探討新一代平板電視的發(fā)展趨勢及挑戰

平板電視技術(shù)主要包括：TFT-LCD、PDP、OLED、DLP（背投）、LCOS（背投）和無(wú)機EL等，其中TFT-LCD、PDP、背投為主流技術(shù)。在40英寸以上的大屏幕電視市場(chǎng)中，PDP技術(shù)將繼續扮演重要角色，而LCD將主宰較小尺寸平板電視市場(chǎng)，DLP（數字光處理）技術(shù)的競爭領(lǐng)域則在更大尺寸的市場(chǎng)。

隨著(zhù)LCD技術(shù)的不斷成熟，并向大尺寸方向發(fā)展，這種在解析度、功耗和使用壽命方面占據優(yōu)勢的平板電視開(kāi)始蠶食PDP電視的傳統領(lǐng)地。在競爭加劇，利潤空間不斷受到壓縮的情況下，已有企業(yè)（如索尼和佳能）宣布放棄PDP業(yè)務(wù)，開(kāi)始轉向其他技術(shù)。由于LCD電視市場(chǎng)的持續擴張，使得LCD電視控制與顯示驅動(dòng)成為目前最大的熱門(mén)技術(shù)。

目前，全球LCD電視控制IC的主要供應商包括Pixelworks、Trident、Genesis、卓然（Zoran）、凌越（Topro）、兆宏（MagicPixel）、Oplus等。其中，Pixelworks和Trident在2003年曾占據了LCD電視控制芯片65%的國際市場(chǎng)。另外，其他傳統的TV芯片供應商也早已在平板電視控制芯片領(lǐng)域耕耘數年，如飛利浦、Micronas、意法半導體（ST）以及NEC、東芝、瑞薩科技等公司。瞄準中國潛力巨大的平板電視市場(chǎng)，諸如臺灣地區的凌陽(yáng)以及中國大陸的成都威斯達等IC設計公司也介入這個(gè)新興領(lǐng)域，試圖憑借價(jià)格優(yōu)勢從中分得一杯羹。

技術(shù)趨勢與挑戰

Pixelworks公司的市場(chǎng)與銷(xiāo)售高級經(jīng)理唐霄指出：“在高性能基礎上繼續提高集成度是今后平板電視控制芯片發(fā)展的方向。”由于集成度的提高，系統開(kāi)發(fā)商再不需要額外獨立的解碼芯片，使得產(chǎn)品成本大大降低。這理所當然受到下游廠(chǎng)商的歡迎。比較有代表性的產(chǎn)品包括Trident的DPTV-3和SVP EX方案、Pixelworks公司的PW106/PW328以及Genesis公司的gm1601、gm1650等。

出于成本壓力的考量以及技術(shù)的進(jìn)步使得控制芯片的集成度越來(lái)越高，但這也為設計人員帶來(lái)一些挑戰。世健系統的李其滄表示：“雖然IC芯片的集成度越來(lái)越高，使用的芯片比以前少，但電路板上的散熱及信號的干擾等問(wèn)題比以前更難處理。所以要設計一個(gè)既能迎合客戶(hù)，又能達到不同市場(chǎng)要求的高質(zhì)量產(chǎn)品，是一項大挑戰。”他還表示，電視方案著(zhù)重畫(huà)質(zhì), 而每個(gè)人的要求并沒(méi)有一定的標準, 如何平衡OEM客戶(hù)與最終用戶(hù)的要求是一個(gè)關(guān)鍵。而唐霄則認為，雖然集成度的提高是一個(gè)基本趨勢，但是一味提高集成度必然會(huì )在一定程度上影響圖像質(zhì)量。IC廠(chǎng)商在這個(gè)問(wèn)題上需要把握好一個(gè)“度”的問(wèn)題。

圖1：Trident公司的DPTV SVP解決方案。
 
另外，對于出口導向型的電視機生產(chǎn)廠(chǎng)家來(lái)說(shuō)，其產(chǎn)品特別是向美國市場(chǎng)出口的電視具備數字電視接收模塊是非常必要的。再加上中國數字電視標準即將出臺，在平板電視中加入數字電視接收模塊應是大勢所趨。因此在控制技術(shù)方面，數字電視接收模塊無(wú)疑會(huì )是LCD電視技術(shù)革命的下一個(gè)推動(dòng)力。這部分功能相信在不久以后也會(huì )被集成到控制芯片當中。李其滄指出：“現在，解隔行掃描和縮放器已經(jīng)整合在一起，今后譯碼器、內存、甚至其它聲源部份也有可能集成到主處理器內。未來(lái)的LCD 電視機將擁有更多功能，如錄像、上網(wǎng)、展示數碼相片等。”

本文以下部分將介紹各家半導體供應商及分銷(xiāo)商的代表性產(chǎn)品和解決方案，以幫助正在研發(fā)平板電視的工程師把握未來(lái)的發(fā)展趨勢。

單芯片解決方案是方向

在LCD電視控制技術(shù)方面，Trident是單芯片解決方案的行業(yè)先鋒。Trident公司的DPTV-3D及第五代數字視頻處理SOC芯片SVP EX，在諸如三星、索尼等國際大廠(chǎng)的產(chǎn)品中都得到了應用。其中，DPTV-3D是一款高度集成的掃描轉換芯片組單芯片解決方案，專(zhuān)為逐行掃描TV/DVD播放器應用而設計，并面向LCD電視和PDP電視應用。

相比之下，該公司新型的SVP EX系列則提供了面向DTV及多媒體筆記本計算機的解碼、處理、定標、顯示控制等功能，并配備了其開(kāi)發(fā)的DCRe（數字影院高清引擎）技術(shù)。在單芯片中集成了AD轉換器、3D顏色解碼器、解隔行掃描器，同時(shí)還專(zhuān)門(mén)針對1080i顯示格式進(jìn)行了優(yōu)化。為了滿(mǎn)足不同種類(lèi)電視的I/O和成本需要，SVP EX系列提供了6種不同的I/O和封裝組合以供選擇。其中，SVP EX22提供24位TTL顯示接口，用于主流LCD電視。相比之下，SV PEX 32則增加了對8位數字視頻輸入的支持，顯示接口改為L(cháng)VDS，面向主流LCD電視和筆記本電腦顯示器應用。在高端領(lǐng)域，該系列提供的是SVP EX 52以及SVP EX 62兩款芯片，其中前者面向有二級解碼器以及HDMI接收器的高端LCD、PDP電視，支持24位數字視頻輸入和LVDS接口電路輸出；后者則配備了30位TTL顯示接口電路。

Pixelworks去年成功發(fā)布了Photopia系列產(chǎn)品線(xiàn)。作為Photopia系列的升級版，該公司在2005年的CES大會(huì )上又推出了集成3D解碼的兩款新一代高集成度電視機芯片――PW106和PW328。在第二代Photopia圖像處理器內核的基礎上，PW106/PW328添加了一個(gè)3D視頻解碼器和一個(gè)高速AD轉換器，并集成了5區非線(xiàn)性縮放器（Scaler）、運動(dòng)自適應的解隔行掃描器、位圖OSD、LVDS Tx等功能。Pixelworks公司希望籍由這兩款芯片提供全球兼容的單芯片電視解決方案。該公司CEO Allen Alley表示：“PW106和PW328圖像處理器芯片代表了目前高端電視機市場(chǎng)上最引人注目的單芯片解決方案。已在全球采用并經(jīng)過(guò)驗證的視頻解碼器、最佳的DNX視頻性能以及同Pixelworks原有產(chǎn)品的兼容性，這些特點(diǎn)都使其成為制造商繼續削減下一代高端電視機產(chǎn)品成本時(shí)理所當然的選擇。”
 
世健系統正在提供基于Pixelworks Photopia 平臺開(kāi)發(fā)的方案，主芯片采用PW318、PW2300和ADI公司的AD9398。該方案支持外部雙路解碼器的HDTV（480p/720p/1080i）以及來(lái)自PC的SXGA@60Hz數字信號及SXGA@75Hz的模擬信號輸入。輸出則可從VGA到1080p（TTL, LVDS,DAC,TMDS），并擁有智能縱橫比轉換功能（4:3/16:9/16:10）、逐行/隔行等功能。此外，動(dòng)態(tài)自適應解隔行掃描器、軟件隱藏式字幕（Closed Caption）/V-Chip、基于位圖的256色OSD以及用來(lái)去噪的CleanScreen技術(shù)都為該方案增色不少。世健系統的李其滄還透露，該公司正利用Pixelworks 的OPAL Platform開(kāi)發(fā)新的方案, 主要芯片為PW328。“新的方案將能夠支持10位處理，并內置譯碼器，從而擁有比以往方案更高的效能。”李其滄說(shuō)。

LCD 顯示器控制IC供應商Genesis在收購S(chǎng)age公司之后也開(kāi)始進(jìn)入LCD電視控制IC市場(chǎng)，并推出了白金級（gm1601）、標準級（gm1501）及入門(mén)級Entry Level（gm5221、gm2221）的相關(guān)產(chǎn)品線(xiàn)，矛頭直指Pixelworks的強勢地位。其中，gm1601是一款兼顧LCD電視與LCD顯示器應用的單芯片顯示控制器，主要針對WUXGA（1920x1200）分辨率的高端多媒體LCD顯示應用。Genesis稱(chēng)，利用gm1601整機制造商可開(kāi)發(fā)出能夠同時(shí)用于電腦和電視信號顯示的系統。該芯片在單一封裝內集成了ADC、幀速轉換接口等電路，從而保證了高品質(zhì)的圖像畫(huà)面。此外，Genesis還在其中內嵌了一個(gè)帶有并行閃存接口的16位MCU以及OSD控制器。

Genesis的另外一款針對LCD電視推出的gm6015芯片采用了該公司的圖像增強解決方案自適應運動(dòng)視頻格式轉換技術(shù)Crystal Cinema Plus，具備畫(huà)中畫(huà)（PiP）、雙畫(huà)面、畫(huà)外畫(huà)（PoP）、多重畫(huà)面顯示（Multi-PiP）、視頻縮放、制式轉換、電影模式處理以及專(zhuān)為電視優(yōu)化的2:2/3:2反轉矯正（Inverse Pull down）功能。它將動(dòng)畫(huà)適應算法和方向性插補技術(shù)組合在一起，以求實(shí)現高級解隔行掃描功能。此款芯片最高支持雙路1080i YCbCr/GBR數字信號輸入。輸出則有8/16/18/24/30位YCbCr/GBR多種選擇，顯示格式最高可達720p。

在這三家公司不斷推陳出新的同時(shí)，傳統的TV芯片供應商也不甘落后。以飛利浦、瑞薩、東芝等企業(yè)為代表的IC供應商也在追逐著(zhù)單芯片的潮流。
 

圖2：平板電視系統構成示例

飛利浦的優(yōu)勢是能提供包括調諧器、彩色解碼器、定標器和微控制器在內的完整解決方案。除了早先推出的用于低端LCD電視的單片TDA15500和用于改進(jìn)高端LCD電視畫(huà)質(zhì)的PNX5000，飛利浦今年又再次推出了為降低中端LCD電視成本開(kāi)發(fā)的TDA15600芯片，從而使得其在LCD電視方面的產(chǎn)品線(xiàn)更加完整。TDA15600支持高達30英寸的屏幕，除中端LCD電視所需的基本功能外，它還擁有先進(jìn)的用于改善畫(huà)質(zhì)的邊緣相關(guān)去隔行掃描（EDDI）、細節適應噪聲消除和可選的集成三維梳狀濾波功能。TDA15600的其他功能包括視頻解碼、聲音處理、控制及圖文電視，它還包含一個(gè)縮放器，并集成了一部分RF電路。TDA15600的樣品已經(jīng)面市，將在2006年第一季度實(shí)現量產(chǎn)。飛利浦將基于該芯片推出可馬上投產(chǎn)的設計，進(jìn)一步簡(jiǎn)化中端液晶電視的開(kāi)發(fā)，該參考設計將于2005年第三季度問(wèn)世。

瑞薩科技則于去年下半年推出專(zhuān)門(mén)針對液晶電視的信號處理集成電路DVP-M系列產(chǎn)品，從而將ADC、色解調、定標等必要的電路匯集在一塊芯片中。DVP-M系列可支持全球電視制式（NTSC、PAL、SECAM），應用范圍從VGA到WXGA，并內置了64M的SDRAM和圖文解碼器。它可對信號進(jìn)行3維Y/C分離（僅NTSC）、顏色恢復、3維I/P轉換以及畫(huà)質(zhì)調整等集成式處理，主要用于32英寸以下LCD電視。

東芝電子也趕上了單芯片的潮流。東芝最新推出的TC90288XBG包括動(dòng)態(tài)自適應3維Y/C分離（NTSC）、逐行轉換、圖形縮放等功能，內置2通道ADC，支持I2C總線(xiàn)、24/48位RGB格式輸出。

另外，三星半導體最新開(kāi)發(fā)了用于平板電視的控制芯片S5H2200。不過(guò),據上海三星半導體有限公司的銷(xiāo)售經(jīng)理楊勇透露，該款芯片已被三星集團內部公司獨家買(mǎi)斷，短期內不再向外界公布技術(shù)細節。

WSC1115是成都的威斯達（Weststar）芯片公司第一顆視頻掃描格式轉換芯片，該公司于2004年開(kāi)發(fā)了其第二顆視頻處理芯片WSC2000，并正在規劃其下一代產(chǎn)品WSC3000高級視頻處理器，主要針對高端LCD/PDP-TV和HDTV-READY設備。

DVI/HDMI接口逐漸成為標配

隨著(zhù)平板電視與數字電視的融合，在控制芯片中加入DVI/HDMI接口不失為一個(gè)明智的選擇。目前部分平板電視、高端CRT彩電都支持數字視頻接口（DVI）接口。在這方面，Trident SVP EX系列（SVP EX 52）、凌陽(yáng)科技的SPV301以及成都威斯達的WSC 1115都有所嘗試。不過(guò)，WSC1115的DVI輸入并不是標配，而是廠(chǎng)家提供的備選接口。另外，Genesis的gm1601也集成了DVI接收器。

凌陽(yáng)科技在LCD電視芯片產(chǎn)品上布局已有五年之久。其SPV301是專(zhuān)門(mén)面向多媒體LCD/CRT 電視應用開(kāi)發(fā)的一款高集成解決方案。該芯片擁有3D自適應的解隔行掃描器、2:2/3:2電影模式檢測、SDRAM控制器、CF/MMC/SMC/SD/MS存儲卡接口以及嵌入式CPU。輸入可支持24位RGB（隔行/逐行）和DVI接口（TMDS），最大可達SXGA@75Hz（1280x1024）。此外，它還內置可編程O(píng)SD引擎和3個(gè)10位精度的256點(diǎn)伽馬表。

而對需求最為敏銳的分銷(xiāo)商們紛紛推出帶有DVI/HDMI接口的方案，也在暗示技術(shù)的最新走向。世平集團的WPG-301A、世健基于Photopia平臺的方案是這方面的代表。據透露，世健下一代基于OPAL平臺的產(chǎn)品中，將會(huì )有一個(gè)同時(shí)支持DVI/HDMI的HDMI接口。

10位顯示屏日益流行

雖然目前使用的平板電視面板絕大部分依然8位的，但是10位的LCD電視顯示屏已經(jīng)開(kāi)始流行。如果從8位的DVD信號源，經(jīng)過(guò)8位的AD轉換器，再經(jīng)過(guò)8位處理（包括GAMMA、亮度/對比度/飽和度等），最終輸出到8位的顯示屏后，每經(jīng)過(guò)一次處理就損失掉一些細節，實(shí)際得到的圖像效果并不是8位的。因此，10位處理技術(shù)的流行將是一個(gè)趨勢。例如，Trident的SVP EX系列號稱(chēng)是業(yè)界第一款全集成的十位混和信號視頻處理器。而Pixelworks的唐霄也表示，PW106/PW328定位的應用對象分別是8位處理和10位處理的產(chǎn)品。

唐霄稱(chēng)：“與業(yè)界某些號稱(chēng)10位、實(shí)際內部處理只有8位輸出的處理器相比，PW328內部可以做12位處理。” PW106/PW328兩顆芯片管腳也完全兼容，并都采用無(wú)鉛封裝。由于與Photopia產(chǎn)品線(xiàn)采用了相同的軟件架構，技術(shù)人員可以順利地在在原有開(kāi)發(fā)平臺上做PW328方案，從而幫助整機廠(chǎng)商加快上市時(shí)間和降低系統成本。另外，PW328提供的豐富備選功能使得用戶(hù)可以更方便的實(shí)現產(chǎn)品差異化以及向數字電視集成平臺的無(wú)縫遷移。