可定制的功能會(huì)聚便攜設(shè)備

　　在TI大屏幕電視市場的同事很是值得羨慕，不管他們開發(fā)什么新式顯示技術(shù)，無論是 DLP，等離子，還是 LED、LCD，這些顯示技術(shù)，設(shè)備總是變得越來越大，而且離 AC 電源插座的距離也不會(huì)超過 6 英尺。對(duì)于便攜市場領(lǐng)域而言，我們也努力實(shí)現(xiàn)更好的顯示功能，不過需要解決兩大難題。首先，封裝空間非常有限，而且似乎越來越小。其次，必須保證設(shè)備能以越來越小的電池為其供電。這些已經(jīng)是昨天的事情了。今天，我們的客戶有了新的要求，希望獲得多功能便攜式設(shè)備，將傳統(tǒng)上彼此不同但又相互聯(lián)系的技術(shù)放入一部便攜式設(shè)備之中。
 
　　蜂窩式電話是最明顯的例子，其已經(jīng)包括了個(gè)人數(shù)字助理 (PDA) 功能，帶有全球定位系統(tǒng) (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。隨著新模型集成 WLAN 及因特網(wǎng)協(xié)議語音 (VoIP)，功能融合將提升到新的高度。數(shù)碼相機(jī) (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(nèi)置的編輯與 WLAN 功能。這一切都需要在小小的封裝中實(shí)現(xiàn)，所以要做的工作還有很多。
 
單芯片集成的目標(biāo)
 
　　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(shù)碼攝像機(jī)為例來說明。數(shù)碼攝像機(jī)必須對(duì)音頻及視頻進(jìn)行編碼和解碼，還要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮及解壓縮。2000 年，典型的數(shù)碼攝像機(jī)需要有 8 個(gè)不同的芯片來完成以下功能：CPU、MPEG-2 編碼、音頻編碼、視頻編碼以及電視調(diào)諧器。到 2004 年末，SoC 集成使得芯片數(shù)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，可以降低總線流量，減小了占用空間。從 2000 年到 2004 年，市場對(duì)新產(chǎn)品非常歡迎，數(shù)碼攝像機(jī)銷售迅速增長。
 
　　數(shù)碼攝像機(jī)的例子讓我們對(duì)芯片集成在一種技術(shù)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)的作用有所了解。另一方面，在一個(gè)設(shè)備上集成多種技術(shù)也提出了特殊的挑戰(zhàn)。
 
　　例如，為將 RF 信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，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，這就意味著要讓晶體管性能至少為 24 GHz。直到不久前，還很難以數(shù)字工藝實(shí)現(xiàn)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(xiàn) 100 GHz 水平的晶體管性能。
 
　　預(yù)計(jì)分立式 SoC 的使用將隨著單個(gè)便攜式設(shè)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(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的多種芯片。在允許進(jìn)一步集成的情況下，實(shí)現(xiàn)單芯片就變得相對(duì)簡單，同時(shí)也將空出更多的電源來滿足更新的顯示功能。
 
多小才算小？
 
　　彩屏正成為所有便攜式設(shè)備的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，除此之外便攜式設(shè)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型（發(fā)射、反射或背光）將主宰市場都還沒有確定。我們首先需要回答的一個(gè)更重要的基礎(chǔ)問題是：對(duì)擁有最先進(jìn)圖像功能的便攜式互動(dòng)設(shè)備而言，要多小才是太小了？
 
　　在比較極端的情況下，有些蜂窩式電話已經(jīng)不能再稱作“手持”了，或許將它們稱為“指尖”電話更貼切。語音命令部分補(bǔ)償了微型鍵盤的不利；如果語音功能不可行，那么用戶可用手寫筆，要不就用指甲撥號(hào)。不幸的是，這種小型設(shè)備上的屏幕內(nèi)容基本是難以識(shí)別的。這種屏幕對(duì)顯示文字及數(shù)字還可以，但對(duì)高質(zhì)量彩色圖像則根本難以勝任。這種小型設(shè)備并不方便用戶使用，當(dāng)然投影機(jī)及微顯示器則另當(dāng)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)鍵盤的空間。最早使用 PDA 的用戶可能會(huì)接受用手寫筆作為唯一的輸入工具，但這對(duì)大眾消費(fèi)者而言是否合適呢？當(dāng)然，用戶可添加可折疊式輔助鍵盤，但這就超過了“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 與過小的指尖電話兩個(gè)極端之間找到最佳的符合大眾市場的高質(zhì)量圖像顯示器。
 
新一代技術(shù)
 

　　對(duì)設(shè)備大小的討論完全建立在這樣一種理念基礎(chǔ)之上，即我們將繼續(xù)推出完整的多功能便攜式設(shè)備，可以裝在口袋里，或用別針掛在衣服上。不過，隨著集成 WLAN 功能的到來，我們應(yīng)當(dāng)考慮將顯示器與設(shè)備本身相分離。下一代技術(shù)很可能會(huì)包括某種類型的近眼 (NTE) 高清晰度微型顯示器，運(yùn)行時(shí)與可佩戴的數(shù)字處理器無線連接。
 
　　當(dāng)前的微顯示器技術(shù)包括液晶硅 (LCoS) 與有機(jī)發(fā)光二極管 (OLEDoS)。LcoS 顯示器實(shí)現(xiàn)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(jí)。
 
　　所有近眼（NTE） 微型顯示器都要求某種類型的頭戴式顯示器 (HMD)，如眼鏡、護(hù)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，但比起根本看不清的指尖大小的顯示器來說還不至于處于劣勢。
 
　　顯示器問題的最終解決方案是顯而易見的，只有當(dāng)我們?nèi)コ嗽O(shè)備所有的 I/O 功能，使人類大腦直接實(shí)現(xiàn) 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。通過人工耳蝸助聽器，我們可采用電磁方式通過皮膚向植入設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)，設(shè)備再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)，連接至神經(jīng)末梢。類似的視覺設(shè)備領(lǐng)域也進(jìn)行著相同的發(fā)展。SoC 技術(shù)將成為解決方案的一部分，不過現(xiàn)在為時(shí)尚早，這種設(shè)備目前尚未問世。
 
消費(fèi)者的愛好轉(zhuǎn)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?yàn)槲覀冺憫?yīng)市場需要與期望使然。不過可以肯定的是，大眾市場需要更好的照相機(jī)、更好的視頻、VoIP 以及 WLAN，而且新式設(shè)備也不再局限于口袋之中。因此我們應(yīng)當(dāng)推出多功能會(huì)聚式設(shè)備，這才是明智之舉。
 
　　但功能會(huì)聚可能會(huì)帶來信號(hào)沖突。擁有家庭影院系統(tǒng)的消費(fèi)者可能有十幾部遙控器，咖啡桌上都放不下。幕后的復(fù)雜連線可能足有五英里長，還要占用所有電源插座（包括額外的插座）。如果設(shè)備啟動(dòng)，甚至還會(huì)使照明變暗。
 
　　集成設(shè)備將消除所有連線問題，并簡化編程。不過到底有多少消費(fèi)者會(huì)認(rèn)真考慮購買全能設(shè)備呢？這樣的設(shè)備具備 TV／PC／WLAN／線纜調(diào)制解調(diào)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(fèi)者不會(huì)太多。為什么？因?yàn)橄M(fèi)者希望有所選擇，就這種設(shè)備而言，選擇太有限了。
 
　　不過，消費(fèi)者希望整合電話／PDA／相機(jī)功能，即使冒著一旦損壞，整個(gè)設(shè)備功能都失靈的風(fēng)險(xiǎn)，消費(fèi)者也會(huì)認(rèn)為值得。事實(shí)上，許多無線用戶在更新采用新式電話時(shí)并不曾遇到過電話故障。集成設(shè)備發(fā)展的挑戰(zhàn)在于找到消費(fèi)者愛好的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。與設(shè)備大小的問題一樣，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(shè)備
 
　　在短短幾十年間，已經(jīng)從數(shù)千用戶共享一臺(tái)主機(jī)發(fā)展到了一人一臺(tái)電腦的格局。人們也在很大程度上依賴于電腦來從事個(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(shè)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(fèi)類電子作為個(gè)人生活的擴(kuò)展。不管是特殊的屏保，還是獨(dú)特的彩鈴，抑或是特殊的啟動(dòng)及關(guān)機(jī)旋律，用戶的“設(shè)置”正變?yōu)橐环N個(gè)性聲明。
 
　　消費(fèi)類電子的新變化對(duì)芯片組設(shè)計(jì)人員具有重大意義。舉例來說，未來的市場研究會(huì)顯示，就便攜式功能會(huì)聚電子設(shè)備而言，消費(fèi)者希望結(jié)合電話／相機(jī)／PDA的功能。不過，如果有哪家公司能首先在單個(gè)設(shè)備中提供可定制的技術(shù)組合，那么這家公司定能引領(lǐng)市場發(fā)展。能否提供可定制選項(xiàng)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(kuò)展，成本不斷降低，為設(shè)備制造商帶來獨(dú)特的機(jī)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)。銷售時(shí)可選擇產(chǎn)品采用哪種技術(shù)，這取決于消費(fèi)者的愛好與預(yù)算。到目前為止，我們的討論強(qiáng)調(diào)了蜂窩式電話及數(shù)碼相機(jī)，但大規(guī)模 SoC 開發(fā)將在單個(gè)設(shè)備中集成消費(fèi)類技術(shù)、醫(yī)療技術(shù)以及工業(yè)技術(shù)，將實(shí)現(xiàn)無限可能。
 
　　今后幾年將對(duì)便攜式設(shè)備產(chǎn)業(yè)至關(guān)重要。顯示技術(shù)將繼續(xù)洗牌，綜合功能不斷發(fā)展，產(chǎn)品的需求將迅速增長。
 
　　Gene A. Frantz先生是 TI 首席科學(xué)家兼 TI 負(fù)責(zé)數(shù)字信號(hào)處理的業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理