發布日期：2022-07-14 點擊率：42
眾所周知,對于便攜式消費電子來說,優質的視頻顯示效果、產品差異化的實現以及更長的電池使用壽命是終端設備廠商們近年來一直追求的目標。本文將從這三點入手,對面向便攜式消費電子應用的最新半導體技術發展狀況進行分析。
MPEG4不再一統天下,視頻格式“百家爭鳴”
奧運會是發展高清視頻的契機,這已在業內達成了共識。因此,在形勢如此大好的今天,推出具優質視頻顯示效果的便攜式消費電子也成了終端設備廠商的頭等大事。消費者已經不再滿足僅僅只能播放簡單的MPEG4格式,FLV、Real和RMVB都是時下頗受歡迎的視頻格式。這些格式不僅可以直接從互聯網下載,內容源也相當豐富。面向便攜式應用的處理器廠家也深深了解到了這一點的重要性,紛紛加足馬力開發出各種支持多種視頻格式、并具優質顯示效果的處理器產品。
早在IIC 2007(深圳)展覽會上,愛國者便推出了一個名為“MP5”的便攜式媒體播放器,愛國者之所以叫這款播放器產品為MP5,是因為它解決了MP4的一個技術瓶頸:支持rm/rmvb等Real公司的流媒體格式的播放,而這一技術瓶頸的突破,當歸功于Freescale的產品。推出這一年多來,被廣泛應用于媒體播放器、手機等產品設計中。從最初的Toshiba gigabeat、到Microsoft轟動一時的Zune,再到現在愛國者的MP5,逐漸向人們展示了其技術內涵。 處理器基于ARM11平臺,采用Freescale的Smart Speed增強技術,能夠最大限度地提高有效周期/指令(eCPI),為低功耗/性能比的移動娛樂解決方案建立新的基準。該處理器支持MPEG-4,編解碼,其CPU 為266MHZ,系統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、片源豐富等優點,但是長期以來,支持Real格式的播放一直是便攜式媒體播放器的技術瓶頸,在平臺下,便攜式媒體播放器終于實現了這一突破。
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。據該公司亞洲區市場總監葉國華介紹, 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幀的運行速度播放六小時以上的MPEG-4簡化視頻文件。STMP 3700產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,實現流暢穩定的視頻播放,還可支持Microsoft PlaysForSure 及Vista版本。該產品系列還可提供市場上最廣泛的NAND閃存解決方案,并將不停增添新出現的閃存技術。此外,矽瑪特還提供完整的系統,能夠幫助客戶縮短開發周期,更加快速、經濟地把新產品推出市場。目前安邁信、藍魔、福興達、深圳天鵬盛電子等多家中國知名的OEM和ODM廠商都正與矽瑪特就STMP3700產品技術展開了合作。
差異化成永恒主題,無線技術為終端設備加分
目前市面上的便攜式消費電子設備種類繁多,讓人眼花繚亂。為了不要讓功能手機、智能手機、PDA以及PMP等產品重蹈MP3市場混亂、廠商大打價格戰的覆轍,許多終端設備廠商都從產品差異化入手,來保障產品的競爭力。然而,在便攜式消費電子功能逐步走向融合的今天,終端設備集成的功能越來越多,尋求“差異化”也變得越來越困難。不過,在2007年,微軟推出了具備Wi-Fi功能的ZUNE播放器,而據傳蘋果也將推出帶有Wi-Fi功能的新款iPod之后,一時間,所有的終端設備商們都開始尋求用無線技術為自己的產品加大競爭的砝碼。除了Wi-Fi以外,藍牙、GPS等技術也成了眾終端廠家追捧的對象。
嗅覺敏銳的嵌入式半導體廠商早已預料到這一轉變,紛紛推出了相關的半導體產品。CSR中國區總經理吳松如博士表示,該公司用于藍牙的BlueCore技術和用于Wi-Fi的UniFi技術是針對手機、筆記本電腦和便攜式多媒體設備應用的理想選擇。其中,CSR的BlueCore系列單片藍牙IC無論在尺寸、無線電性能和功耗上都是業界領先級的。發布于今年年初的BlueCore6是CSR公司第六代BlueCore,功耗較之前的產品降低了40%,并改進了ADPCM語音編碼功能。CSR公司也是唯一將一個高性能64MIPS數字信號處理器(DSP)集成到其藍牙硅中的公司。BlueCore5-Multimedia帶有強大的嵌入式DSP架構,讓消費者可以添加高性能音頻或語音改進軟件來提高其最終設計的性能和功能。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,專門面向手機用戶。CSR的UniFi系列單片Wi-Fi (和等版本)則專門為便攜式設備而設計,使之能夠使用藍牙之外的無線連接方式。UniFi 1-Portable ()采用了和BlueCore一樣的設計理念,是市場上功耗最低的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品中。同時,CSR公司目前也正在開發用于手機的全球定位系統(GPS)技術,具介紹,CSR的GPS技術可適用于低中端手機、智能手機和PND等大眾型嵌入式移動產品。
電源管理、低功耗設計雙管齊下,“榨干”每一庫侖電荷
電池使用壽命是便攜式消費電子設計的一個關鍵考量因素,它與設備系統本身的功耗息息相關。電池使用壽命不僅決定著消費者的實際體驗,還關系著設備功能的集成度。一般來說,一次充電用滿24個小時是最起碼的要求。然而,目前很多半導體技術都可以幫助終端設備遠遠超過這個基本要求。主要靠兩種方法來實現這個技術突破:一是電源管理芯片的性能提升。如美國國家半導體(NSC)、凌力爾特(Linear)、德州儀器(TI)、安森美半導體(On Semiconductor)、美信(Maxim)等公司最新推出的各種優質電源管理技術。另一種則是處理器芯片本身的優秀低功耗設計。
電源管理芯片方面,以美國國家半導體的PowerWise技術為例,該技術創新地使用自適應電壓縮放(Advanced Voltage Scaling ?C AVS)這種閉環電壓控制系統,采用了一個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,也可以對溫度和過程偏差以及電壓調節器的精度偏差進行補償,使電壓明顯降低,從而實現最佳功率效率,最高可以省電70%。為了方便客戶進行高效率的電源系統設計,美國國家半導體還在1999年推出了WEBENCH網上仿真測試工具。據美國國家半導體亞太區副總裁暨董事總經理祁驊天(Martin Kidgell)介紹,該公司近期為WEBENCH設計工具添加多個新亮點。例如,新添加的“性能按鈕”可讓用戶輕易優化其電源供應系統設計,而且用戶選用設計方案時,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設計的新工具。客戶只要選定LED的配置,WEBENCH便可為客戶挑選最適用的LED驅動器,讓客戶可以馬上進行模擬測試。
除了以上單純的電源管理技術外,半導體廠商也在低功耗處理器設計技術上下足了功夫。例如模擬器件公司(ADI)新近推出的Blackfin ADSP-BF52x,該產品利用了內部電壓調節器,并改進了制程,來增強Blackfin的動態功耗管理功能,將片上功耗調整到和執行功能所需的MIPS相匹配。BF52x系列給開發人員提供了各種功能選項,來將MIPS、功耗及價格與其特殊應用相對應。
事實上,除了上面所敘述的兩種方式外,半導體廠商還在尋求利用集成的方式來降低系統功耗。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達到降低功耗、減小占板面積的目的。該公司是唯一一家將大電流開關DC/DC轉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IC上的半導體廠商。到目前為止,已有超過1億件這樣的集成產品應用于各類移動設備。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、麥克風輸入、具有直接驅動性能的耳機放大器、鋰離子和其他通用型電池充電器、高效DC/DC降壓型電源轉換器、LDO、超低功耗RTC、電池開關和高壓背光電源單元等功能。DC/DC轉換器支持動態核電源管理技術,有助于提高各種電流負載的效率。
現如今,融合更多的功能也是便攜式消費電子設備廠商們孜孜不倦所追求的目標。音樂、視頻、電話、導航、相機、藍牙、FM廣播、日歷和互聯網瀏覽器等等功能讓人們的生活變得更加豐富而便捷。然而,在緊追市場需求的同時,終端設備廠商還需要留意一些潛在風險的發展,如NAND閃存供應變化等,應及時做出庫存調整,以免給便攜式消費電子產業鏈帶來連鎖打擊。
