便攜式設備創(chuàng )新發(fā)展道路

回顧“便攜”內涵的變化，你會(huì )發(fā)現便攜式電子產(chǎn)品的概念在這十年中已有了顛覆式的改觀(guān)。十年前能夠塞進(jìn)褲兜或別在腰間就堪稱(chēng)新潮，而現在則差不多要放進(jìn)上衣口袋甚至帶在手腕上才夠“酷”。集成電路十年來(lái)的發(fā)展所遵循的“摩爾定律”成就了這一市場(chǎng)的拓展，集成度越做越高的同時(shí)，芯片越做越小，其結果是更低的功耗和更低的成本。

　　德州儀器DSP市場(chǎng)開(kāi)發(fā)經(jīng)理鄭小龍指出：“在可預見(jiàn)的未來(lái)若干年內，這一規律還將延續，這不能不說(shuō)是便攜式數字信息產(chǎn)品發(fā)展的福音。差不多所有的便攜式產(chǎn)品，都面臨如何更有效地延長(cháng)電池壽命，以及如何充分增強個(gè)性化設計的需求。在便攜式新產(chǎn)品研發(fā)方面，如何有效縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度，則是能否贏(yíng)市場(chǎng)成功的關(guān)鍵。”

　　便攜式設備處理器--更高性能與更低功耗的矛盾統一體

　　作為便攜式設備的核心，便攜式設備的處理器平臺是便攜式設備提供豐富多彩功能的保證。終端消費者不斷提出的新需求是推動(dòng)便攜式設備處理器不斷發(fā)展的原動(dòng)力。目前，用戶(hù)對未來(lái)的便攜式設備的要求就是希望能享受到更多的功能，包括游戲、音頻、視頻和連接等，并希望這些功能還能夠集成在一起。比如游戲可能是下載的Java游戲，音頻可能有MP3、WMA、RM等標準，視頻有MPEG-4、H.264, Microsoft VC-1等標準，而連接方式則可能有Wi-Fi、藍牙、紅外線(xiàn)等多種方式。ARM中國區總裁譚軍指出：“要實(shí)現這眾多的功能，對CPU的要求自然就更高了。而在實(shí)現這些功能的同時(shí)，用戶(hù)還希望便攜式設備的價(jià)格能夠越來(lái)越低，當然也不能因為功能越來(lái)越多其功耗也越來(lái)越大，否則動(dòng)不動(dòng)就要充電是用戶(hù)難以接受的。”

　　便攜式設備實(shí)際上正走向深度融合---成為一種多功能的載體。飛思卡爾半導體無(wú)線(xiàn)及移動(dòng)系統部移動(dòng)多媒體市埸經(jīng)理梁耀光則表示：“技術(shù)融合仍在影響我們每一個(gè)人。在過(guò)去幾年中，我們可以看到很多不同功能(如MP3、視頻播放、照相機、3D游戲和手機電話(huà))都融合到一個(gè)設備中。越來(lái)越多的功能(如WLAN和DVB)都將集成到便攜式處理平臺中，從而增加便攜式設備的內容。”

　　實(shí)際上，除了要面對滿(mǎn)足越來(lái)越多融合需求外，便攜式設備處理器還面臨更多需求。鄭小龍以及Philips 便攜式視頻產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Dirk-Jan Riezebos的都表示便攜式設備處理器除了考慮提高性能外，還要考慮低成本、低功耗、輕便小巧等多個(gè)因素。

　　由此可見(jiàn)，現今的便攜式設備處理器實(shí)際上正面臨巨大的挑戰，一方面要以卓越的性能實(shí)現豐富的功能吸引更多的消費者，但反過(guò)來(lái)不斷擴大的消費群體又提出了新的需求迫使處理器去不斷提升性能，同時(shí)處理器設計師還要不斷考慮如何降低處理器的功耗、尺寸、成本等更多難題，在這種不斷攀升的技術(shù)循環(huán)中，如何以創(chuàng )新式的技術(shù)革新將這種技術(shù)循環(huán)跳過(guò)不斷追求提高性能的死胡同，走入良性的發(fā)展道路是領(lǐng)先的處理器供應商考慮的問(wèn)題。

　　目前，便攜式設備中有80%的處理器都基于A(yíng)RM內核，許多處理器都是在這個(gè)內核的基礎上通過(guò)增加外圍功能來(lái)突出獨有的功能和特色的。如ST的Nomadik多媒體處理器是基于A(yíng)RM926內核，然后添加了視頻和音頻加速器突出了其多媒體方面的特色。所以通過(guò)了解ARM內核的變化我們可以把握未來(lái)便攜式處理器的趨勢。

　　為了能夠在便攜式設備中實(shí)現多種標準的音頻、視頻功能，ARM公司開(kāi)發(fā)了OptimoDE數據引擎技術(shù)，該技術(shù)適用于所有領(lǐng)先的多媒體應用軟件編解碼器。而ARM最近新推出的OptimoDE Audio Edition嵌入式數據處理技術(shù)又為嵌入式設備中的數字音頻提供優(yōu)化。通過(guò)OptimoDE技術(shù)，設計者能夠便捷地在系統中實(shí)現多種音頻、視頻標準的集成和兼容，同時(shí)實(shí)現高效處理和低功耗。

　　但是，隨著(zhù)便攜式設備功能的日益豐富，單一的處理器終將面臨性能與功耗的難以折中問(wèn)題，而多核技術(shù)將是有效的解決之道。目前已經(jīng)看到的是有多處理器的平臺已經(jīng)出現，以移動(dòng)電話(huà)為例，從模擬制式向數字制式轉移時(shí)，雙核結構(一個(gè)微處理器+一個(gè)DSP)成為必然的選擇。后來(lái)由于要融合更多的功能--藍牙、WLAN、MP3、GPS等，迫使移動(dòng)電話(huà)的處理器平臺必須有獨立的應用處理器來(lái)實(shí)現這些融合的功能。未來(lái)隨著(zhù)半導體工藝技術(shù)的發(fā)展，處理器中將基成多個(gè)內核。ARM的譚軍強調：“隨著(zhù)用戶(hù)對便攜式設備功能、價(jià)格和功耗的要求不斷提高，單MCU系統將會(huì )慢慢地為多MCU系統或者多核單MCU系統所取代。這一趨勢已經(jīng)在某些便攜式設備中得以體現，比如iPod中就已經(jīng)有多個(gè)MCU了。這一趨勢將使設計的復雜度降低，加快產(chǎn)品上市時(shí)間，并且能夠在便攜式設備中實(shí)現更多的功能，同時(shí)降低成本和功耗。ARM最新的ARM11 MPCore正是為滿(mǎn)足這一趨勢而開(kāi)發(fā)的最新的多核處理器系列。”

　　多核技術(shù)并不陌生，從2004年開(kāi)始，Intel就倡導在個(gè)人PC領(lǐng)域推廣多核技術(shù)，并推出了針對個(gè)人PC的多核處理器。而今年2月，Sony和IBM公布的Cell處理器實(shí)際上是有9個(gè)處理器組成的超級芯片。該芯片主要瞄準消費電子領(lǐng)域。

　　多核技術(shù)的優(yōu)勢是在提供性能的同時(shí)將功耗降低。ARM的譚軍表示：“基于A(yíng)RM11的處理器明年的速率會(huì )達到1.5GHz,也就是目前P4的處理性能，但其功耗卻只有P4的百分之一還不到。”

　　不少便攜式設備處理器供應商已經(jīng)推出了多核架構的處理器產(chǎn)品。飛思卡爾的梁耀光強調：“飛思卡爾的i.MX31和i.MX31L已于2005年6月初面市，這兩款產(chǎn)品均基于A(yíng)RM11(tm)平臺，通過(guò)飛思卡爾的Smart Speed技術(shù)得到增強，532 MHz 的i.MX31應用處理器能夠利用并行處理，以相當于3 GHz處理器的性能運行。”

　　Intel亞太區無(wú)線(xiàn)技術(shù)發(fā)展中心經(jīng)理朱京甬也表示：“Intel于近日在歐洲發(fā)布了新的Xscale處理器，該處理器也采用了雙核架構。”

　　當然，在提高處理器性能的同時(shí)也要考慮如何提高處理器開(kāi)發(fā)的高效性，TI的鄭小龍則表示：“針對那些專(zhuān)用便攜式設備，單一的DSP處理平臺依然能以其高速度、低功耗和低成本的特性，有效實(shí)現大量復雜運算，因此也是一個(gè)極為實(shí)用的核心引擎。越來(lái)越多的新技術(shù)在以軟件的方式展現出來(lái)，而無(wú)論是SOC還是純DSP都是理想的承載平臺，那么誰(shuí)能夠掌握有效的開(kāi)發(fā)手段，誰(shuí)就更有機會(huì )獲得新技術(shù)的成功。TI的eXpressDSP的開(kāi)發(fā)理念貫穿SOC和DSP軟件開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程，對于最終成功開(kāi)發(fā)出便攜式產(chǎn)品具有重要作用，特別是新近將推出的Code Composer Studio 3.1更是超平臺集成開(kāi)發(fā)平臺，首次同時(shí)支持TI各種系列DSP平臺，也包括SOC系列平臺，將極大降低產(chǎn)品軟件系統開(kāi)發(fā)調試的難度。”

　　另外，隨著(zhù)音視頻應用在便攜式設備中的普及，便攜式設備處理器也將考慮對內容版權的保護。譚軍就指出：“隨著(zhù)用戶(hù)在便攜式設備上能夠獲取的音頻、視頻內容的不斷增加，數字版權保護和系統安全問(wèn)題也是一個(gè)相當大的挑戰。便攜式設備使用過(guò)程中的版權和安全問(wèn)題也將越來(lái)越得到重視，例如與iPod配合使用的iTune，就是這方面的一個(gè)成功的例子。除了通過(guò)軟件實(shí)現這一功能，如何將對版權和安全的保護措施整合到硬件及軟件系統中，也將是未來(lái)便攜式設備設計者所必須考慮的一個(gè)非常重要的問(wèn)題。”

　　SigmaTel亞太區副總裁Jose Lau也表示：“最大的挑戰在于付費音樂(lè )內容下載的數字版權管理(DRM)方面，另外，便攜式音頻處理器供應商也面臨支持低解析度運動(dòng)視頻方面的挑戰。”他透露SigmaTel今年晚些時(shí)候發(fā)布的下一代音頻處理器將采用ARM9內核，可提供更豐富的功能。

　　工藝升級是提高處理器性能的有效方法，目前，許多便攜式設備處理器供應商積極通過(guò)采用新的工藝技術(shù)達到提高性能、降低成本、功耗和尺寸的目的，如珠海炬力總經(jīng)理趙廣民表示：“炬力正在致力于0.13um工藝的發(fā)展，同時(shí)努力提升MCU和DSP的處理能力，并降低功耗，將MCU+DSP的綜合平臺打造的更加有靈活性。”Philips也表示將通過(guò)工藝升級提高其N(xiāo)esperia處理器的綜合性能。

　　便攜式存儲技術(shù)--更大容量、更快效率是主旋律

　　存儲技術(shù)也是便攜式技術(shù)中的一個(gè)重要分支，容量巨大，輕便小巧的存儲設備將使便攜式設備攜帶更方便，也使用戶(hù)體驗到更多精彩內容。因此，便攜式設備的存儲技術(shù)的發(fā)展也是驚人的。目前，便攜式設備主要采用基于微型硬盤(pán)的存儲和基于閃存的存儲方式，這兩種存儲技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，所以將在一段時(shí)間內共存。

　　Agere杰爾系統存儲事業(yè)部策略分析師Jeff Janukowicz表示：“存儲市場(chǎng)一直保持了高速增長(cháng)，預計到2008年以前，消費電子產(chǎn)品中的存儲設備的年增長(cháng)率達到了42%。不斷提升的存儲需求意味著(zhù)要不斷提高存儲容量，1英寸硬盤(pán)相比閃存的優(yōu)勢更低每Gb存儲成本，由于基于不同的應用，在移動(dòng)消費領(lǐng)域，1英寸的微型硬盤(pán)將和閃存共存。”

　　不過(guò)，雖然CCID預測未來(lái)在便攜式音頻播放器領(lǐng)域，基于閃存的存儲方式將占主導。但微型硬盤(pán)和閃存的競爭將繼續演進(jìn)，Jeff表示：“微型硬盤(pán)制造商目前關(guān)注的重點(diǎn)是通過(guò)提升信噪比來(lái)提高性能、通過(guò)采用低漏工藝技術(shù)(low-leakage)來(lái)降低功耗、通過(guò)采用IP復用和提升集成度來(lái)降低成本、通過(guò)降低工作溫度來(lái)提高支持惡劣工作環(huán)境的能力等。”

　　他表示今年2月Agere已經(jīng)推出了針對1.8英寸、1英寸、0.85英寸大小微型存儲的驅動(dòng)芯片組，該芯片組包括前置放大器、馬達控制器、硬盤(pán)控制器等，其讀出和寫(xiě)入的速度達到了每秒350Mb。

　　東芝公司同時(shí)提供微型硬盤(pán)和閃存芯片，東芝電子亞洲有限公司總經(jīng)理潘潤湛表示：“便攜式設備終端消費者不斷追求更大的容量，雖然有時(shí)容量大到他們難以管理的地步，但他們對容量仍孜孜以求。比如，有的MP3容量高達20G，可以存儲數千首歌曲，消費者怎么能聽(tīng)這么多歌曲?”

　　他表示東芝公司會(huì )考慮在微型硬盤(pán)和NAND 閃存之前做好平衡。雖然我們相信NAND閃存的需求會(huì )超過(guò)微型硬盤(pán)，但在大容量和成本方面，微型硬盤(pán)仍有優(yōu)勢。不過(guò)閃存的優(yōu)勢也很明顯，就是功耗低和無(wú)噪聲。他強調東芝不斷開(kāi)發(fā)針對NAND閃存的先進(jìn)工藝技術(shù)，目前采用的是70nm工藝，未來(lái)將采用60nm工藝技術(shù)。在封裝上也從SLC向MLC轉移。

　　他表示東芝也積極開(kāi)發(fā)外部存儲卡，如SD卡、mini-SD卡、微型SD卡等。他指出由于有些便攜式設備制造商不希望自己制造的設備有大的存儲裝置-因為這樣有可能增加成本影響銷(xiāo)售，所以他們的設備帶有支持外部存儲卡的接口，而用戶(hù)也愿意給便攜式設備購置自己喜歡的存儲裝置，所以這個(gè)市場(chǎng)潛力巨大，一個(gè)便攜式設備可能配有多個(gè)外部存儲卡裝置。