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眾所周知,對(duì)于便攜式消費(fèi)電子來(lái)說(shuō),優(yōu)質(zhì)的視頻顯示效果、產(chǎn)品差異化的實(shí)現(xiàn)以及更長(zhǎng)的電池使用壽命是終端設(shè)備廠商們近年來(lái)一直追求的目標(biāo)。本文將從這三點(diǎn)入手,對(duì)面向便攜式消費(fèi)電子應(yīng)用的最新半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行分析。

MPEG4不再一統(tǒng)天下,視頻格式“百家爭(zhēng)鳴”

奧運(yùn)會(huì)是發(fā)展高清視頻的契機(jī),這已在業(yè)內(nèi)達(dá)成了共識(shí)。因此,在形勢(shì)如此大好的今天,推出具優(yōu)質(zhì)視頻顯示效果的便攜式消費(fèi)電子也成了終端設(shè)備廠商的頭等大事。消費(fèi)者已經(jīng)不再滿足僅僅只能播放簡(jiǎn)單的MPEG4格式,FLV、Real和RMVB都是時(shí)下頗受歡迎的視頻格式。這些格式不僅可以直接從互聯(lián)網(wǎng)下載,內(nèi)容源也相當(dāng)豐富。面向便攜式應(yīng)用的處理器廠家也深深了解到了這一點(diǎn)的重要性,紛紛加足馬力開(kāi)發(fā)出各種支持多種視頻格式、并具優(yōu)質(zhì)顯示效果的處理器產(chǎn)品。

早在IIC 2007(深圳)展覽會(huì)上,愛(ài)國(guó)者便推出了一個(gè)名為“MP5”的便攜式媒體播放器,愛(ài)國(guó)者之所以叫這款播放器產(chǎn)品為MP5,是因?yàn)樗鉀Q了MP4的一個(gè)技術(shù)瓶頸:支持rm/rmvb等Real公司的流媒體格式的播放,而這一技術(shù)瓶頸的突破,當(dāng)歸功于Freescale的產(chǎn)品。推出這一年多來(lái),被廣泛應(yīng)用于媒體播放器、手機(jī)等產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。從最初的Toshiba gigabeat、到Microsoft轟動(dòng)一時(shí)的Zune,再到現(xiàn)在愛(ài)國(guó)者的MP5,逐漸向人們展示了其技術(shù)內(nèi)涵。 處理器基于ARM11平臺(tái),采用Freescale的Smart Speed增強(qiáng)技術(shù),能夠最大限度地提高有效周期/指令(eCPI),為低功耗/性能比的移動(dòng)娛樂(lè)解決方案建立新的基準(zhǔn)。該處理器支持MPEG-4,編解碼,其CPU 為266MHZ,系統(tǒng)133MHZ,提供16/18彩色LCD控制器,支持VGA。 Real公司的rm/rmvb等流媒體格式具有體積小、清晰度高、片源豐富等優(yōu)點(diǎn),但是長(zhǎng)期以來(lái),支持Real格式的播放一直是便攜式媒體播放器的技術(shù)瓶頸,在平臺(tái)下,便攜式媒體播放器終于實(shí)現(xiàn)了這一突破。

矽瑪特(Sigmtel)于2007年6月份也推出了一款支持多種視頻格式的多媒體處理器STMP3700。據(jù)該公司亞洲區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)葉國(guó)華介紹, 這款便攜式多媒體解決方案只需一塊小型400mAh鋰電池,就能以每秒30幀的運(yùn)行速度播放六小時(shí)以上的MPEG-4簡(jiǎn)化視頻文件。STMP 3700產(chǎn)品系列不但能夠支持MPEG-4 (含Divx及Xvid支持)、和30 fps QVGA WMV等多種格式,實(shí)現(xiàn)流暢穩(wěn)定的視頻播放,還可支持Microsoft PlaysForSure 及Vista版本。該產(chǎn)品系列還可提供市場(chǎng)上最廣泛的NAND閃存解決方案,并將不停增添新出現(xiàn)的閃存技術(shù)。此外,矽瑪特還提供完整的系統(tǒng),能夠幫助客戶縮短開(kāi)發(fā)周期,更加快速、經(jīng)濟(jì)地把新產(chǎn)品推出市場(chǎng)。目前安邁信、藍(lán)魔、福興達(dá)、深圳天鵬盛電子等多家中國(guó)知名的OEM和ODM廠商都正與矽瑪特就STMP3700產(chǎn)品技術(shù)展開(kāi)了合作。

差異化成永恒主題,無(wú)線技術(shù)為終端設(shè)備加分

目前市面上的便攜式消費(fèi)電子設(shè)備種類(lèi)繁多,讓人眼花繚亂。為了不要讓功能手機(jī)、智能手機(jī)、PDA以及PMP等產(chǎn)品重蹈MP3市場(chǎng)混亂、廠商大打價(jià)格戰(zhàn)的覆轍,許多終端設(shè)備廠商都從產(chǎn)品差異化入手,來(lái)保障產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。然而,在便攜式消費(fèi)電子功能逐步走向融合的今天,終端設(shè)備集成的功能越來(lái)越多,尋求“差異化”也變得越來(lái)越困難。不過(guò),在2007年,微軟推出了具備Wi-Fi功能的ZUNE播放器,而據(jù)傳蘋(píng)果也將推出帶有Wi-Fi功能的新款iPod之后,一時(shí)間,所有的終端設(shè)備商們都開(kāi)始尋求用無(wú)線技術(shù)為自己的產(chǎn)品加大競(jìng)爭(zhēng)的砝碼。除了Wi-Fi以外,藍(lán)牙、GPS等技術(shù)也成了眾終端廠家追捧的對(duì)象。

嗅覺(jué)敏銳的嵌入式半導(dǎo)體廠商早已預(yù)料到這一轉(zhuǎn)變,紛紛推出了相關(guān)的半導(dǎo)體產(chǎn)品。CSR中國(guó)區(qū)總經(jīng)理吳松如博士表示,該公司用于藍(lán)牙的BlueCore技術(shù)和用于Wi-Fi的UniFi技術(shù)是針對(duì)手機(jī)、筆記本電腦和便攜式多媒體設(shè)備應(yīng)用的理想選擇。其中,CSR的BlueCore系列單片藍(lán)牙IC無(wú)論在尺寸、無(wú)線電性能和功耗上都是業(yè)界領(lǐng)先級(jí)的。發(fā)布于今年年初的BlueCore6是CSR公司第六代BlueCore,功耗較之前的產(chǎn)品降低了40%,并改進(jìn)了ADPCM語(yǔ)音編碼功能。CSR公司也是唯一將一個(gè)高性能64MIPS數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)集成到其藍(lán)牙硅中的公司。BlueCore5-Multimedia帶有強(qiáng)大的嵌入式DSP架構(gòu),讓消費(fèi)者可以添加高性能音頻或語(yǔ)音改進(jìn)軟件來(lái)提高其最終設(shè)計(jì)的性能和功能。除了CSR自身的DSP所提供的功能外,CSR公司還給一些低成本的ROM芯片嵌入了FM廣播功能,專門(mén)面向手機(jī)用戶。CSR的UniFi系列單片Wi-Fi (和等版本)則專門(mén)為便攜式設(shè)備而設(shè)計(jì),使之能夠使用藍(lán)牙之外的無(wú)線連接方式。UniFi 1-Portable ()采用了和BlueCore一樣的設(shè)計(jì)理念,是市場(chǎng)上功耗最低的Wi-Fi方案,而且它的尺寸只有,可以輕松集成到更小的電池供電型產(chǎn)品中。同時(shí),CSR公司目前也正在開(kāi)發(fā)用于手機(jī)的全球定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù),具介紹,CSR的GPS技術(shù)可適用于低中端手機(jī)、智能手機(jī)和PND等大眾型嵌入式移動(dòng)產(chǎn)品。

電源管理、低功耗設(shè)計(jì)雙管齊下,“榨干”每一庫(kù)侖電荷

電池使用壽命是便攜式消費(fèi)電子設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵考量因素,它與設(shè)備系統(tǒng)本身的功耗息息相關(guān)。電池使用壽命不僅決定著消費(fèi)者的實(shí)際體驗(yàn),還關(guān)系著設(shè)備功能的集成度。一般來(lái)說(shuō),一次充電用滿24個(gè)小時(shí)是最起碼的要求。然而,目前很多半導(dǎo)體技術(shù)都可以幫助終端設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這個(gè)基本要求。主要靠?jī)煞N方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)技術(shù)突破:一是電源管理芯片的性能提升。如美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體(NSC)、凌力爾特(Linear)、德州儀器(TI)、安森美半導(dǎo)體(On Semiconductor)、美信(Maxim)等公司最新推出的各種優(yōu)質(zhì)電源管理技術(shù)。另一種則是處理器芯片本身的優(yōu)秀低功耗設(shè)計(jì)。

電源管理芯片方面,以美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的PowerWise技術(shù)為例,該技術(shù)創(chuàng)新地使用自適應(yīng)電壓縮放(Advanced Voltage Scaling ?C AVS)這種閉環(huán)電壓控制系統(tǒng),采用了一個(gè)片上傳感器判定最低可接受電源電壓,因此可大大降低功耗,也可以對(duì)溫度和過(guò)程偏差以及電壓調(diào)節(jié)器的精度偏差進(jìn)行補(bǔ)償,使電壓明顯降低,從而實(shí)現(xiàn)最佳功率效率,最高可以省電70%。為了方便客戶進(jìn)行高效率的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì),美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體還在1999年推出了WEBENCH網(wǎng)上仿真測(cè)試工具。據(jù)美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體亞太區(qū)副總裁暨董事總經(jīng)理祁驊天(Martin Kidgell)介紹,該公司近期為WEBENCH設(shè)計(jì)工具添加多個(gè)新亮點(diǎn)。例如,新添加的“性能按鈕”可讓用戶輕易優(yōu)化其電源供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),而且用戶選用設(shè)計(jì)方案時(shí),可特別指定以效率還是以方案體積為決定性的考慮因素。此外,WEBENCH還添加了可支持LED設(shè)計(jì)的新工具?？蛻糁灰x定LED的配置,WEBENCH便可為客戶挑選最適用的LED驅(qū)動(dòng)器,讓客戶可以馬上進(jìn)行模擬測(cè)試。

除了以上單純的電源管理技術(shù)外,半導(dǎo)體廠商也在低功耗處理器設(shè)計(jì)技術(shù)上下足了功夫。例如模擬器件公司(ADI)新近推出的Blackfin ADSP-BF52x,該產(chǎn)品利用了內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器,并改進(jìn)了制程,來(lái)增強(qiáng)Blackfin的動(dòng)態(tài)功耗管理功能,將片上功耗調(diào)整到和執(zhí)行功能所需的MIPS相匹配。BF52x系列給開(kāi)發(fā)人員提供了各種功能選項(xiàng),來(lái)將MIPS、功耗及價(jià)格與其特殊應(yīng)用相對(duì)應(yīng)。

事實(shí)上,除了上面所敘述的兩種方式外,半導(dǎo)體廠商還在尋求利用集成的方式來(lái)降低系統(tǒng)功耗。奧地利微電子采取了將音頻和電源管理器件集成在一起的方式來(lái)達(dá)到降低功耗、減小占板面積的目的。該公司是唯一一家將大電流開(kāi)關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器和高壓電路與精度高性能音頻DAC、ADC與放大器集成在單個(gè)IC上的半導(dǎo)體廠商。到目前為止,已有超過(guò)1億件這樣的集成產(chǎn)品應(yīng)用于各類(lèi)移動(dòng)設(shè)備。以其AS3543為例,該芯片是一款靈活和高度集成的音頻和電源管理器件,包括帶線路音頻輸出和輸入的低功耗立體聲音頻DAC和ADC、麥克風(fēng)輸入、具有直接驅(qū)動(dòng)性能的耳機(jī)放大器、鋰離子和其他通用型電池充電器、高效DC/DC降壓型電源轉(zhuǎn)換器、LDO、超低功耗RTC、電池開(kāi)關(guān)和高壓背光電源單元等功能。DC/DC轉(zhuǎn)換器支持動(dòng)態(tài)核電源管理技術(shù),有助于提高各種電流負(fù)載的效率。

現(xiàn)如今,融合更多的功能也是便攜式消費(fèi)電子設(shè)備廠商們孜孜不倦所追求的目標(biāo)。音樂(lè)、視頻、電話、導(dǎo)航、相機(jī)、藍(lán)牙、FM廣播、日歷和互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器等等功能讓人們的生活變得更加豐富而便捷。然而,在緊追市場(chǎng)需求的同時(shí),終端設(shè)備廠商還需要留意一些潛在風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)展,如NAND閃存供應(yīng)變化等,應(yīng)及時(shí)做出庫(kù)存調(diào)整,以免給便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)連鎖打擊。