Jserv's blog

後 RISC 時代的炙熱化：由 Intel 與 AMD 退出行動通訊晶片市場談起

最近 IT 產業相當熱門的新聞就是，Intel 出售其虧損多年的行動通訊晶片部門，連同 Intel XScale application / baseband processor 賣給 [Marvell]，不過事實上，早在半年前，Intel 高層決策單位就對行動通訊晶片部門的連年虧損，頗有微詞。正如 [Intel, AMD drop out of mobile handset chipset game] 新聞稿的分析，世界兩大的微處理器供應商雖然早已踩穩龍頭寶座，然而先後黯然退出行動通訊晶片市場，無論是 Intel ARM-based Xscale 或 AMD MIPS-based Au1xxx 系列，都已出售，巧合是都在六月份發生，前後兩週的間隔 (前者在 27，後者於 15 日出售予 [Raza Microelectronics, Inc.] (RMI)，與 AMD 締結策略合作關係，RMI 原來就與 AMD 擁有密切的關係，該公司創辦人、現任總裁兼執行長 Atiq Raza，曾擔任 AMD 的總裁兼營運長，並推出過 AMD-K6 等處理器)，這些新聞稿的背後，除了令人詫異連連外，也宣示著後 RISC 時代的炙熱化：春秋時代業已結束，轉而進入群雄爭霸的戰國時期。

Intel 4004、TI 的 TMS 1000，以及 Garrett AiResearch 工業部的 CADC (Central Air Data Computer) 在同一時期成為微處理器產業的先鋒，爾後 1980 年代 RISC architecture 嶄露頭角，經過一番廝殺，ARM、MIPS，還有 PowerPC 佔據市場的主流，不過在 Embedded Systems 的世界中，仍有許多特製或 VLIW 概念架構的系統。相較於 RISC，就是傳統的 CISC，取其 R (Reduced) 與 C (Complex) 的對比，不過呢，現在的設計都是「外面看很簡單，裡面看複雜無比」，CISC 紛紛引入 ILP (Instruction-Level Parallelism) 與 pipeline，以及內部 RISC core 的設計，然而，CISC 與 RISC 微處理器在發展的過程中，都從對方陣營參考許多概念與設計技術，兩者在組織結構的分野逐漸模糊，「後 RISC 時代」(post-RISC era) 這個新名詞於是生焉。

跟許多名詞一般，「後 RISC 時代」並無顯著的分水嶺，但表示當今開發技術的新里程碑。RISC 微處理器在進入後RISC 時代後，要獲得進一步的效能提昇，並非僅僅是系統架構的突破與創新能滿足的，相反地，必須訴諸高複雜度的設計，以及更大幅度的軟體工具與編譯技術的整合開發，才得以因應日益上升的效能與功能要求。舉例來說，2001 年 Intel 發佈 Itanium 就是一個代表性的設計，過去 super-scale 的 RISC 可達 4 instructions / per clock，而 Itanium 透過硬體設計與 compiler parallelism 的改良，躍進到 20 instructions / per clock，但付出的技術成本相當可觀，早已跳脫單一架構 (RISC vs. CISC) 或單一設計的侷限，轉而是平行處理的實現。又，Apple Computer 所採用 G3 與 G4，雖然屬於 RISC 架構，其 instructions 數量比 Pentium II 還多，電晶體數量更是超越 Pentium II，這就是為了功能與效能的嚴苛要求，因應的變化。桌面系統與伺服器市場的技術變化如此，多變的行動通訊產業更是琳瑯滿目、五花八門，特別在「後 RISC 時代」的今日，戰局也進入火熱。

依據 Strategy Analytics 所作的報告指出：

Feature phone 與 Smartphones 將會分食全球 handset 市場的多數，也成為主要標的，這塊大餅自然有無限商機，不過相關報導都寫得很清楚了，這裡略過。值得一看的報導是 Embedded.com 的 [Analysis: Why Intel's cellular phone effort was a huge failure]，光看標題就怵目驚心，[Forward Concepts] 的分析師 Will Strauss 表示：

The applications processor market for cellphones totaled $839 million last year, and TI controlled 69% of the market, followed by Qualcomm at 17%. Intel for all its investment and effort had total revenue of $57 million to give it a 7% market share. In the baseband processor market for cellphones, which totals $6.5 billion, the story was even worse. Last year Intel managed less than 1% market share.

「數字會說話」，2005 年行動通訊裝置處理器市場總計達 8.39 億美元，TI 掌握 69%，Qualcomm 佔 17%，鉅額投入這個產業的 Intel 卻只獲得 7%，也落後第三名的 Renesas，在 baseband processor 就不用說了，Intel 的黯然退出，伴隨著令人扼腕的成績單。就技術的角度來說，Intel Xscale 系列，特別是 PXA27x，是個相當高檔且完整的 SoC 設計，其 application / baseband processor 也有完整的軟體支援，光是 Intel 自行開發的項目就很充分了，更別說協力廠商。至於 Intel 失敗的原因，其實相當複雜，上個世紀末，Intel 觀察到 TI 供應當時半數以上手機的 processor 時，決定於 1998 年收購 Digital Equipment Corp. 半導體業務因而獲得的 StrongARM 核心技術，以授權的 ARMv4 與 ARMv5 core 切入這個市場，儘管當時也有觀察家指出手機行動通訊市場與 Intel 熟悉的 PC 產業並無共通處，但 Intel 仍投入巨資，如今，Intel 遍體鱗傷退出戰局，也給予我們許多反思。

已經買下 Intel Xscale 的 [Marvell]，首先會面臨的問題就是 Intel 獨特的製程技術，目前 Xscale core 都是如此製造的，要將設計移轉到台積電或聯電，勢必是種挑戰。就 Xscale core 的應用來說，涵蓋有線與無線網路通訊產品，包含 Hermone cell-processor 與 IXP network processor，背後的 IP 議題也是待處理的項目，也因此，Marvell 在這過度的半年內，相關的作為值得觀察。但，無論如何，在「後 RISC 時代」中，昔日只存在學術研究的 multi-core 或 mixin design 也成為不可或缺的設計，電子工程專輯 [線上專題──告別單核　CPU開始多心] 整理一系列值得參考的資料，《微處理器報告》主編 Kevin Krewell 就表示：「多核心設計是高性能運算領域的主流概念，從伺服器、筆記型電腦到遊戲平台，以及高性能嵌入式應用等領域都可以看到」，之間的軟體設計與整合變成關鍵，就如 [多核心處理器面臨軟體設計和記憶體頻寬瓶頸] 報導所指出的種種複雜的問題。之前的 blog [Tensilica 六款新的 RISC core] 提到 [Tensilica] 的 configurable processor，這也被視為 "post-RISC-style" architecture，關鍵就是其 Xtensa" instructure set 允許透過高階的軟體開發工具，取代 ASIC 及 SoC 中 hand-coded 的 RTL 設計，雖然還存在許多應用上的限制，但是也已締造許多成功的案例。為滿足多媒體處理的需求，為了將 MMP (Multimedia Processor) 的功能融入 GPP (General -Purpose Processor)，SIMD 紛紛成為基本特徵，諸如 Intel 的 MMX / SSE / SSE2、IBM / Motorola 的 AltiVec、Sun Microsystems 的 VIS，以及 Compaq / Digital 的 MVI 等等，都是在 GPP 實現了 vector processing，取代 DSP 的額外需求，但以功能導向的 multi-core 設計卻仍風行於電子通訊裝置。
(待續)
由 jserv 發表於 July 1, 2006 06:21 PM