ARM中国王骏超：智能手机平台及演进趋势

2012年7月25-26日，由深圳创意时代主办、中国通信学会支持的便携产品创新技术展在深圳会展中心3、4号馆正式召开。本届展会重点展示手机、平板的创新技术与供应链，包括显示技术、电源管理方案、无线技术、陀螺仪、新型传感器、主板方案、软件应用、元器件以及制造工艺设备。同期进行的移动技术开发大会中，来自各个领域的专家学者分别针对便携技术革新与发展趋势做出了主题演讲。以下为演讲实录。

ARM中国移动业务市场经理王骏超：王骏超：各位来宾上午好，我是ARM中国负责移动市场的王骏超，很感谢举办方能给我们一个机会跟各位交流智能终端平台的演进趋势。大家如果看90年代初，我们的PC和模拟制式大哥大手机的形态，到了今天21年之后采用ARM架构新的便携式智能终端进展到非常多样化的形态，而且在整个的制式和便携性上有很大提高。我们看21年来，整个移动市场发生了什么变化？首先50亿人通过ARM平台的手机达到互联。实际上我们可以看，其实在非洲国家的市场或电力没有覆盖到的地方，移动通讯已经覆盖到，而且用户可以用到手机。另外我们可以看到，因为我们今天在深圳，全球最便宜的手机基本上已低于10美金。同时整个趋势，移动终端的出货量已经超过PC。随着3G，以及4G移动宽带互联，我们可以真正做到永远在线、永远互联。

从整个趋势来看，新技术的进展使得我们在所有便携式的终端上发现了用户体验，移动终端带来的永远在线、永远互联，带来对人无缝的支持给用户带来新的体验。同时对于终端部分的要求，我们在功耗方法，内容和应用方面，从娱乐到办公的演进也是我们需要关注的点。ARM架构分了三个系列，其中A系列是应用处理器，有丰富应用的系统，A5-A7、A19处理器。ARM在移动方面主要用于猫眼的设计，M部分在很多称之为互联产品。大家如果关注芯片厂商的产品，可以看到在他们应用处理器上越来越集成M系列的集成器，比如Cortex-M4，支持像MP3的播放，希望达到更长播放时间的效果。同时以主处理器来跑，功耗会非常大。回到手机里面来看，大家比较熟悉是ARM处理器A系列。我们除了A系列初期里。从我们的设计来看，从应用处理器来看，以Contex，大家如果关注高通和展讯的平台。

去年我们发布了Contex-A7，我们希望用A7达到类似A9的用户体验，同时它的功耗和面积跟A5比较接近。同时一个非常重要的A7和A15做大小核的搭配。关于GPO的搭配部分，A15搭配T600高端CPU。同时在手机里面的电源控制，Flash控制器，包括蓝牙、wifi大量用了Contex的处理器。还有SA系列，安全核系列，SA300的处理器被大量用于智能卡，同时SA000被大量用在银行卡的设计里面。除了CPU的设计以外，还有Cortex。我们在整个ARM的生态系统，我们很荣幸跟各位伙伴建立了庞大的生态系统，我们有超过290家的芯片合作伙伴，同时基于ARM平台出货墙超过了90亿。在GPU部分超过58个Silicon。我觉得这里面非常重要的一点，现在智能手机平台的演讲速度非常快。我们知道在2011年的巴展上面我们看到第一台基于三星的双核手机。短短一年多时间，双核在手机里面的占有率超过25%。

这是终端演讲的服务，大家看到这个平台的演讲速度也非常快。很多芯片厂商新平台的推出时间，从原来一年到两年到现在半年，甚至一个季度都有新的平台出现。我们回顾整个智能手机平台的历史，在09年之前基本上基于ARM176平台，在09和2010年是基于Cortex-A8平台。2011年，双核A9进入市场以非常快的速度发展。同时在2012年我们看到基于A5入门级的市场出货量非常大。在两年以后，入门级平台上达到两年前高端的用户体验。实际上我们也确实做到了，Cortex-A5来看，浏览器的处理性能比A8要好。我们回到2012年的时间点来看，在高端平台上出现了一些变化，有的芯片厂商推出了四核A9平台，比如三星4系列的芯片。当然现在基本上国内用4核比较多是三星，还有K3W2的A9芯片。在2012年我们看到研发科发布了单核A9及双核A9。从明年的高端来看，我们看到很多芯片厂商在设计A15和A17大小核搭配的平台。同时也有很多厂商在做基于双核A4、A7的设计。明年从新产品的角度来看，双核会进入偏低端的市场，4A会进入中端市场。我们希望A5达到两年前A8的体验，在A7的基础上希望A7达到接近A9的客户体验。同时A7的功耗和面积实际上跟A5非常接近。

刚才我也提到在高端芯片厂商有不同的想法，我们会看到有一部分芯片厂商会说在双核A9提高频率，比如爱立信要做到1.8Ghz，另外做到2.3-2.5Hhz。从高端的要求来看要支持1080P，同时对于屏现实的要求也非常高，对市场的要求也提高很多。LTE普及的速度也越来越快。刚才我提到A15和A17搭配大小核在高端平台上的应用，实际我们核心理念，大家如果熟悉原来ARM在A5、A7、A9的多核配置，除了A8以外A系列处理器支持1-4核的配置，这是完全相同的核。但是在这种大小核的架构下，实际上A7和A15有两个配置，除了自己配置以外，在两个Cortex之间要做到一致性。A7和A15在很多接口方面、总线方面，包括终端控制方面完全一致。这种大小核设计的需求来源是什么？我们今天看到的智能终端除了要求高性能以外，功耗方面也是一个非常大的问题。我们进一步向前发展时，提高了处理性能，刚才讲有人提高它的频率或采用新的架构，但迈向一个新的工艺节点。我们从应用角度来看，实际上现在智能手机大量的应用，从我们国内来干很多SNS的应用，像微博、在手机上看书等，很多应用占了手机大量的使用时间。这种应用对于手机的处理能力并不高。再高端的应用，包括3D导航对图像、视频的处理，这些方面对处理的能力要求非常高。我们核心理念采用大小核的配置在达到高的处理性能之外，同时要保持一个低功耗。也就是大量的应用在采用Cortex-A7低功耗处理器完成。只有我们在处理性能要求非常高的应用才切换到A15运行。当然这个任务的处理在底层有专门的软件调动，我们希望达到非常接近的效果。

这种核间的一致性，从软件层面来看，把任务丢到任何一个核上，底线的硬件完全一样。我估计可能在明年的巴展上会发布这个平台。刚才我们提到通过大小核设计在高端达到笔记本的处理能力，同时整个系统的功耗跟现在的功能手机比较接近。实际上Cortex-A7跟A5接近，当然这也是在一个新的工艺下做的。我们通过大小核设计来重新定义下一代高端的手机平台，当然4核A15的设计我们建议用平板的应用。对Cortex-A7是能耗最高的处理器，在同样的功耗下效率最高。A7会达到接近A9的处理性能，我们前面也看到双核和四核A7会进入普及性的智能手机市场。我们很多芯片客户希望用A7做他们真正的普及性和入门级的平台。前面提到很多关于CPU核的部分，现在新的Ipad出来以后，大家非常关注GPU的性能。GPU的性能很多应用在用户的UI方面，增强限时应用，包括图像的处理，新游戏大量用到GPU。当然非常重要的一块，未来新的GPU体系要支持人脸识别、姿势控制真正跟用户做交互。从ARM自己的GPU来看分了两个架构：一是做图像的处理。从我们内部来看，希望做到同样面积下有个非常好的性能，对应来看这是Mali的处理。包括对图形的编辑，人脸识别，包括微软X11。在T600系列的GPU支持微软的32。除了刚才讲的A15和A7大小核配置，实现了不同核之间的一致性。同时用新的Growing总线可以达到大小核，A15和A7G系列的CPU，通过这样的配置可以达到更高的处理性能和处理效率。从整个移动互联网的角度来看，实际上我们现在非常需要一个安全的平台，因为大家都希望通过应用和服务来获得收益，纯硬件的竞争非常激烈。前面我也提到ARM支持安全的架构，我们在北京做了移动安全的研讨会，也邀请了国内很多相关的运营商和服务商去参加这个会。从我们看来，整个对于安全方面要求非常高的高价值应用，主要包括这几个方面。首先在内容保护方面做数字版权的管理，这一块很多真正应用，大家如果关注像美国，OEMs做高频处理器，它底层硬件部分基于Cortex技术来做。另外一块非常热的关于移动支付，我们看到国内标准上交待批，主要是进场支付。进场支付的安全性能并没有那么高，它本身把手机当做一个卡来刷，安全保障通过BOS传达到后台。对于安全性能最高的是在线支付，因为你所有支付的动作在一个开放的系统下完成，怎么去保护这种支付的安全性。首先你收入的安全性怎么保障，我们看到很多方案在手机上外接一个硬件硬盘来做。但外接硬盘的方式对于客户的便携式不太方便。对于移动办公，我们需要支持加密的存储，以及VPN传输的通道。同时国外用手机做电子方面的管理和服务，还有用户会员身份的管理等方面。

我刚才提到做关于移动安全的标准，它核心思想，ARM希望用TrustZone分成普通的工作模式和安全的工作模式。我们把安全性能非常高的高价值服务放在可信的环境下运行，因为大家现在看到很多开放系统下的安全性非常难保证。我们现在看到的应用商店非常多，除了google以外，有很多商店。但这些应用的安全性基本上很难保障，特别是像移动支付这些牵涉到现金的应用起来之后，会有大量恶意软件在开放系统下执行。如果像移动支付高价值的服务跟恶意软件一起运行，实际上它的安全性能很难得到保障。我们的核心思想把这些高价值服务在一个安全的环境下执行，当然ARM的TrustZone扮演的角色，如何剥离这两个系统。我记得原来做虚拟化的厂商，我用两个操作系统，把安全的应用，他希望通过虚拟化方式来做安全。我把应用放在另外一个操作系统下执行

这个方案最大问题在哪？无法在硬件上隔离虚拟化出来的系统。TrustZone在硬件上达到的我真正实现整个硬件上的隔离。当然在手机应用处理器来支持这个问题。这一套方案跟现在的硬件上，或基于SIM卡支付的方案最大的区别和优势在哪里？如果是用SIM卡做移动支付，因为SIM卡和芯片没有办法去控制手机的外设，比如主控屏。而TrustZone，我们如果看到网上的视频演示，做一个支付流程是这边一个支付客户端向右侧发出请求，如果过了认证之后，整个手机的操作界面，就是你输入密码的界面会转入到可行的环境下运行。同时底层硬件会隔离键盘的控制器和主控控制器，在这个状况下输入的密码在开放的状况下无法激活，这需要很多的硬件设计来保障。这一套核心思想，我们希望用TE可靠的执行环境，主要防止软件的攻击。当然像SIM的方案需要特殊的工艺设置，像物理手段破解它的账号，我们支持TE的模式，提高系统的安全性。我们未来最重要的一个趋势，手机将会变成未来首要的平台。当然手机会变成你的媒体中心，包括对内容的识别，还有在高端平台上会达到笔记本的处理能力。同时支持像LT宽带连接，通过宽带互联网的连接。同时移动平台上的安全性对于移动支付或者用户身份的识别非常重要。

最后我们可以看到整个从2010年移动终端有3亿出货量，我们看到很多预测到2015年，智能手机的出货量超过10亿。同时非常重要的在这里面普及性的智能手机将会占一个非常大的比例，这也是我们国内合作伙伴的主攻方向。我们可以看到我们有这么大的市场空间，当然需要我们整个产业链上朋友一起来合作，我们可以在这里面有更多发挥自己的机会。最后我们看从2012年到2014年整个手机的发展趋势，首先使得用户有一个更好的用户体验，同时采用合适的平台做计算。当然更多的像高清屏幕，从移动互联网的发展角度要支持手机上的安全性。当然从平台的角度要支持任何内容的应用，及操作系统，这也是只有ARM能够支持所有的内容服务和操作系统。同时从2012年到2014年重视ARM的发展时间，在宽带互联的支持下有用户通过整个云的服务会有更好的用户体验。

前面我也提到ARM是有一个庞大的生态系统，我们也跟在座很多朋友一起维护整个生态系统。其实我们在软件方面有很多投入，比如我们跟其他五家合作伙伴推动的Join组织，针对硬件的优合做好，使得我们合作伙伴更集中在上层的应用优化和设计。我讲的主要内容就是这么多，谢谢大家。