可定制的功能會(huì )聚便攜設備

　　在TI大屏幕電視市場(chǎng)的同事很是值得羨慕，不管他們開(kāi)發(fā)什么新式顯示技術(shù)，無(wú)論是 DLP，等離子，還是 LED、LCD，這些顯示技術(shù)，設備總是變得越來(lái)越大，而且離 AC 電源插座的距離也不會(huì )超過(guò) 6 英尺。對于便攜市場(chǎng)領(lǐng)域而言，我們也努力實(shí)現更好的顯示功能，不過(guò)需要解決兩大難題。首先，封裝空間非常有限，而且似乎越來(lái)越小。其次，必須保證設備能以越來(lái)越小的電池為其供電。這些已經(jīng)是昨天的事情了。今天，我們的客戶(hù)有了新的要求，希望獲得多功能便攜式設備，將傳統上彼此不同但又相互聯(lián)系的技術(shù)放入一部便攜式設備之中。
 
　　蜂窩式電話(huà)是最明顯的例子，其已經(jīng)包括了個(gè)人數字助理 (PDA) 功能，帶有全球定位系統 (GPS) 功能，還能拍照攝像。很快，我們就能大幅提高拍照質(zhì)量，甚至還能大幅提升視頻攝像的質(zhì)量。隨著(zhù)新模型集成 WLAN 及因特網(wǎng)協(xié)議語(yǔ)音 (VoIP)，功能融合將提升到新的高度。數碼相機 (DSC) 也積極參與功能融合競賽，除將大幅提高拍照攝像的質(zhì)量以外，還將添加內置的編輯與 WLAN 功能。這一切都需要在小小的封裝中實(shí)現，所以要做的工作還有很多。
 
單芯片集成的目標
 
　　以前，普通 DSC會(huì )很快耗掉一組電池的電量。分立式 SoC 集成改變了這種狀況。我們將某些特性處理功能集成到分立式芯片組中，從而大幅提高了性能，并降低了功耗。
 
　　不妨以數碼攝像機為例來(lái)說(shuō)明。數碼攝像機必須對音頻及視頻進(jìn)行編碼和解碼，還要對數據進(jìn)行壓縮及解壓縮。2000 年，典型的數碼攝像機需要有 8 個(gè)不同的芯片來(lái)完成以下功能：CPU、MPEG-2 編碼、音頻編碼、視頻編碼以及電視調諧器。到 2004 年末，SoC 集成使得芯片數量減少到四個(gè)，同時(shí)還能添加更新、效率更高的 MPEG-4 及 H.264 壓縮方案。將 CPU 集成到芯片組中，可以降低總線(xiàn)流量，減小了占用空間。從 2000 年到 2004 年，市場(chǎng)對新產(chǎn)品非常歡迎，數碼攝像機銷(xiāo)售迅速增長(cháng)。
 
　　數碼攝像機的例子讓我們對芯片集成在一種技術(shù)內可實(shí)現的作用有所了解。另一方面，在一個(gè)設備上集成多種技術(shù)也提出了特殊的挑戰。
 
　　例如，為將 RF 信號轉換為數字信號，晶體管性能 (Ft )——也就是晶體管增益等于 1 的頻率——必須約為模擬頻率范圍的十倍，這就意味著(zhù)要讓晶體管性能至少為 24 GHz。直到不久前，還很難以數字工藝實(shí)現這么高的性能。但是，IC 工藝的發(fā)展已經(jīng)改變了這種情況。90-nM技術(shù)已經(jīng)能夠以較低廉的價(jià)格實(shí)現 100 GHz 水平的晶體管性能。
 
　　預計分立式 SoC 的使用將隨著(zhù)單個(gè)便攜式設備上匯集的技術(shù)不斷增多而不斷上升。分立式 SoC 使 SoC 技術(shù)的概念應用于系統設計中的多種芯片。在允許進(jìn)一步集成的情況下，實(shí)現單芯片就變得相對簡(jiǎn)單，同時(shí)也將空出更多的電源來(lái)滿(mǎn)足更新的顯示功能。
 
多小才算??？
 
　　彩屏正成為所有便攜式設備的實(shí)際標準，除此之外便攜式設備的其他顯示器的發(fā)展還很不確定。分辨率、基板材料以及哪種顯示類(lèi)型（發(fā)射、反射或背光）將主宰市場(chǎng)都還沒(méi)有確定。我們首先需要回答的一個(gè)更重要的基礎問(wèn)題是：對擁有最先進(jìn)圖像功能的便攜式互動(dòng)設備而言，要多小才是太小了？
 
　　在比較極端的情況下，有些蜂窩式電話(huà)已經(jīng)不能再稱(chēng)作“手持”了，或許將它們稱(chēng)為“指尖”電話(huà)更貼切。語(yǔ)音命令部分補償了微型鍵盤(pán)的不利；如果語(yǔ)音功能不可行，那么用戶(hù)可用手寫(xiě)筆，要不就用指甲撥號。不幸的是，這種小型設備上的屏幕內容基本是難以識別的。這種屏幕對顯示文字及數字還可以，但對高質(zhì)量彩色圖像則根本難以勝任。這種小型設備并不方便用戶(hù)使用，當然投影機及微顯示器則另當別論。
 
　　就 PDA 屏幕而言，我們又面臨完全相反的難題。屏幕大小非常適合高質(zhì)量圖像，但卻侵占了整個(gè)鍵盤(pán)的空間。最早使用 PDA 的用戶(hù)可能會(huì )接受用手寫(xiě)筆作為唯一的輸入工具，但這對大眾消費者而言是否合適呢？當然，用戶(hù)可添加可折疊式輔助鍵盤(pán)，但這就超過(guò)了“口袋大小的便攜性”的定義范疇。
 
　　手和服裝口袋的平均大小不會(huì )改變，因此我們必須在全屏 PDA 與過(guò)小的指尖電話(huà)兩個(gè)極端之間找到最佳的符合大眾市場(chǎng)的高質(zhì)量圖像顯示器。
 
新一代技術(shù)
 

　　對設備大小的討論完全建立在這樣一種理念基礎之上，即我們將繼續推出完整的多功能便攜式設備，可以裝在口袋里，或用別針掛在衣服上。不過(guò)，隨著(zhù)集成 WLAN 功能的到來(lái)，我們應當考慮將顯示器與設備本身相分離。下一代技術(shù)很可能會(huì )包括某種類(lèi)型的近眼 (NTE) 高清晰度微型顯示器，運行時(shí)與可佩戴的數字處理器無(wú)線(xiàn)連接。
 
　　當前的微顯示器技術(shù)包括液晶硅 (LCoS) 與有機發(fā)光二極管 (OLEDoS)。LcoS 顯示器實(shí)現了低成本，但由于未采用放射技術(shù)，因此需要額外的照明，這在一定程度上影響了價(jià)格優(yōu)勢，并增加了整體功耗。OLEDoS 是一種電熒光技術(shù)，可自身發(fā)光，在各個(gè)前視角都能保持較高的亮度級。
 
　　所有近眼（NTE） 微型顯示器都要求某種類(lèi)型的頭戴式顯示器 (HMD)，如眼鏡、護目鏡或頭帶等（手持顯示器置于眼前的除外）。乍一看頭戴式顯示器可能很難吸引大眾市場(chǎng)，但比起根本看不清的指尖大小的顯示器來(lái)說(shuō)還不至于處于劣勢。
 
　　顯示器問(wèn)題的最終解決方案是顯而易見(jiàn)的，只有當我們去除了設備所有的 I/O 功能，使人類(lèi)大腦直接實(shí)現 I/O，才能得到解決。這其實(shí)并不像我們想的那么離譜。例如人工耳蝸就可以發(fā)揮很好的作用。通過(guò)人工耳蝸助聽(tīng)器，我們可采用電磁方式通過(guò)皮膚向植入設備傳輸數據，設備再將數據轉換為電子信號，連接至神經(jīng)末梢。類(lèi)似的視覺(jué)設備領(lǐng)域也進(jìn)行著(zhù)相同的發(fā)展。SoC 技術(shù)將成為解決方案的一部分，不過(guò)現在為時(shí)尚早，這種設備目前尚未問(wèn)世。
 
消費者的愛(ài)好轉折點(diǎn)
 
　　我們不清楚是技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)我們向功能會(huì )聚的方向前進(jìn)，還是因為我們響應市場(chǎng)需要與期望使然。不過(guò)可以肯定的是，大眾市場(chǎng)需要更好的照相機、更好的視頻、VoIP 以及 WLAN，而且新式設備也不再局限于口袋之中。因此我們應當推出多功能會(huì )聚式設備，這才是明智之舉。
 
　　但功能會(huì )聚可能會(huì )帶來(lái)信號沖突。擁有家庭影院系統的消費者可能有十幾部遙控器，咖啡桌上都放不下。幕后的復雜連線(xiàn)可能足有五英里長(cháng)，還要占用所有電源插座（包括額外的插座）。如果設備啟動(dòng)，甚至還會(huì )使照明變暗。
 
　　集成設備將消除所有連線(xiàn)問(wèn)題，并簡(jiǎn)化編程。不過(guò)到底有多少消費者會(huì )認真考慮購買(mǎi)全能設備呢？這樣的設備具備 TV／PC／WLAN／線(xiàn)纜調制解調器／網(wǎng)絡(luò )攝像／DVD／CD／VCR 功能，再加上環(huán)繞音響，只用一部遙控器。這樣的消費者不會(huì )太多。為什么？因為消費者希望有所選擇，就這種設備而言，選擇太有限了。
 
　　不過(guò)，消費者希望整合電話(huà)／PDA／相機功能，即使冒著(zhù)一旦損壞，整個(gè)設備功能都失靈的風(fēng)險，消費者也會(huì )認為值得。事實(shí)上，許多無(wú)線(xiàn)用戶(hù)在更新采用新式電話(huà)時(shí)并不曾遇到過(guò)電話(huà)故障。集成設備發(fā)展的挑戰在于找到消費者愛(ài)好的轉折點(diǎn)。與設備大小的問(wèn)題一樣，我們必須了解多大程度的功能集成合適，多大程度不合適。
 
定制便攜式設備
 
　　在短短幾十年間，已經(jīng)從數千用戶(hù)共享一臺主機發(fā)展到了一人一臺電腦的格局。人們也在很大程度上依賴(lài)于電腦來(lái)從事個(gè)人事務(wù)。如果想用別人的電腦，那么別人總會(huì )要求：“不要更改我的設置?！比绻胗脛e人的 PDA，別人很可能會(huì )馬上拒絕。我們已經(jīng)進(jìn)入這樣一個(gè)時(shí)代，消費類(lèi)電子作為個(gè)人生活的擴展。不管是特殊的屏保，還是獨特的彩鈴，抑或是特殊的啟動(dòng)及關(guān)機旋律，用戶(hù)的“設置”正變?yōu)橐环N個(gè)性聲明。
 
　　消費類(lèi)電子的新變化對芯片組設計人員具有重大意義。舉例來(lái)說(shuō)，未來(lái)的市場(chǎng)研究會(huì )顯示，就便攜式功能會(huì )聚電子設備而言，消費者希望結合電話(huà)／相機／PDA的功能。不過(guò)，如果有哪家公司能首先在單個(gè)設備中提供可定制的技術(shù)組合，那么這家公司定能引領(lǐng)市場(chǎng)發(fā)展。能否提供可定制選項將決定公司的盈利。而這正是 SoC 技術(shù)提供巨大潛力的領(lǐng)域。
 
　　SoC 功能不斷擴展，成本不斷降低，為設備制造商帶來(lái)獨特的機遇，使其推出的產(chǎn)品能夠在一塊芯片上具備十多種會(huì )聚技術(shù)。銷(xiāo)售時(shí)可選擇產(chǎn)品采用哪種技術(shù)，這取決于消費者的愛(ài)好與預算。到目前為止，我們的討論強調了蜂窩式電話(huà)及數碼相機，但大規模 SoC 開(kāi)發(fā)將在單個(gè)設備中集成消費類(lèi)技術(shù)、醫療技術(shù)以及工業(yè)技術(shù)，將實(shí)現無(wú)限可能。
 
　　今后幾年將對便攜式設備產(chǎn)業(yè)至關(guān)重要。顯示技術(shù)將繼續洗牌，綜合功能不斷發(fā)展，產(chǎn)品的需求將迅速增長(cháng)。
 
　　Gene A. Frantz先生是 TI 首席科學(xué)家兼 TI 負責數字信號處理的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理