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可定制的功能會(huì )聚便攜設備

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作者:TI 首席科學(xué)家 Gene A. Frantz 時(shí)間:2005-12-27 來(lái)源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  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
 



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