作為目前市場主流處理器內核之一，Power架構以強大的運算與數據處理能力而在通信設備及計算機服務器領域占據重要地位，實際上它在包括消費電子、汽車、工業以及醫療等多個市場也有不俗的表現。如在游戲機領域，當前三大家用游戲平臺(Wii、PS3和X-Box 360)都采用了Power技術；在數字電視和機頂盒領域其收入達到2,000萬美元；而在汽車電子方面，它可用于動力總成、車身控制、安全控制及車載娛樂等應用，比其他32位內核應用都要廣泛。
根據市調公司IMS Research對全球處理器市場所做的一份調查，基于Power架構的32/64位處理器2010年市場總值達到44億美元。在各種處理器內核架構中，Power架構在32位MPU市場份額占據第一，而在64位CPU和包含處理器內核的FPGA中市場份額名列第二。該公司認為，Power架構未來五年將保持健康的復合增長率，它不僅在幾個主要領域繼續占主要地位，而且還將成為事實上的工業標準架構。
二十年創新發展
鑒于亞洲尤其是中國市場對Power架構需求的增長，負責全球Power架構管理與推廣的組織Power.org于今年9月1日在深圳舉辦“Power Architecture亞洲大會”，向眾多中國用戶介紹了Power架構最新技術進展、市場策略以及未來發展規劃。“自從上世紀90年代推出基于Power架構的SoC以來，該技術經歷了二十年不斷的創新和發展，”Power.org市場總監兼戰略顧問Fawzi Behmann介紹道。“目前沒有哪種內核架構能比Power架構的應用范圍更廣，其應用覆蓋了從小型手持設備直到大型超級計算機等各個領域。”
Power架構最初由IBM、摩托羅拉以及蘋果合作共同開發，為蘋果新一代電腦提供高性能處理器，后來逐漸將其發展成為一種可授權給其他廠商的開放式架構。于是在2005年6月，IBM與摩托羅拉半導體業務的后繼者飛思卡爾公司成立了獨立的管理機構Power.org，以有效管理Power指令集架構事宜，這兩家公司則作為創始會員，同時該機構也向業界其他企業開放。Power.org的主要任務是發展和維護可用于嵌入式或計算機領域的Power架構和指令，它成立技術委員會和會員企業共同開發各種技術規范，其機構的宗旨是開發推廣并促進發展Power架構生態系統以及相關方案，使之成為業界首選的開放式平臺。作為一個非盈利機構，Power.org并不直接介入架構授權業務，用戶仍需要從IBM、飛思卡爾或其他第三方合作伙伴獲取使用授權。
和目前市場上流行的ARM以及MIPS架構類似，Power也采用了授權業務模式。為了更好推廣Power架構應用，降低使用費用和門檻，IBM近日宣布了一系列擴展Power架構技術授權計劃，其中的多用途授權協議可讓開發商通過一項授權即可使用整個Power內核系列，設計人員通過獲得“一攬子許可”能夠在五年內無限次使用PowerPC CPU內核；而另一項針對PowerPC405內核的無障礙授權則免去了該內核商業應用的授權費用；同時，IBM還和新思(Synopsys)合作，與后者的PowerPC405大學計劃結合起來，努力使Power成為高校科研和工程教學的主要架構。
Behmann認為，Power架構與其他嵌入式處理器內核相比特色十分明顯。首先是Power架構的應用范圍很廣，包括了從毫瓦級設備到每秒千萬億次運算的超級計算機；其次，其指令集架構可支持64位和32位，同時支持多核、虛擬化及管理程序；針對SoC設計它還提供高性能存儲器模型和多線程支持；最后它還有豐富的開發工具以及大量開放與專用源代碼。
受Power架構的優勢特性所吸引，目前也有一些中國本土機構加入到Power.org當中，除了早期的上海交通大學和國家軟件與集成電路公共服務平臺(CSIP)以外，蘇州國芯、華芯飛以及芯原不久前也正式成為該組織的成員。“成為Power.org成員后不僅可以影響未來Power指令集架構方向和規范的定義，而且可將該組織作為市場推廣合作伙伴，包括市場調查、新聞發布、文獻共享等等，并可參與到技術與產業生態系統推廣活動中，”Behamann說道。
本地化支持日益成熟
在今年的“Power Architecture亞洲大會”上，這幾家剛剛加入Power.org的中國企業也紛紛登臺亮相，向業界展示了基于Power架構的最新產品與解決方案。
蘇州國芯科技有限公司是中國信息產業部與摩托羅拉公司在中國合作的結晶，公司成立之初接受摩托羅拉先進水平的低功耗高性能32位RISC嵌入式CPU M*Core技術及其SoC設計方法，以高起點建立具有自主產權的32位RISC C*Core。從2006年開始向國內IC設計企業提供CPU核，目前出貨量累計已達到6,000萬顆。
“國產嵌入式CPU近年取得較大進步，但與國際領先產品相比仍有很大差距，尤其是高端嵌入式CPU方面，短期內還不能滿足我國高端智能終端產品的產業化需求，”蘇州國芯科技有限公司董事長鄭茳說道。“全球智能終端產量50%在中國，而高清電視、汽車電子、北斗導航等智能終端應用都是影響我國重要產業和工程發展的戰略制高點。但我國制造的智能終端不得不大量采用國外公司的芯片，主要原因在于我國缺乏高端SoC芯片技術。”他認為，SoC芯片的核心競爭集中體現在高端嵌入式CPU等核心IP技術，典型代表是ARM的Cortex A9和IBM的PowerPC 470等高端嵌入式CPU。
嵌入式CPU成功發展的模式是多樣化的，關鍵是應該建立穩定而強大的產業生態環境，特別是軟件工具鏈環境和立足于市場應用。因此蘇州國芯新一代C*Core CPU的發展策略采取了走與國際主流技術相兼容的發展路線，充分利用國際主流技術已經建立的良好技術開發和應用生態環境，為我國集成電路企業發展提供自主可控的嵌入式CPU技術和有力的應用環境支撐。去年9月，該公司完成了IBM PowerPC指令架構授權協議簽署，IBM同意將PowerPC嵌入式CPU的指令和架構正式許可給蘇州國芯使用，而國芯也將在此基礎上開展創新研究和開發，發展新一代的C*Core C1000系列。
“IBM PowerPC架構是目前國際主要的CPU結構技術之一，具有世界最先進的處理器性能，”鄭茳介紹道。“以PowerPC 476FP為例，其時鐘頻率超過1.6GHz，并可達到2.5DMIPS/MHz性能，是目前國際上最高性能嵌入式處理器內核。PowerPC處理器有廣泛的應用范圍，在網絡、汽車電子、航空、通信設備和游戲機等多個領域占有全球市場份額第一。”
由于獲得PowerPC架構授權，因此蘇州國芯可以獨立開發與Power指令集兼容的CPU內核，提供給國內的用戶，而據鄭茳透露，國芯還可提供設計服務業務，幫助客戶完成兼容Power指令的芯片設計。除此之外，國芯還作為PowerPC在中國的增值服務代理商(VAR)，可以幫助國內用戶獲取Power內核的使用授權。
本次大會上，剛剛加入Power.org不到一個月的華芯飛科技有限公司展示了一款基于Power架構的高性能云終端平臺級芯片CC2000及參考設計方案，其簡潔的系統設計與流暢的播放效果引起了現場觀眾的注意。
據介紹，該芯片采用了IBM PowerPC 460多核架構，其內部包含兩個PowerPC核、一個DSP、一個圖形處理器和一個編解碼器，因此功能非常強大。例如它支持1080p全高清全格式視頻編解碼，包括Google WebM視格式；具有2D/3D圖像引擎，支持OPENGL ES2.0 and OPEN VG1.1.；內建高速數字信號處理器，實現多種音頻格式的編解碼，包括DTS-HD 7.1 Master Audio、Dolby 7.1 TrueHD等；無線接入支持WiFi、藍牙、3G，并內置GPS處理器以及具有USB/HDMI /SATAII/LVDS/TV CVBS等豐富的外圍接口。在操作系統方面，該芯片支持Android 2.3/Linux 2.6.3x雙系統，并支持Adboe Flash Player 10.1。這么強的性能難免使人對其功耗產生疑慮，不過據現場工作人員介紹，該芯片采用65nm工藝，待機功耗還不到1mW。
而引起觀眾強烈興趣不僅僅在于芯片本身硬件性能，還有華芯飛公司總裁李給武對其產品策略的介紹。他認為，必須建立起一個良好的生態系統，使得產業鏈上各廠商都有錢賺才能保證整個產業實現健康有序的發展。為此，華芯飛將采取非常靈活的業務模式，比如將源代碼、SDK等完全向客戶開放，并可根據客戶需求提供定制的封裝形式和芯片標識Logo。“我們將制定讓人意想不到的產品價格，甚至可能還不夠晶圓制造成本，因為我們不想在芯片上賺大家的錢，”李給武說道。
實際上從華芯飛對該產品的定義中我們也可看出些許端倪。CC2000并沒有定位于一個簡單的應用處理器，而是作為云終端平臺芯片。該公司致力于將其打造成一個穩定且高速可靠的硬件平臺，并基于此提供各種軟件平臺服務，例如利用多年積累的教育學習產品背景，整合游戲、書籍、教材等資源，提供給最終用戶的豐富應用資源，同時聯合其他方案公司特長技術，面向不同應用領域獨立授權發展。“我們將向Google學習，積極扶持具有創新想法的中小企業，共同把市場做大。”李給武總結道。■
附：
清華大學獲授權使用飛思卡爾Power Architecture e200內核技術
飛思卡爾半導體公司不久前與清華大學簽訂許可授權協議，后者將獲權使用飛思卡爾e200z6-z3內核。飛思卡爾與中國最高學府的攜手合作也將成為推進Power Architecture技術在中國發展步伐的里程碑，同時清華大學也表示，今后會在飛思卡爾e200內核的基礎上研發新產品，并為學生提供Power Architecture技術培訓。
實際上飛思卡爾與清華大學的合作由來已久。早在1995年，雙方就共同建立聯合實驗室，并從2001年起擴展到了數字信號處理器(DSP)領域。本次授權的飛思卡爾e200z6內核是該公司基于Power Architecture技術的性能最高的可授權產品之一，用來開發通信市場及智能電網等新增長領域的嵌入式系統，而清華大學通過這款內核的使用可以將研發產品應用到更多領域。
據介紹，飛思卡爾e200系列可合成高效內核基于Power ISA版本2.03，專用于對成本敏感的嵌入式實時應用。e200內核現可通過飛思卡爾的授權伙伴IPextreme而授權使用，包括4個版本系列，分別是e200z0、e200z1、e200z3和e200z6內核。該內核通過時鐘門控實現低中斷延遲和低功耗設計，提供可變緩存大小、可變MMU大小，并通過Nexus1提供靜態調試，通過Nexus2/3提供實時調試，另外還提供AMBA AHB總線接口單元。每個e200內核都由廣泛的開發生態系統提供支持，包括編譯器、調試器、實時操作系統、參考板和應用代碼。■
