平板电脑显示芯片

一、概述

平板电脑大致分为传统平板电脑和新一代平板电脑。传统平板电脑是微软提出的,是指能够安装x86版本的Windows系统、Linux系统或Mac OS系统的PC。新一代平板电脑大多采用ARM架构,这样就可避开能耗高的问题,在续航和散热方面有了很大改进。同时新一代平板电脑大部分搭载iOSAndroidwebOS或者BlackBerry Tablet OS系统,在界面交互性上优化不少,增加了用户的体验感。

    ARM(Advanced RISC Machines)是微处理器行业的一家知名企业,设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。ARM技术具有性能高、成本低和能耗省的特点,契合了移动产业的发展需求。

在商业模式方面,ARM公司与传统处理器巨头英特尔及AMD有所不同。ARM公司自己并不制造芯片,只负责芯片的设计,并将设计方案授权(licensing)给其他公司使用,从中得到授权费用。

二、ARM构架芯片介绍

1ARMv4架构阵营

    ARMv4架构的代表核心是ARM9核心。

    ARM9核心拥有成熟的生产技术,较小的核心面积带来较低的成本,大约提供约1.1DMIPS/MHz的性能。该核心相对比较省电,但难以冲击更高的频率,因此整体效能有限。

ARM9核心的代表方案有:威盛WM8505/WM8505+、瑞芯微RK2808、瑞芯微RK2818等。

1)威盛WM8505/WM8505+

威盛VIA WM8505方案采用ARM9核心,基于65nm制作工艺,频率达到300MHz。搭配DDR2 128MB RAM

威盛WM8505+是超频到400MHz的方案,也有厂商虚标到533MHz。搭配256MB DDR2内存

小结:

威盛WM8505/WM8505+是最廉价的Android方案之一,搭配Android 1.6系统。该方案只支持JPEG硬解,无3D加速技术。WM8505+作为WM8505的超频版本,发热量较大。这两种方案的视频能力都很弱,无法当做MP4使用,高清能力更是可想而知。

代表机型:山寨VIA平板,国美飞触1代等

2)瑞芯微RK2808方案

瑞芯微RK2808方案采用ARM9核心,基于65nm制作工艺,频率为600MHz,搭配128MB SDRAM内存,支持Android 1.5系统,无3D加速技术。

视频性能:瑞芯微RK2808拥有550MHzCeva MM2000独立DSP硬解码器。它的特点是能够硬解RVH.264VC-1H.263MPEG4等编码格式,最高支持到720P,其中H.264只能到2Mbps的码率,VC-1只能保证480p流畅。

小结:

    瑞芯微RK2808是上市较早的芯片方案之一,600MHzARM9核心性能偏弱,但是瑞芯微在系统的优化上做的不错,搭配Android 1.5系统比较稳定流畅,对于普通网页浏览来说问题不大,但是遇到图片稍多的网页时,拖动过程中就会有阻塞感。

    瑞芯微RK2808采用SDRAM内存,比起DDR2内存要差一些。另外它最高支持128MB RAM的特性也决定了它很难支持Android 2.0以上的系统,此外,无3D加速技术也注定了与Android 2.1以上的动态桌面和华丽特效无缘,也无法运行需要3D加速技术的游戏。

    注意,市场上商家往往以“720P流畅播放为噱头误导消费者,实际上这个方案的产品并不能支持全部的720P视频流畅播放,部分视频会有延迟或卡顿的现象。另外,还有的厂商把550MHzDSP解码器和600MHzARM核心加在一起,以“1.2G处理器为噱头吸引消费者,希望大家不要被商家误导。

代表机型:蓝魔W7,爱可视7HT,本易M1

3)瑞芯微RK2818

瑞芯微RK2818方案采用ARM9核心,基于65nm制作工艺,频率为624MHz,搭配256M DDR2内存,同时配备了600MHzCeva MM2000独立DSP硬解码器。该方案支持Android 2.1系统,并且在电容屏产品上可实现多点触摸功能。

    视频性能:瑞芯微RK2818支持RVH.264VC-1H.263MPEG4等编码格式,最高支持到720P。相同的DSP解码器注定了RK2818的视频能力与前代RK2808完全一样,不禁让人有些失望。

    3D性能:瑞芯微RK28183D部分使用的Android Pixelflinger渲染器,这是一个软件渲染器,通过ARM核心来软件渲染3D画面,因此速度上会比较慢,只能玩一些简单的3D游戏,对于复杂的3D游戏来说仅仅个位数的帧率成绩,实在没有什么实用性。

小结:

    瑞芯微RK2818改进了内存控制器,支持DDR2颗粒,因此性能上会有一定程度的提升,加上内存容量增加明显,因此瑞芯微RK2818在系统响应,网页浏览和文档阅读性能都有明显的提升。

    瑞芯微RK2818通过了AdobePDF认证,使用自带的阅读器阅读PDF文件时速度很快,只是功能稍显单调。另外RK2818DSP具有可编程性,经过进一步开发可支持3D视频、人脸识别等功能,亮点增加。

    虽然瑞芯微RK2818在视频和游戏方面提升不是很明显,但由于扩大了内存容量,在上网以及阅读等体验上,相比RK2808有了不小的进步。

代表机型:蓝魔W9,蓝魔W11,原道N6,台电T720

 

2ARMv6架构阵营

    ARMv6架构的代表核心是ARM11核心。

    ARM11核心系列微处理器是ARM公司近年推出的新一代RISC处理器,它是ARM新指令架构——ARMv6的第一代设计实现。ARMv6,发布于200110月,它建立于过去十年ARM许多成功的结构体系基础上。

    ARM11同样是一款非常经典的核心设计,它能提供约1.2DMIPS/MHz的性能。加长的管线可以冲击更高的频率(1GHz),相比采用ARMv4架构的ARM9有着更强的性能,不过与此同时功耗的增加也比较显著

ARM11核心的代表方案有:Telechips TCC8902、盈方微IMAPX200

1Telechips TCC8902

Telechips是韩国的一家芯片研发公司。Telechips TCC8902方案采用ARM11核心,基于65nm制作工艺,频率达到650MHz–800MHz。搭配256MB DDR2内存。该方案支持Android 2.1系统。

    视频性能:Telechips TCC8902拥有独立的视频子系统:ARM Mali-VE6,基于硬解解码方式,可支持RVH.264VC-1H.263MPEG4等视频格式,最高达到1080P,且能保证1080P流畅播放。

    3D性能:Telechips TCC8902拥有“ARM Mali-200”3D加速渲染器,支持OPENGL ES2.0/1.1OPENVG

小结:Telechips TCC8902支持Android 2.1系统,性能处于主流水平,能够应付大部分应用TCC8902虽然拥有3D加速技术,但由于驱动不够完善,未能将“ARM Mali-200”的实力发挥出来。视频播放是TCC8902的强项,TCC8902支持多格式的1080P,也真正做到了1080p流畅播放。值得一提的是,多格式的1080P”并非所有的1080P都能播放,据笔者的使用有的1080P视频还是会出现延迟甚至卡顿,不过对于720P来说几乎轻而易举,相比上面的几种方案,TCC8902的视频能力已经非常出色了。浏览网页时,ARM11的处理能力对于带有图片的复杂网页依旧不够,拖动并不流畅。总体来说,Telechips TCC8902是现阶段比较不错的方案之一。

代表机型:乐天派GPad701、智器V系列,酷比U6,山寨平板

(2)盈方微IMAPX200

盈方微IMAPX200方案采用ARM11核心,基于65nm制作工艺,频率达到了1GHz。搭配256MB DDR2内存。该方案支持Android 2.1系统。

    视频性能:盈方微IMAPX200拥有独立的On2 Hantro 8190视频子系统,该系统基于硬解解码方式,可支持RVH.264VC-1H.263MPEG4VP6等视频格式,最高达到1080P

    3D性能:盈方微IMAPX200拥有“VIVANTE GC600”3D加速渲染器,该渲染器采用统一的IMR渲染架构,支持OPENGL ES2.0/1.1OPENVG

小结:

    卓尼斯ZT-180方案的真正面目是盈方微IMAPX200方案。

    盈方微IMAPX200产品上市时间较晚,系统驱动还不是很完善。在播放1080P高清视频时会有掉帧现象。另外,盈方微IMAPX200整体功耗偏大,散热效果较为一般。

    卓尼斯ZT-180”上市之初,厂商宣传它采用的是A8核心处理器,引起不小轰动,后经证实该方案实际上依然是ARM11核心,不过被频率拉到了1GHz,理论上能达到Cortex-A8 500-600MHz的水平,相对来说也算不错。

代表机型:卓尼斯ZT-180,国美飞触2

 

3ARMv7架构

ARMv7架构的代表核心是Cortex指令集系列核心,而Cortex指令集系列核心又可分为:高通Scorpion核心、Cortex A8核心、三星Hummingbird核心、Cortex A9核心。

1)高通Scorpion核心代表处理器方案有:高通Snapdragon QSD8250

高通Snapdragon QSD8250

Snapdragon QSD8250芯片组采用1GHz Scorpion核心,基于65nm制作工艺,搭配256/512M mDDR内存,支持Android 2.1操作系统

    视频性能:Snapdragon QSD8250拥有独立的视频子系统:高通QDSP6000。支持720P H.264视频,实际应用中只有480P H.264流畅,通过软件解码能勉强支持480P多格式流畅。

    3D性能:Snapdragon QSD8250拥有“Adreno 200AMD Z430)”3D加速渲染器,该渲染器采用统一的IMR渲染架构,支持OPENGL ES2.0/1.1OPENVG

小结:

    高通Snapdragon QSD8250是最早面世的1GHz芯片之一,性能较为强劲,系统非常流畅,浏览网页等应用完全不在话下。该芯片集成的Adreno 200并不是很强大,不过在游戏方面表现还算不错。视频方面,高通Snapdragon QSD8250表现不是很出色,最高支持到720P,但实际只能保证480P流畅,不过当遇到高码率的片段时依然会出现掉帧甚至卡顿现象。另外,高通的芯片掌握在自家手中,专利费较贵,因此使用该方案的产品价格也不算便宜。

代表机型:卓尼斯ZT-180,国美飞触2

 

2Cortex-A8核心:

ARM Cortex-A8处理器是第一款基于ARMv7架构的应用处理器。Cortex-A8处理器的速率可以在600MHz到超过1GHz的范围内调节,性能大概是同频率ARM112-3倍。Cortex-A8标配Neon单元,通过SIMD指令集大大加强浮点性能,可以实现不少DSP的功能。相对高昂的授权费用和较大的核心面积,使得Cortex-A8 SOC的成本相对较高,作为定位中高端的产品出现。

Cortex-A8核心的代表处理器方案有:德州仪器OMAP3430/3530、德州仪器OMAP3630/3640、飞思卡尔i.MX515

①德州仪器OMAP3430/3530

德州仪器OMAP3430/3530采用A8核心,基于65nm制作工艺,频率达到了550–720MHz,搭配256M mDDR内存,支持Android 2.1以上操作系统。

    视频性能:德州仪器OMAP3430/3530搭载基于C64x+ DSPIVA2+视频子系统,频率为430mHzDSP C64x+表现较为强劲,不过只有爱可视对它进行了进一步开发,表现还算不错,勉强支持720P。对于其他厂商,只能像高通的QSD8250一样,通过软件解码并配合处理器超频以后,能够勉强支持多格式480P视频流畅播放,高码率时依然会有掉帧和卡顿现象。

    3D性能:德州仪器OMAP3430/3530拥有“PowerVR SGX530”3D加速渲染器,该渲染器采用统一的TBR渲染架构,支持OPENGL ES2.0/1.1OPENVGPowerVR SGX530的整体表现不错,它的实际表现比高通的Adreno200更加出色。

小结:

    德州仪器OMAP3430/3530同样是一款经典的处理器芯片,在OMAP3430超频至800MHz时能达到1GHzSnapdragon QSD8250的水平(TI官方测试得分)。不过同频下它比Snapdragon要耗电,1GHzSnapdragonScorpion核心耗电与600MHzTI Cortex-A8接近。总体来说各有所长各有所短。

代表机型:爱可视5

 

②德州仪器OMAP3630/3640

德州仪器OMAP3630/3640同样采用A8核心,基于45nm制作工艺,频率达到了1GHz–1.2GHz,搭配256M DDR2内存,支持Android 2.1以上操作系统。

    视频性能:与OMAP3430/3530相同,德州仪器OMAP3630/3640依然采用了基于C64x+ DSPIVA2+视频子系统,频率为430mHzDSP C64x+表现较为强劲,不过只有爱可视对它进行了进一步开发,表现还算不错,勉强支持720P。对于其他厂商,只能像高通的QSD8250一样,通过软件解码并配合处理器超频以后,能够勉强支持多格式480P视频流畅播放,高码率时依然会有掉帧和卡顿现象。

    3D性能:德州仪器OMAP3630/3640搭载“PowerVR SGX530”3D加速渲染器,该渲染器采用统一的TBR渲染架构,支持OPENGL ES2.0/1.1OPENVG

小结:

    德州仪器OMAP3630/3640采用45nm制作工艺,频率有了很大提升,性能进一步加强,由于采用了全新的DDR2内存,它的3D性能也得以完全释放,理论性能达到了前作OMAP34302倍。

代表机型:爱可视最近发布的一系列新机

 

③飞思卡尔i.MX515

飞思卡尔半导体(原摩托罗拉半导体部)是全球领先的半导体公司,为规模庞大、增长迅速的市场提供嵌入式处理产品和连接产品。

飞思卡尔i.MX515采用A8核心,基于65nm制作工艺,频率达到了800MHz/1GHz,搭配256/512M  DDR2内存,支持Android 2.2操作系统。

    视频性能:飞思卡尔i.MX515拥有独立的硬解视频子系统,支持H.264VC-1,MPEG4RV等多格式视频格式,最高到720P

    3D性能:飞思卡尔i.MX515和高通Snapdragon QSD8250一样,拥有“Adreno 200AMD Z430)”3D加速渲染器,该渲染器采用统一的IMR渲染架构,支持OPENGL ES2.0/1.1OPENVG

小结:

    飞思卡尔i.MX515是最近呼声颇高的芯片之一,它采用了Cortex-A8内核,具有与高通Snapdragon类似的性能,网络浏览、文档阅读等日常应用自然不在话下。由于采用DDR2内存,获得了更大的带宽,3D性能有了进一步提升。视频方面,对于RMRMVB格式,只能通过软解实现,但多格式的720P解码能力还是值得期待。

代表机型:山寨i.mx515

 

3)三星Hummingbird核心:

三星Hummingbird核心是三星联合苹果在Cortex-A8的基础上,经过一系列的改进而得到的一种“Cortex-A8加强版核心,笔者将它独立出来,是因为修改后的核心运行更快,并且集成了全新的GPU核心,3D性能得到全面增强。

Hummingbird核心的代表处理器方案有:三星S5PC110/S5PV210、苹果A4

三星S5PC110/S5PV210

    三星S5PC110/S5PV210采用优化的Cortex-A8核心(即Hummingbird核心),基于全新45nm制作工艺,频率达到了1GHz,并内置512K L2缓存,搭配512M DDR2内存,支持Android 2.1以上操作系统。

   视频性能:三星S5PC110/S5PV210拥有独立的硬解视频子系统PowerVR VXD370,支持H.264VC-1,MPEG4等多格式视频格式,最高到1080P。不过三星S5PC110并不支持RMVB的硬件解码,只能通过软解实现480P

    3D性能:三星S5PC110/S5PV210拥有“PowerVR SGX540”3D加速渲染器,该渲染器采用统一的TBR渲染架构,支持OPENGL ES2.0/1.1OPENVG

小结:

    三星S5PV210S5PC110的区别在于其封装方式,本质并无太多变化。前者封装尺寸较大,适用于平板和上网本,后者的小尺寸封装适用于手机

    三星S5PC110/S5PV210可以说是目前最强的ARMv7架构芯片之一,它配置了512KL2缓存,是其他Cortex-A8处理器的两倍,并且加入了强劲的SGX540显示核心,实测性能领先其他Cortex-A8产品1倍以上,游戏性能非常强劲。

代表机型:三星Galaxy Tab

 

②苹果A4

苹果A4与三星S5PC110的核心布局基本相似,不过苹果在A4上进行了极大程度的优化和定制(这就是当初苹果表示的10亿美元的研发成本),摒弃了iPhone4iPad所不需要的模块,并加大了二级缓存以提高性能。

    视频方面,苹果A4将负责视频硬解的VXD370被改成了VXD375,只能通过软解支持720PH.264 MP4格式解码。3D性能上,三星S5PC110PowerVR SGX540被改成了SGX5353D性能稍有降低。另外,Apple A4配备了640KBL2缓存,相比三星S5PC110有所提升。

代表机型:苹果iPad

 

3Cortex A9核心

Cortex-A9核心是在Cortex-A8的基础上进行改进得到,Cortex-A9处理器能与其他Cortex系列处理器以及广受欢迎的ARM MPCore技术兼容,效能提升到2.5DMIPS/MHz。同时Cortex-A9处理器普遍采用对称双核心配置,两个相同的核心共享1MBL2缓存,总体性能达到了Cortex-A82倍以上,性能十分强劲。

Cortex-A9多核处理器是首款结合了Cortex应用级架构以及用于可扩展性能的多处理能力的ARM处理器。值得注意的是,在Cortex-A9上,Neon单元不再是标准配置。厂商可以选择传统的VFP单元以换取功耗和核心面积的优化。

Cortex-A9核心的代表处理器方案有:NVIDIA Tegra2

NVIDIA Tegra2

NVIDIA Tegra2采用Cortex-A9双核心设计,基于全新40nm制作工艺,频率达到了1GHz,搭配512M/1G DDR2内存,支持Android 2.2以上操作系统。

    视频性能:NVIDIA Tegra2拥有独立的硬解视频子系统,支持H.264VC-1,MPEG4等多格式视频格式,最高到1080PNVIDIA Tegra2没有提供对RMVB的支持,不过估计依靠双核A9进行软解视频应该问题不大。

    3D性能:NVIDIA Tegra2拥有“GeForce ULV”3D加速渲染器,支持OPENGL ES2.0/1.1OPENVG。由于32bit DDR2内存所能提供的内存带宽有限,一定程度上限制了NVIDIA Tegra2内置图形核心的发挥,因此它与HummingbirdSGX540基本处于同一水准的效能上。尽管如此,其3D性能还是处于量产SOC中的顶尖水平。

小结:

    NVIDIA Tegra2采用Cortex-A9双核心,几乎达到了Cortex-A82倍性能,面对任何Android应用基本都没有问题。另外Tegra2集成了专门的音频解码模块,以最大限度地解放ARM,降低功耗。内置一个ARM7用于全芯片的功耗管理。

    总体看来,NVIDIA Tegra2当属现今平板电脑界的“SOC”之王。

代表机型:万利达Zpad、东芝Folio 100

 

三、平板电脑芯片的分类

1、按阵营分为:

Ⅰ、ARMv4架构阵营,代表核心:  ARM9核心

Ⅱ、ARMv6架构阵营,代表核心:  ARM11核心

Ⅲ、ARMv7架构阵营,代表核心:  ①高通Scorpion核心   Cortex A8     ③三星Hummingbird核心   Cortex A9核心

2、细分:

(1)ARM9核心代表方案: 

  威盛WM8505/WM8505+

  瑞芯微RK2808

  瑞芯微RK2818

(2)ARM11核心代表方案: 

Telechips TCC8902

   ②盈方微IMAPX200

(3)高通Scorpion核心代表方案:  

高通Snapdragon QSD8250

(4)Cortex-A8核心代表方案:    

 ①德州仪器OMAP3430/3530

 ②德州仪器OMAP3630/3640

    ③飞思卡尔i.MX515

(5)三星Hummingbird核心代表方案:   

①三星S5PC110/S5PV210

②苹果A4

(6)Cortex A9核心代表方案:            

NVIDIA Tegra2

责任编辑:kaka 发表时间:2015-03-17 17:50
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