上網(wǎng)本是一種集成了無線通信與計算功能的新興產(chǎn)品，旨在提供比筆記本電腦更高的便攜性和比手機更大的顯示屏。作為上網(wǎng)本制造廠家的重要解決方案供應商，德州儀器(TI)提供集成了ARM Cortex-A8處理器、影像、視頻及圖形加速功能的單芯片OMAP3平臺，可充分滿足以最低功耗實現(xiàn)最高性能的要求。與Intel的雙芯片Atom解決方案相比，采用移動工藝設計的OMAP3處理器使制造商能夠構建尺寸更小、重量更輕、價格與功耗更低的高可擴展性產(chǎn)品，從而全面滿足從智能電話到上網(wǎng)本的各種產(chǎn)品的需求。

MID的特性和分類

MID的主要特性和功能包括：采用觸摸技術實現(xiàn)直觀易用的用戶界面；功能齊備的瀏覽器可實現(xiàn)無與倫比的因特網(wǎng)體驗；集成了Wi-Fi、WiMAX、3G手機以及藍牙等技術等寬帶與個人連接；可整頁顯示W(wǎng)eb頁面的高分辨率顯示屏；一次充電即可滿足全天工作需求。

許多制造商正不斷將上述功能與蜂窩語音、一鍵式(One-click)Web2.0交互、高清音視頻、攝像機與照相機、效能工具、GPS導航、交互式3D游 戲等功能整合到一起。MID終端設備包括多媒體手機、便攜式媒體播放器、具有無線連接功能的上網(wǎng)本、移動社交網(wǎng)絡設備、虛擬世界系統(tǒng)、便攜式導航工具、電 子書以及其它新興應用等。盡管大多數(shù)MID面向個人用戶和普通的企業(yè)用戶，但這些產(chǎn)品的高度靈活性也使其在零售、醫(yī)藥、教育、交通和政府等垂直市場具有很 大吸引力。

MID 分為三大類：第一類是顯示屏尺寸約為3～4英寸、重量約為0.25磅的袖珍型產(chǎn)品；第二類是顯示屏尺寸約為4～7英寸、重量約為0.5磅的平板型；第三類 是上網(wǎng)本，顯示屏尺寸約為7～10英寸，重量約為1磅。袖珍型MID(小型MID)代表了智能電話的發(fā)展方向，上網(wǎng)本則是筆記本電腦的“瘦身”版。平板型 MID是一種新興組合，其定義還不完善，因而還潛藏著很大的創(chuàng)新空間。預計諸如便攜式導航設備與便攜式媒體播放器等傳統(tǒng)消費類電子產(chǎn)品，將增加移動因特網(wǎng) 支持功能，因而也歸入平板型產(chǎn)品的范疇。

OMAP3平臺可充分滿足MID的系統(tǒng)要求

MID系統(tǒng) 開發(fā)人員在選擇硅技術解決方案時，主要考慮問題是如何以最低功耗實現(xiàn)最高性能，同時盡可能縮小電路板與電池的尺寸，減輕重量，并最大限度地降低系統(tǒng)成本。 此外，MID制造商還需要通過高度的軟硬件集成、出色的支持以及明確定義的未來產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃來實現(xiàn)產(chǎn)品的快速開發(fā)。TI通過為無線通信與移動計算平臺設計 解決方案來積極滿足上述要求，并在該領域擁有超過15年的成功經(jīng)驗。TI是設備制造行業(yè)公認的領先企業(yè)，其產(chǎn)品在實際運行時可實現(xiàn)業(yè)界最佳的單位功耗性 能，并在待機狀態(tài)下具有最小漏電。

基于最新一代TI技術的OMAP3器件是業(yè)界首款采用ARM Cortex-A8處理器的產(chǎn)品。此外，這些片上系統(tǒng)(SoC)解決方案還集成了TI TMS320C64x數(shù)字信號處理器(DSP)， 以及專門用于影像、視頻以及圖形的加速技術，從而可實現(xiàn)出色的因特網(wǎng)通信與多媒體性能，其低功耗特性在無需為電池充電的情況下，即可確保持續(xù)一整天的工 作。以最低功耗實現(xiàn)最高性能的技術進一步擴展到了軟件與工具領域，且未來推出的各代OMAP技術都將不斷增強上述功能。

OMAP3平臺與Intel Atom平臺的對比

Intel x86技術通常面向PC領域，其最初的設計并非旨在滿足高級無線設備的移動技術要求。因此，Intel宣布推出的Atom戰(zhàn)略涉及幾代處理器與芯片組，以滿足整個MID市場對集成度及性能功耗比的要求。

Intel 目前的MID解決方案包括兩種芯片：一是Atom CPU，二是被稱作System Controller Hub的獨立芯片組，可提供存儲器控制器、視頻解碼器、圖形引擎以及I/O等功能。如果采用外部存儲器與電源管理器件來支持這兩顆芯片，那么封裝總面積將 達到666平方毫米。從Atom所需的全部板級空間來看，Atom更適用于2磅重的筆記本電腦，而不是0.5磅重的平板型MID或0.25磅重的小型 MID。

圖2：具有MID系統(tǒng)連接的TIOMAP3x處理器

與 之相反，TI的OMAP3平臺在單個器件上集成了所有處理器、加速器、存儲器控制器以及系統(tǒng)外設，封裝面積僅為144平方毫米，與Centrino Atom相比，OMAP3的芯片空間節(jié)省了75%以上。此外[1]，基于OMAP3平臺的器件支持“層疊封裝”(PoP)垂直堆棧的存儲器，從而無需使用 附加的板級空間，而Atom的產(chǎn)品則做不到這一點。當添加電源管理與垂直堆棧的存儲器以形成完整的電路板時，基于OMAP3平臺的設計與功能相當?shù)?Atom系統(tǒng)相比，所需組件板級空間可節(jié)省80%以上[2]。使用OMAP3所節(jié)省的總體PCB面積甚至更達驚人的90%[3]。

工藝節(jié)點制造技術的重要意義

處 理器設計對整體系統(tǒng)的成功至關重要。相對于以前的x86處理器，Intel Atom CPU確實實現(xiàn)了幾項改進。值得注意的是，Atom采用45納米的CMOS工藝制造可實現(xiàn)更小的裸片面積，且與前代產(chǎn)品相比，功耗更低。不過，單從工藝節(jié) 點來評判產(chǎn)品可能并不準確，因為Atom功耗的降低并不是通過工藝進步，而是通過犧牲性能才實現(xiàn)的。若計算每次循環(huán)的工作效率，Atom的性能遠低于之前 的處理器，在相同頻率下大約只提供前代處理器50%的性能。例如，一款1.6GHz的Atom處理器的性能約相當于較早的800MHz Pentium M處理器[4]。因此，即便同樣是英特爾器件，也不能教條地通過時鐘速度來判斷性能高低。

此外，由于Intel以前一直為 PC而不是移動設備開發(fā)處理器，因此，相對于TI專為移動領域優(yōu)化的65納米工藝技術，Intel的45納米工藝在性能功耗比方面并不占優(yōu)。就裸片大小而 言，Atom盡管采用了45納米工藝，但面積仍然是OMAP3器件中Cortex-A8處理器的兩倍。

功耗優(yōu)勢

對 MID的重要要求之一是單次充電即可整天平穩(wěn)工作而不會影響性能。相對于PC，移動手持終端更應該滿足這個要求。由于MID不需要臺式計算機那么高的性 能，因此Atom CPU在確保提供較高電源效率的情況下，性能有所下降或許是可以接受的。根據(jù)Intel提供的數(shù)據(jù)，Atom CPU本身在頻率為800MHz時的最高熱設計功耗(TDP)為0.65W，在頻率為1.86GHz時為2.4W[5]。但是，由于MID系統(tǒng)特有的圖形 與多媒體處理仍然是在采用130納米工藝制造的系統(tǒng)芯片組中進行的，因此Atom雙芯片解決方案的功耗極高：800MHz時為2.95W，1.8GHz時 高達4.7W。相比之下，集成OMAP3解決方案即便在頻率為800MHz時的最高功耗也僅為750mW，相當于雙芯片Atom解決方案的1/4。由于 TI解決方案的系統(tǒng)其它部分的功耗基本與此相同，因此其針對Web瀏覽與視頻播放的電池使用壽命可延長2至3倍[6]。

不 過，工作狀態(tài)僅是其中的一部分因素。Atom CPU本身在深度睡眠模式下就會消耗移動設備的大量電源，約為80～100mW，相比之下，整個OMAP3平臺僅為0.1mW[7]。在多數(shù)使用情形 下，Atom CPU睡眠模式下的功耗便達到了足以使OMAP3產(chǎn)品處于正常工作模式所需的功耗?？傮w說來，OMAP3處理器待機情況下的電源效率是雙芯片Atom解決 方案的50倍，這主要歸功于架構內置的TI移動工藝創(chuàng)新以及SmartReflex電源與性能技術。

如果綜合考慮工作模式和 待機模式下電流的消耗情況，結果就顯而易見了。Intel指出，假設處理器80%的時間處于深度睡眠模式，1%的時間以最高速度運行，則頻率為 800MHz時平均功耗為160mW[8]。在相同條件下，OMAP3 Cortex-A的功耗僅為25mW，即約為Atom解決方案的15%[9]。就工作時間而言，基于OMAP3平臺的系統(tǒng)毋需充電就能持續(xù)工作一整天。在 不使用系統(tǒng)的情況下，基于OMAP3平臺的系統(tǒng)一次充電即可持續(xù)待機一周乃至更長時間，大大優(yōu)于其他同類競爭解決方案。

不同 類型電池的表現(xiàn)情況證明了上述兩種解決方案的功耗水平差異。Atom面向MID的參照設計和規(guī)范均建立在3,000mAh電池的基礎之上，而基于ARM的 MID設計一般使用1,400mAh的電池[10]。采用Atom設計的Nettop產(chǎn)品對電池的要求甚至更高，需為50Wh[11]。由于電池的尺寸和 重量與電量成正比，因此采用OMAP3處理器的MID就顯得非常小巧輕便。

當前就緒的MID解決方案

TI 在不斷改進OMAP平臺，Intel的發(fā)展戰(zhàn)略同樣也強調在后續(xù)幾代Atom解決方案中進一步提高芯片組的集成度。目前，MID制造商可用的唯一x86技 術就是雙芯片Atom解決方案，但這種解決方案占用面積大、價格昂貴，而且功耗非常高。與其它Intel處理器相比，這種解決方案的CPU在某些方面可能 性能不錯，但我們認為，這種CPU和雙芯片解決方案均不能完全滿足MID市場對減少空間占用、降低功耗和成本的需求。

另一方 面，開發(fā)人員已經(jīng)在智能電話領域采用了OMAP3處理器，而且將進一步擴展至MID領域。MID系統(tǒng)將從OMAP3平臺提供的眾多優(yōu)異特性中受益匪淺，如 高集成度、高性能和高電源效率，以及包含Web瀏覽和多媒體等在內的業(yè)經(jīng)驗證的移動系統(tǒng)和應用軟件。基于OMAP3平臺的產(chǎn)品是一種低功耗的單芯片解決方 案，其電池可持續(xù)工作一整天，且支持高性能多媒體應用。此外，TI的發(fā)展策略還明確規(guī)劃了將實現(xiàn)更高集成度和更先進工藝的目標，從而確?；贏RM的 OMAP平臺將隨著這一令人振奮的新興市場一如既往地穩(wěn)居業(yè)界領先地位。

【注釋】

[1] TI的封裝面積為12x12mm(144平方毫米)。Atom的封裝包括兩個器件，面積分別為13x14mm和22x22mm(共計666平方毫米)。 Intel的數(shù)據(jù)來自以下網(wǎng)址的數(shù)據(jù)表：http://www.intel.com/design/chipsets/embedded /SCHUS15W/techdocs.htm。

[2] OMAP解決方案包括OMAP3應用處理器(144平方毫米)和垂直堆棧的PoP DDR存儲器(不增加板級空間)。Intel解決方案包括Centrino Atom(666平方毫米)和DDR2存儲器(368平方毫米)。帶DDR存儲器的Atom解決方案的總占用面積是1034平方毫米。

[3] 基于Atom模塊使用的PCB面積，請參見以下網(wǎng)址：http://www.linuxdevices.com/files/misc /congatec_atom.jpg。處理功能和存儲器所需的　Centrino Atom PCB面積為1420平方毫米，而TI OMAP3解決方案為144平方毫米。

[4]基于PC Mark Vantage–Productivity基準測試，其模擬了正常的PC使用情況，其中包括運行應用、編輯文本、搜索聯(lián)系簿、瀏覽Web以及使用電子郵件 等。Intel Atom在1.6GHz時的得分為1095，Intel Pentium-M “Dothan”在800MHz時的得分為1110?；鶞蕼y試由AnandTech執(zhí)行，于2008年6月3日發(fā) 布：http://www.anandtech.com/systems/showdoc.aspx?i=3321&p=8。

[5] Intel Z5xx CPU電源情況的文檔記錄見以下網(wǎng)址：http://download.intel.com/pressroom/kits/events/idfspr_2008/IntelAtom_processor_skus.pdf。

詳細電源規(guī)范參見intel.com。SCH芯片組電源情況的文檔記錄見以下網(wǎng)址：http://www.intel.com/design/chipsets/embedded/SCHUS15W/techdocs.htm。

[6] Intel Z500在頻率為800MHz時TDP功耗為0.65W，小于最差情況下的功耗。SCH最大TDP功耗指定為2.3W。雙芯片Atom解決方案的最大功耗 為2.95w，而OMAP3僅為0.75W。Intel Z5xx CPU電源情況的文檔記錄見以下網(wǎng)址：http://download.intel.com/pressroom/kits/events /idfspr_2008/IntelAtom_processor_skus.pdf。詳細電源規(guī)范請見intel.com。SCH芯片組電源情況的文 檔記錄請見以下網(wǎng)址：http://www.intel.com/design/chipsets/embedded/SCHUS15W /techdocs.htm。

[7] Intel Z5xx CPU電源情況的文檔記錄參見以下網(wǎng)址：http://download.intel.com/pressroom/kits/events/idfspr_2008/IntelAtom_processor_skus.pdf。

TI OMAP3 430的待機功耗僅為100微瓦。

[8] Intel Z5xx CPU電源情況的文檔記錄參見以下網(wǎng)址：http://download.intel.com/pressroom/kits/events/idfspr_2008/IntelAtom_processor_skus.pdf。

[9]對于使用Intel CPU在C0/C1/C2/C4/C6等電源狀態(tài)下的用電數(shù)據(jù)，TI分析表明各占空比除C6為80%外，其余均為5%。相應的TI OMAP3 430 Cortex-A8 CPU電源數(shù)采用了相同的占空比數(shù)據(jù)。

[10] Intel Atom產(chǎn)品規(guī)范實例的文檔記錄參見以下網(wǎng)址：http://www.umpcportal.com/products/ (如GigaByte M528 MID)。

[11] 以使用49W/h電池的Asus Eee PC901為例，參見：http://www.umpcportal.com/products/product.php?id=212。

作者：Brian Carlson

全球戰(zhàn)略市場營銷經(jīng)理

德州儀器

Bob Morris

移動計算總監(jiān)

ARM公司