ARM后起之秀三星渐成长
技术讲坛
虽然在手机用半导体产品中三星的市场占有率第一，但在智能手机处理器方面，三星却并不能算是巨头之一。长期以来，三星除了存储芯片、液晶屏技术外，在手机芯片技术方面的实力并不强，这使得三星手机不得不大量采用其他厂商的应用处理器。这种局面或多或少让三星有点尴尬！不过，随着蜂鸟、猎户座等ARM应用处理器的推出，我们看到了三星在这方面的努力及成长……
Hummingbird（蜂鸟），三星成名之作
1. S5PC100打下立足基础
三星在很早以前就推出过ARM处理器，如S3C24XX系列，不过因为性能普通，鲜有用户知道它们。到了苹果iPhone选用了S5L8900之后，三星在手机处理器市场才逐渐为大家所知。不过，真正为三星打下立足基础的是苹果iPhone 3GS上所采用的代号为“蜂鸟”（Hummingbird）的S5PC100处理器。
蜂鸟基于Cortex-A8架构，单核心设计，配备32KB数据、32KB指令缓存及512KB的L2缓存，其内存控制器可支持LPDDR1、LPDDR2或DDR2。在GPU图形处理核心上，“蜂鸟”配备PowerVR SGX530/SGX540核心，3D性能较当时高通的Scorpion高出不少。同时“蜂鸟”的处理模块还具备独立的硬件解码功能，集成多格式编解码器，支持MPEG-4、H.263、H.264、VC1以及XviD解码，并整合一个ARM NEON多媒体扩展器，支持游戏、音频/视频、无线通信等多种功能。但可惜的是，这款方案并不支持常用的RM/RMVB格式硬件，只能够通过软件进行软解，最高分辨率仅支持到480P。
“蜂鸟”针对智能手机领域共推出了两个型号：S5PC100和S5PC110。最早的S5PC100采用较为落后的65nm工艺制造，主频为667/800MHz，搭载256MB mDDR内存。不过，受65nm工艺的制约，S5PC100的功耗控制并不是很理想，因此不少产品都降频使用，比如为了增加采用S5PC100核心的iPhone 3GS的续航时间，苹果只能将处理器的频率降到600MHz，但这也证明了三星对Cortex-A8架构优化得相当成功。
2. S5PC110重在降低功耗
针对S5PC100功耗过高的缺点，三星后来推出了采用45nm工艺的S5PC110，工作频率提升到了1GHz，图形核心从SGX530升级到性能更强的SGX540，视频的编解码性能也从S5PC100的720P提升到1080P，通常配备512MB mDDR2内存。同时为了控制功耗，三星对S5PC110的PowerVR SGX540核心进行了精简处理——三角形生成率和像素填充率都只有PowerVR SGX540标准的一半。这样的措施让S5PC100的功耗控制得更低，待机标准功耗只有11mW，而同时期高通的Snapdragon的功耗则是30mW，而S5PC100在播放720P视频时的功耗也只有320mW，也远低于Snapdragon的770mW。不过由于核心工作频率高，使得S5PC110的3D性能相较S5PC100有大幅提升。
此前S5PC110主要使用在三星自家的手机上，如I9000系列（I9000、i897、T959等机型）和谷歌定制的Nexus S（I9020）上都可以看到它的身影。风靡全球的三星GALAXY S有着强劲的性能，正是得益于其自家S5PC110处理器。
同时三星还在S5PC110的基础上推出了针对平板电脑设计的S5PV210处理器。在架构上，两者都是一样，只不过在封装类型上略有不同，S5PV210的图形性能也比S5PC110强劲不少。这也使S5PV210的功耗略高于S5PC110，但整体功耗对于像平板电脑的大块头来说仍是可以接受的，比如三星Galaxy Tab平板电脑就是采用此款处理器。
Orion（猎户座），三星首款双核ARM产品
1．Mali400靠多核逞强
进入2011年，NVIDIA的双核Tegra2以及德州仪器、高通的双核处理器陆续推出，而苹果A5同样升至双核，智能手机仿佛一夜间进入了双核时代。当然三星也自然不会缺席，Orion（猎户座）就是它带来的双核产品。
作为最晚到场的双核CPU，沿用45nm低功耗制程技术的Orion（猎户座）如同其他双核处理器一样也升级到ARM Cortex-A9架构——采用1GHz频率的ARM Cortex-A9核心组成原生双核，每个核心拥有32KB数据和32KB指令缓存，芯片组还配有1MB L2缓存来优化处理性能。不过除了这些常规双核技术以外，最令人惊奇的是，它放弃了此前被广为采用的PowerVR SGX540图形核心，转而使用来自ARM的Mali400图形核心，成为所有双核处理器中最为另类的一个。
其实ARM在移动微GPU方面的造诣也很高，越来越多被应用在平板电脑等移动终端领域。ARM的GPU就是Mali系列，“猎户座”采用的Mali-400 MP是世界上第一个符合OpenGL ES 2.0的多核GPU，可提供卓越的2D和3D加速性能，最高可扩展至 1080P，同时在能耗和带宽效率方面保持领先地位。MP是“MPCore”的缩写，就是可以扩展实现多核的意思，单核架构的Mali400的最大亮点是可以扩展由2、4核组成的多核心GPU。
三星曾经是PowerVR SGX5系列图形核心的死忠，这一次，它却选择了多核架构下的Mail400，的确令人惊奇。三星之所以放弃SGX540，是因为更看好多核心技术的广泛前景和所表现出来的性能实力，在单核心下Mail400虽不具备性能优势，但在四核心下它是目前最强劲的图形核心。三星宣称“猎户座”的图形性能是“蜂鸟”的5倍，由于它最多可以内置4个核心的Mali400，因此它能轻松击败SGX540。依靠Mali400这颗芯片，“猎户座”可以支持OpenGL ES 2.0，轻松实现一些复杂的画面效果，比如水波荡漾的景象等，播放30fps的1080P或运行3D游戏都不成问题。这让三星Orion双核处理器的整体性能比NVIDIA的Tegra2要强不少，即使与TI的最新OMAP44XX相比也不会逊色。
2.通过外围扩展功能
此外，为了增强产品应用灵活性并降低系统成本，“猎户座”还集成了移动设备中各种外围功能的常用接口。比如厂商可以选择不同类型的存储介质，包括NAND flash、moviNAND、SSD、HDD等或者同时提供SATA和eMMC存储，厂商也可以选择更高性能的LPDDR2和DDR3内存。猎户座还板载有原生的三重显示控制器架构，在多重显示环境中可以进行多任务操作，用户可以通过HDMI 1.3a接口连接多部显示设备。
不同于“蜂鸟”，三星针对“猎户座”推出了全新的处理器品牌——“Exynos”。三星解释是，它具有“智能”加“环保”的含义，源于两个希腊单词——exypnos + prasinos。Exynos 的第一款产品代号为 4210，是一颗 ARM Cortex-A9 双核心芯片，主频为1GHz，配备1MB L2缓存，单个Mali400图形核心，支持WXGA分辨率及1080P视频解码，还支持3D视频和摄像头。比如三星的Galaxy S2 I9100就采用了这款Exynos 4210处理器。ARM 曾在美国举行的游戏开发者大会 GDC 2011 上利用 Exynos 4210 工程机通过 HDMI 连接一台 1080P HDTV 展示了ARM 特别开发的 3D 游戏“TrueForce”。在3D 特效全开下，达到 1080P 超高质的游戏画面，Exynos 4210可保持 60fps 的速度流畅运行。
写在最后
虽然三星进入应用处理器领域的时间并不长，推出的ARM处理器型号也并不多，但并不意味着三星对高通、TI这样的传统ARM厂商来说没有威胁。三星最大的优势在于囊括了研发、元器件、生产和销售的各个环节，整个上游产业链十分完善和发达。从闪存颗粒、电容触控屏幕、处理器、电池、操作系统各个方面，三星都拥有独立的核心技术。目前三星的ARM架构处理器被大量采用在三星GALAXY系列智能产品上，也被很多手机厂家所采用。
值得一提的是，三星对本家应用处理器采取开放态度，不仅释放出了针对各作业平台的SDK，从桌面2D/3D API，到光线、动作感应都有各自的SDK可应用，改版速度也相当惊人。虽然这些并不是业界的标准API，而是针对特定硬件的API，但三星的开放性态度却能让开发者充分发挥想象，自然开发者也愿意全力支持。目前我们已经看到三星的应用程序商店搞得有声有色，反观高通、TI却没有半个类似的平台可以发挥，少了硬件的开放，也失去了拉近程序设计师以及获得更高的市场占有率的机会。因此，三星未来在ARM应用处理器市场上完全能打出另一片新天地，形成一家独大的局面。