「終結者」降臨
它來了——Intel的首個智慧型手機SoC處理器，預計在2012年結束以前用戶們在市場上就可買到相應的產品。整個平臺的命名我們早已得知——Medfield，Intel CEO保羅·歐德寧在CES大會第一天也宣布了該公司兩家智慧型手機合作夥伴：聯想和摩託羅拉。
作為Intel首個真正的移動SoC處理器，Medfield平臺的核心是代號為"Penwell"的SoC晶片，而前一代的Moorestown平臺要實現相同功能需要雙晶片方案。
Penwell核心架構圖
Penwell SoC處理器採用PoP（Package on Package）即堆疊的方式實現，整個晶片面積約12*12mm。Intel目前還沒有透露具體細節，不過Anandtech和Hothardware被允許對沒有集成DRAM的Penwell樣品進行拍照。
Penwell樣品
Penwell樣品和其餘兩個晶片，即上一代Moorestown（Lincroft和Langley，一個是CPU，一個是「主板晶片組」）的比較
從圖上可以估算，真正的Penwell die size大約在62mm左右，比Tegra 2大但小於Tegra 3和蘋果的A5，後面更深層次的分析將會進一步解釋原因。
Intel在CES上只發布了Medfield平臺的一個版本產品：Atom Z2460，集成單個Atom核心與512KB L2緩存，Power VR SGX 540 GPU和雙通道LPDDR2內存控制器。看上去是不是比Tegra 3的4個Cortex-A9和蘋果A5/OMAP 5的PowerVR SGX 543/544MP2還要差？至於實際性能還是讓我們是騾子是馬拉出來遛遛吧。
以下測試中除三星Galaxy Nexus運行Android 4.0 Ice Cream Sandwich，蘋果iPhone 4S運行iOS 5以外，其餘設備作業系統均為Android 2.3 Gingerbread：
SunSpider Javascript Benchmark 0.9.1測試
儘管運行的是Android 2.3 Gingerbread的自帶瀏覽器，Intel Medfield智能機的SunSpider測試性能仍然超過之前所有的手機，包括Galaxy Nexus。Intel還承諾Medfield的性能在Android 4.0 ICS中還會上升。
BrowserMark測試
在BrowserMark測試中Medfield平臺取得了平板級別的分數，手機中最接近的只有運行Ice Cream Sandwich的Galaxy Nexus。Intel預計在相同的作業系統中Medfield將比其他任何SoC都快。
Anandtech的站長向Intel提問為何SunSpider和BrowserMark在瀏覽器性能測試中有這麼大的性能優勢，特別是此前在Android中通常換SoC的性能提升並沒有升級作業系統版本來得大。Intel的回覆指出了許多因素，但最主要的一個原因是ARM架構Cortex-A9的執行核心雖然性能不錯，但其更多受限於內存界面、帶寬等。
由於Atom的L2緩存比起ARM架構的SoC具有更高的命中率，所以內存控制器的帶寬實際效果遠比Cortex-A9的好，這也是為什麼Cortex-A9的SoC理論內存帶寬性能遠比實際測試好看的原因。預計這一情況只有到了Cortex-A15才能得到改變，在它上市之前Medfield仍然對ARM架構具有較大的性能優勢。
GPU性能測試
由於採用的是和ARM架構相同的PowerVR核心，並且型號也只是中高端的SGX540。Medfield的圖形性能自然中規中矩：
Medfield的3D性能比TI OMAP 4460稍好。同是PowerVR SGX540，Medfield的GPU核心頻率為400MHz，而多數OMAP4設備的GPU頻率為300MHz。
功耗測試
對於行動裝置來說不談功耗的性能沒有什麼意義。不過對於Intel來說，Medfield這次在功耗方面的競爭力似乎也不弱。Intel在CES展臺利用Medfield公版設備運行了一些測試，數據大概為：待機功耗為20mW左右，撥打3G呼叫時約750mW，3G上網瀏覽時功耗約1W。Intel提供的與三星Galaxy S II/蘋果iPhone 4S的功耗數據對比表格如下：
| Intel提供的功耗對比數據（典型顯示亮度） | ||||
|
| 待機（3G） | 通話（3G） | 上網瀏覽（3G） | 720p視頻回放 |
| 蘋果iPhone 4S | 約38mW | 約800mW | 約1.3W | 約500mW |
| Intel Medfield | 約18mW | 約700mW | 約1.0W | 約850mW |
| 三星Galaxy S II | 約19mW | 約675mW | 約1.2W | 約650mW |
看上去對於聯想和摩託羅拉移動來說，Intel的Medfield應該是個好產品，目前這兩家廠商已經籤署了多年的合作協議。雖然理論計算性能如Benchmark Pi方面，Fudzilla網站的數據顯示聯想K800工程試作機的性能為743ms，比Tegra 2（LG Optimus 2X）的550ms要慢，但一方面Benchmark Pi軟體已經比較古老，也有可能是聯想定製版系統核心的原因。預計聯想將在中國大陸市場於第二季度首發Medfield智慧型手機K800。
Intel在智慧型手機方面所需要的，只是一個開始。
Medfield平臺：CPU分析
Medfield為Intel整個平臺的代號，而SoC名稱為Penwell，其中集成的CPU核心名稱為Saltwell。實際上Saltwell和普通Atom所用的Bonnell核心並無太大不同，只是在性能/功耗比的策略上做出了部分調整。
Anandtech站長稱，其實五年以來Atom的架構一直沒有真正改動過。現在的Atom仍然是一個dual-issue，非亂序執行（in-order）並支持超線程技術的架構。整數運算流水線有16級，遠比Cortex-A9的要多。採用長流水線設計，增加緩存延遲是為了使Atom的功耗更容易降低。Intel在Atom架構上運用的設計思路類似於Nehalem的2：1比例，即CPU加入的每個新特性在使功耗提高1%的同時至少要使性能提升2%。
Intel Atom核心模塊示意圖
在Atom裡不具有單獨的整數乘法/除法單元，它們的功能將由浮點部分硬體來完成。Intel重複設計了部分資源如寄存器、指令序列等來實現對超線程的支持，不過沒有增加更多的執行硬體從而提高了效率。這種策略還是取得了一定成功，畢竟單核心、超線程的Atom性能仍然要好於雙核心的Cortex-A9。
ARM Cortex-A9核心模塊示意圖
A9擁有一個整數乘法單元（和一個ALU共享），不過浮點方面只有一個FP/NEON模塊。從更高層級上來看其實Cortex-A9和Atom屬於一個層次的東西，只不過在細節方面Atom底層架構的一些改變使得Intel擁有領先優勢。
ARM Cortex-A15核心模塊示意圖
不過來到Cortex-A15時代，Intel可能就會遇到一些麻煩了。A15擁有更現代化的設計，亂序執行指令寬度也要遠大於A9。所以如果雙核心的Cortex-A15將Medfield的性能踩在腳下不算稀奇。而高通的Snapdragon S4核心Krait比起A9更接近於A15，並且上市日期比典型的A15更近。所以Medfield可能會比想像中更快失去對ARM的性能優勢，這個時間估計是2-3個季度。
Saltwell的增強特性
儘管Saltwell Atom核心表面上看只有512KB L2緩存，其實還有另外256KB藏在某個地方，隱藏的緩存採用低壓低功耗版SRAM，擁有自己的電壓調整策略。ULP SRAM的用途是為了當CPU進入深度休眠狀態時存儲CPU狀態和L2緩存中的數據。
採用ULP SRAM的原因也很簡單：Intel的架構允許核心電壓最多降至ULP SRAM的Vmin，使用ULP SRAM可確保Atom的核心功耗降到最低狀態，其核心電壓甚至低於L2緩存。不過這種策略也有缺點——會增大核心面積，但由於Medfield是基於Intel的32nm LP製程工藝並且向22nm的過渡很快就會到來，這方面對於Intel也是個小case。
前面提到過單核心Penwell的die size要大於Tegra 2，從這裡就能看出die size不僅僅取決於CPU核心本身。此外還有一些架構上的微調使得Saltwell比之前的Atom更適合移動平臺應用。
頻率和加速
Medfield核心的六種狀態
Medfield的CPU核心支持多種不同的執行頻率和電源管理模式。最低功耗狀態為C6，此時核心和L2緩存均處於關閉狀態，總功耗近似於0。這種技術已經不算新鮮，Intel在臺式機——2008年發布的Nehalem和筆記本——2010年的Arrandale上已經引入了類似的技術。
當CPU喚醒並運行一些任務時，核心頻率將以100MHz為單位逐漸上升，最終提升至1.6GHz。不過1.6GHz的最高頻率狀態類似於Sandy Bridge的Turbo Boost，不會維持很久。正常運行的最高頻率為1.3GHz，但也正如桌面/筆記本的睿頻一樣，峰值頻率超過1.3GHz也是常有的事。
各種狀態/頻率下的功耗數值也比較有競爭力：
| Medfield各種頻率下的功耗比較 | ||||
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| 100MHz | 600MHz | 1.3GHz | 1.6GHz |
| SoC功耗 | 約50mW | 約175mW | 約500mW | 約750mW |
由於多數基於ARM架構的SoC滿載狀態下的功耗也小於1W，從這點上來看Medfield和它的競爭對手起碼在CPU部分是站在同一起跑線甚至更靠前的。但值得注意的是目前的ARM Cortex-A9架構CPU的運行頻率多數小於1.5GHz，因此可通過"Turbo Boost"加速至1.6GHz的Medfield在性能方面明顯佔有優勢。
Medfield平臺：GPU分析
Medfield採用的PowerVR SGX540其實和TI的OMAP 4460中的一模一樣，但頻率提高至400MHz。
實際上，Medfield採用性能不算最高端的PowerVR SGX540用意在於儘早進入市場亮相併搶佔份額。Intel已經計劃在今年底之前推出Medfield的22nm工藝繼任者，屆時將採用和蘋果A5一樣的PowerVR SGX543MP2。
視頻編/解碼支持
Intel表示採用了Imagination Technologies的兩個IP模塊：VDX385和VDE285提供對1080p視頻的解碼/編碼的支持。Intel稱Medfield支持硬體加速解碼1080p@30fps H.264 High Profile視頻流，最大支持的碼率為50Mbps；不過Intel演示採用的視頻流碼率只有20Mbps@High Profile。
而Medfield的ISP模塊由Intel控股的Silicon Hive公司提供。ISP模塊提供對500萬像素至1600萬像素主攝像頭的支持，而公版採用的設計是800萬像素攝像頭，支持15fps速度攝像。
製程工藝
Intel自家的製程幾年之前就分成了兩部分，提供低功耗（LP）和高性能（HP）兩種工藝，路線圖大概是這樣：45nm HP—32nm HP—45nm LP—22nm HP—32nm LP。Intel計劃今年開始加快LP製程發展速度，同步推出同一級別製程的HP和LP版。
目前我們看到的Medfield基於Intel 32nm LP製程工藝，Intel提供的具體細節只有漏電率是45nm最成熟漏電率的十分之一。和Moorestown對比，Medfield在相同總功耗級別上可降低43%動態功耗或提高37%運行頻率。
Intel 32nm LP工藝的最大競爭對手就是臺積電的28nm製程，高通、NVIDIA預計均將使用臺積電28nm工藝打造下一代SoC。目前還不清楚並且很難去比較不同製程的不同架構，但工藝方面信誰不如信Intel——比起和4x nm級別對比，Intel 32nm LP製程和臺積電的28nm LP工藝是一個水平線上的東西。
不過很重要的一點是，Intel給人的感覺是在可能時很願意犧牲電晶體的密度來保障低功耗特性。雖然Intel的SoC產品在市面上很可能不是die size最小的一個，但在行動裝置中SoC的競爭優勢和die size大小真沒什麼關係，君不見蘋果接近120平方毫米的A5以及小不了多少的三星Exynos 4210大行其道麼。
路線圖
儘管Medfield已擁有很強競爭力的性能數據，但目前它在市場上的競爭對手均已經上市一年左右，已經老了……而下兩個季度高通的Snapdragon最新一代S4將強勢挺進市場，基於S4的智慧型手機和平板電腦也將出貨，帶來比Cortex-A15稍弱一點的性能級別。
目前Medfield基於單個Atom核心和PowerVR SGX540 GPU，使用Intel 32nm LP製程。在年底之前我們有望見到基於雙Atom和升級的圖形核心如PowerVR SGX 543MP2等。此外，Intel還有可能發布一款面向更低端入門市場的SoC，以及從英飛凌（Infineon）那收購基帶部門的成果——類似高通的全功能SoC，預計將於2013年正式上市。
這次有什麼不同：Google力挺和不錯的公版平臺
幾年之前，Intel就已經宣稱要進入智慧型手機業界。但這麼長的時間該公司連一個靠譜的合作夥伴或一臺像樣的原型機都沒拿出來，更別提真正上市了。不過這次一切都不一樣，最大的改變？那就是專注、認真的態度以及選對了戰友——Google。
Intel此前與諾基亞合作開發自己的作業系統的計劃最終還是失敗了（MeeGo），雖然當時也曾經想過支持Android作業系統，但更加偏重的還是MeeGo，不過這一舉動卻使NVIDIA堅定不移地加入了Android陣營。而現在，Intel在普通市場走上了和NVIDIA相同的道路。
去年9月份舉行的IDF開發者大會上，Intel和Google宣布結成合作夥伴關係，從Android 2.3 Gingerbread開始未來將對每個版本都提供Intel x86架構的支持。目前Intel已經參與到Android開源計劃（AOSP）中來，可以訪問Android核心原始碼（Gingerbread、Honeycomb和Ice Cream Sandwich）。Intel的用意是給x86架構帶來更加穩定的Android作業系統），不過巨無霸參與軟體開發其實對於ARM平臺也有一些好處。
Intel新整合的移動部門也相當給力：在Mike Bell（前蘋果和Palm僱員）帶領下，Intel發布了一款看起來設計相當棒的Medfield手機公版設計。這款公版樣機最早在去年的IDF上亮相。和板卡領域類似的是，公版手機只要設計好，會使品牌廠商只需要做很小的改動甚至是換個標籤就能直接上市開賣。
同時Intel CEO歐德寧也給予了Mike Bell相當的權限，使他可以使用任意Intel的資源，以從全世界招募最好的工程師打造出最好的團隊，再加上續航改進後的平臺，Mike的團隊給市場帶來的不僅僅是Medfield，還是首個基於Atom的智慧型手機。
Intel公版Medfield智慧型手機整合有自家的XMM 6260 HSPA+ MODEM。Intel稱對於LTE的支持也正在進行當中。
而WiFi的解決方案來源於TI的1283主控，因為Intel的無線技術團隊給出的方案功耗不夠低，不適合在智慧型手機中工作。不過Intel內部已經重新組建團隊以完成超低功耗WiFi方案的研發。
和iPhone 4S進行對比
運行ICS的Intel Medfield公版智慧型手機
實際上的手感遠不如看起來厚重
屏幕的解析度相對有點非主流——為1024*600，支持通過HDMI接口輸出1080p@30fps或1080i@60fps的視頻流。
目前，聯想的K800就是首個基於Intel公版平臺的修改版成品機。就像多年以前的主板市場一樣，Intel已經設立了多個實驗室，幫助客戶進行手機的測試等工作，以確保基於公版修改而來的產品也有著最佳的使用體驗。同時不少廠商在軟體開發上的短處也可通過和Intel合作來得到彌補，並減少整體的研發時間。
此外，Anandtech站長還向Intel提問是否有計劃將公版平臺解鎖版直接向終端用戶出售。對於這一點，Intel目前的說法仍然是不會。看來Intel對於廠商的態度仍然是拉攏而不是自己去競爭。
與ARM的兼容性：二進位轉換
和蘋果從PowerPC轉投x86陣營一樣，Intel發現自己在把Atom帶向Android的過程中處在一個困難的位置。Android系統本身並不是最大的問題，並且今後新版本均會同步發布x86和ARM版。最大的問題是程序/應用的兼容性。
目前Android NDK的開發指南中已經提供對ARM和x86兩種架構的支持，因此新開發的應用以及目前應用市場的一線產品應該不用擔心對x86的兼容性。那其他的呢？
一般情況下，所有Android應用都在虛擬機中運行，處理器的架構不對其產生影響。同時應用調用的Android庫也沒有什麼ARM的原生代碼，對兼容性不構成影響。存在兼容性問題的是那些調用ARM原生庫/代碼的應用，多為3D遊戲。
Intel預計整個市場上的75% Android應用與ARM原生代碼無關。其他25%或多或少存在問題。解決方案呢？答案是二進位轉換。
Intel沒有說明這種解決方案的更多細節，應該是通過攔截ARM原生庫然後在執行前將ARM代碼轉換成x86代碼。Intel預計這種方法在發布時可以解決約90%應用程式的兼容性。當然，通過二進位轉換來解決兼容性問題肯定比運行原生代碼要慢。儘管Intel已經對Android使用體驗做了很多優化，我們還是要等到成品上市時看看實際使用效果才能下定論，抑或是像目前一樣指望應用開發團隊推出各種數據包。
總結
Intel最終做到了，在談論了進軍移動市場獎金5年之後，Intel推出了Medfield平臺公版智慧型手機，證明了該公司談論的方案是可能的。在未來預計Intel還將繼續增加廠商合作夥伴等壯大x86-Android的陣營。雖然目前離聯想K800的上市時間還有幾個月，離摩託羅拉推出成品要更久，不過有總比沒有好。
Intel的合作夥伴也不會受什麼拖累：Medfield平臺很快，即使它只有單核心也比目前市場上的絕大多數ARM-Cortex A9 SoC要快，雖然GPU不如蘋果的A5等，但預計年底雙核心改進版Medfield的推出將會扭轉這一局面，也給同期上市的Cortex-A15等帶來更多的壓力。
雖然沒有自己親身參與測試，不過至少從Intel提供的數據中可以看出，Medfield平臺智慧型手機的功耗並不構成問題。
現在可以說說這張圖裡面對比對象都是什麼了，據Anandtech站長透露，它們分別是iPhone 4S,Galaxy S II,Droid RAZR和Optimus 2x以及Galaxy Nexus
Medfield和Atom Z2460是一個很好的開始，Intel也終於有一個有競爭力的移動SoC可直接提供給市場和合作夥伴，Medfield的開發團隊也終於可以鬆一口氣。接下來，讓我們來看看今年的12個月中還會發生什麼有意思的事情吧……
文/驅動之家