供的数据,Atom CPU本身在频率为800MHz时的最高热设计功耗(TDP)为0.65W,在频率为1.86GHz时为2.4W[5]。但是,由于MID系统特有的图形与多媒体处理仍然是在采用130纳米工艺制造的系统芯片组中进行的,因此Atom双芯片解决方案的功耗极高:800MHz时为2.95W,1.8GHz时高达4.7W。相比之下,集成OMAP3解决方案即便在频率为800MHz时的最高功耗也仅为750mW,相当于双芯片Atom解决方案的1/4。由于TI解决方案的系统其它部分的功耗基本与此相同,因此其针对Web浏览与视频播放的电池使用寿命可延长2至3倍[6]。


不过,工作状态仅是其中的一部分因素。Atom CPU本身在深度睡眠模式下就会消耗移动设备的大量电源,约为80~100mW,相比之下,整个OMAP3平台仅为0.1mW[7]。在多数使用情形下,Atom CPU睡眠模式下的功耗便达到了足以使OMAP3产品处于正常工作模式所需的功耗。总体说来,OMAP3处理器待机情况下的电源效率是双芯片Atom解决方案的50倍,这主要归功于一体成型电感架构内置的TI移动工艺创新以及SmartReflex电源与性能技术。


如果综合考虑工作模式和待机模式下电流的消耗情况,结果就显而易见了。Intel指出,假设处理器80%的时间处于深度睡眠模式,1%的时间以最高速度运行,则频率为800MHz时平均功耗为160mW[8]。在相同条件下,OMAP3 Cortex-A的功耗仅为25mW,即约为Atom解决方案的15%[9]。就工作时间而言,基于OMAP3平台的系统毋需充电就能持续工作一整天。在不使用系统的情况下,基于OMAP3平台的系统一次充电即可持续待机一周乃至更长时间,大大优于其他同类竞争解决方案。


不同类型电池的表现情况证明了上述两种解决方案的功耗水平差异。Atom面向MID的参照设计和规范均建立在3,000mAh电池的基础之上,而基于ARM的MID设计一般使用1,400mAh的电池[10]。采用Atom设计的Nettop产品对电池的要求甚至更高,需为50Wh[11]。由于电池的尺寸和重量与电量成正比,因此采用OMAP3处理器的MID就显得非常小巧轻便。


当前就绪的MID解决方案


TI在不断改进OMAP平台,Intel的发展战略同样也强调在后续几代Atom解决方案中进一步提高芯片组的集成度。目前,MID制造商可用的唯一x86技术就是双芯片Atom解决方案,但这种解决方案占用面积大、价格昂贵,而且功耗非常高。与其它Intel处理器相比,这种解决方案的CPU在某些方面可能电感器厂家性能不错,但我们认为,这种CPU和双芯片解决方案均不能完全满足MID市场对减少空间占用、降低功耗和成本的需求。1

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