便攜式設(shè)備創(chuàng)新發(fā)展道路

回顧“便攜”內(nèi)涵的變化，你會(huì)發(fā)現(xiàn)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。十年前能夠塞進(jìn)褲兜或別在腰間就堪稱新潮，而現(xiàn)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(jié)果是更低的功耗和更低的成本。

　　德州儀器DSP市場(chǎng)開發(fā)經(jīng)理鄭小龍指出：“在可預(yù)見的未來若干年內(nèi)，這一規(guī)律還將延續(xù)，這不能不說是便攜式數(shù)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(zhǎng)電池壽命，以及如何充分增強(qiáng)個(gè)性化設(shè)計(jì)的需求。在便攜式新產(chǎn)品研發(fā)方面，如何有效縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度，則是能否贏市場(chǎng)成功的關(guān)鍵。”

　　便攜式設(shè)備處理器--更高性能與更低功耗的矛盾統(tǒng)一體

　　作為便攜式設(shè)備的核心，便攜式設(shè)備的處理器平臺(tái)是便攜式設(shè)備提供豐富多彩功能的保證。終端消費(fèi)者不斷提出的新需求是推動(dòng)便攜式設(shè)備處理器不斷發(fā)展的原動(dòng)力。目前，用戶對(duì)未來的便攜式設(shè)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(biāo)準(zhǔn)，視頻有MPEG-4、H.264, Microsoft VC-1等標(biāo)準(zhǔn)，而連接方式則可能有Wi-Fi、藍(lán)牙、紅外線等多種方式。ARM中國(guó)區(qū)總裁譚軍指出：“要實(shí)現(xiàn)這眾多的功能，對(duì)CPU的要求自然就更高了。而在實(shí)現(xiàn)這些功能的同時(shí)，用戶還希望便攜式設(shè)備的價(jià)格能夠越來越低，當(dāng)然也不能因?yàn)楣δ茉絹碓蕉嗥涔囊苍絹碓酱?，否則動(dòng)不動(dòng)就要充電是用戶難以接受的。”

　　便攜式設(shè)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(dǎo)體無線及移動(dòng)系統(tǒng)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(jī)、3D游戲和手機(jī)電話)都融合到一個(gè)設(shè)備中。越來越多的功能(如WLAN和DVB)都將集成到便攜式處理平臺(tái)中，從而增加便攜式設(shè)備的內(nèi)容。”

　　實(shí)際上，除了要面對(duì)滿足越來越多融合需求外，便攜式設(shè)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)銷經(jīng)理Dirk-Jan Riezebos的都表示便攜式設(shè)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，現(xiàn)今的便攜式設(shè)備處理器實(shí)際上正面臨巨大的挑戰(zhàn)，一方面要以卓越的性能實(shí)現(xiàn)豐富的功能吸引更多的消費(fèi)者，但反過來不斷擴(kuò)大的消費(fèi)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(shè)計(jì)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(yīng)商考慮的問題。

　　目前，便攜式設(shè)備中有80%的處理器都基于ARM內(nèi)核，許多處理器都是在這個(gè)內(nèi)核的基礎(chǔ)上通過增加外圍功能來突出獨(dú)有的功能和特色的。如ST的Nomadik多媒體處理器是基于ARM926內(nèi)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。所以通過了解ARM內(nèi)核的變化我們可以把握未來便攜式處理器的趨勢(shì)。

　　為了能夠在便攜式設(shè)備中實(shí)現(xiàn)多種標(biāo)準(zhǔn)的音頻、視頻功能，ARM公司開發(fā)了OptimoDE數(shù)據(jù)引擎技術(shù)，該技術(shù)適用于所有領(lǐng)先的多媒體應(yīng)用軟件編解碼器。而ARM最近新推出的OptimoDE Audio Edition嵌入式數(shù)據(jù)處理技術(shù)又為嵌入式設(shè)備中的數(shù)字音頻提供優(yōu)化。通過OptimoDE技術(shù)，設(shè)計(jì)者能夠便捷地在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)多種音頻、視頻標(biāo)準(zhǔn)的集成和兼容，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效處理和低功耗。

　　但是，隨著便攜式設(shè)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(tái)已經(jīng)出現(xiàn)，以移動(dòng)電話為例，從模擬制式向數(shù)字制式轉(zhuǎn)移時(shí)，雙核結(jié)構(gòu)(一個(gè)微處理器+一個(gè)DSP)成為必然的選擇。后來由于要融合更多的功能--藍(lán)牙、WLAN、MP3、GPS等，迫使移動(dòng)電話的處理器平臺(tái)必須有獨(dú)立的應(yīng)用處理器來實(shí)現(xiàn)這些融合的功能。未來隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展，處理器中將基成多個(gè)內(nèi)核。ARM的譚軍強(qiáng)調(diào)：“隨著用戶對(duì)便攜式設(shè)備功能、價(jià)格和功耗的要求不斷提高，單MCU系統(tǒng)將會(huì)慢慢地為多MCU系統(tǒng)或者多核單MCU系統(tǒng)所取代。這一趨勢(shì)已經(jīng)在某些便攜式設(shè)備中得以體現(xiàn)，比如iPod中就已經(jīng)有多個(gè)MCU了。這一趨勢(shì)將使設(shè)計(jì)的復(fù)雜度降低，加快產(chǎn)品上市時(shí)間，并且能夠在便攜式設(shè)備中實(shí)現(xiàn)更多的功能，同時(shí)降低成本和功耗。ARM最新的ARM11 MPCore正是為滿足這一趨勢(shì)而開發(fā)的最新的多核處理器系列。”

　　多核技術(shù)并不陌生，從2004年開始，Intel就倡導(dǎo)在個(gè)人PC領(lǐng)域推廣多核技術(shù)，并推出了針對(duì)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(jí)芯片。該芯片主要瞄準(zhǔn)消費(fèi)電子領(lǐng)域。

　　多核技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是在提供性能的同時(shí)將功耗降低。ARM的譚軍表示：“基于ARM11的處理器明年的速率會(huì)達(dá)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(shè)備處理器供應(yīng)商已經(jīng)推出了多核架構(gòu)的處理器產(chǎn)品。飛思卡爾的梁耀光強(qiáng)調(diào)：“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ARM11(tm)平臺(tái)，通過飛思卡爾的Smart Speed技術(shù)得到增強(qiáng)，532 MHz 的i.MX31應(yīng)用處理器能夠利用并行處理，以相當(dāng)于3 GHz處理器的性能運(yùn)行。”

　　Intel亞太區(qū)無線技術(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(gòu)。”

　　當(dāng)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發(fā)的高效性，TI的鄭小龍則表示：“針對(duì)那些專用便攜式設(shè)備，單一的DSP處理平臺(tái)依然能以其高速度、低功耗和低成本的特性，有效實(shí)現(xiàn)大量復(fù)雜運(yùn)算，因此也是一個(gè)極為實(shí)用的核心引擎。越來越多的新技術(shù)在以軟件的方式展現(xiàn)出來，而無論是SOC還是純DSP都是理想的承載平臺(tái)，那么誰能夠掌握有效的開發(fā)手段，誰就更有機(jī)會(huì)獲得新技術(shù)的成功。TI的eXpressDSP的開發(fā)理念貫穿SOC和DSP軟件開發(fā)的整個(gè)過程，對(duì)于最終成功開發(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(tái)集成開發(fā)平臺(tái)，首次同時(shí)支持TI各種系列DSP平臺(tái)，也包括SOC系列平臺(tái)，將極大降低產(chǎn)品軟件系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試的難度。”

　　另外，隨著音視頻應(yīng)用在便攜式設(shè)備中的普及，便攜式設(shè)備處理器也將考慮對(duì)內(nèi)容版權(quán)的保護(hù)。譚軍就指出：“隨著用戶在便攜式設(shè)備上能夠獲取的音頻、視頻內(nèi)容的不斷增加，數(shù)字版權(quán)保護(hù)和系統(tǒng)安全問題也是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。便攜式設(shè)備使用過程中的版權(quán)和安全問題也將越來越得到重視，例如與iPod配合使用的iTune，就是這方面的一個(gè)成功的例子。除了通過軟件實(shí)現(xiàn)這一功能，如何將對(duì)版權(quán)和安全的保護(hù)措施整合到硬件及軟件系統(tǒng)中，也將是未來便攜式設(shè)備設(shè)計(jì)者所必須考慮的一個(gè)非常重要的問題。”

　　SigmaTel亞太區(qū)副總裁Jose Lau也表示：“最大的挑戰(zhàn)在于付費(fèi)音樂內(nèi)容下載的數(shù)字版權(quán)管理(DRM)方面，另外，便攜式音頻處理器供應(yīng)商也面臨支持低解析度運(yùn)動(dòng)視頻方面的挑戰(zhàn)。”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(nèi)核，可提供更豐富的功能。

　　工藝升級(jí)是提高處理器性能的有效方法，目前，許多便攜式設(shè)備處理器供應(yīng)商積極通過采用新的工藝技術(shù)達(dá)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(tái)打造的更加有靈活性。”Philips也表示將通過工藝升級(jí)提高其Nesperia處理器的綜合性能。

　　便攜式存儲(chǔ)技術(shù)--更大容量、更快效率是主旋律

　　存儲(chǔ)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(chǔ)設(shè)備將使便攜式設(shè)備攜帶更方便，也使用戶體驗(yàn)到更多精彩內(nèi)容。因此，便攜式設(shè)備的存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展也是驚人的。目前，便攜式設(shè)備主要采用基于微型硬盤的存儲(chǔ)和基于閃存的存儲(chǔ)方式，這兩種存儲(chǔ)技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，所以將在一段時(shí)間內(nèi)共存。

　　Agere杰爾系統(tǒng)存儲(chǔ)事業(yè)部策略分析師Jeff Janukowicz表示：“存儲(chǔ)市場(chǎng)一直保持了高速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2008年以前，消費(fèi)電子產(chǎn)品中的存儲(chǔ)設(shè)備的年增長(zhǎng)率達(dá)到了42%。不斷提升的存儲(chǔ)需求意味著要不斷提高存儲(chǔ)容量，1英寸硬盤相比閃存的優(yōu)勢(shì)更低每Gb存儲(chǔ)成本，由于基于不同的應(yīng)用，在移動(dòng)消費(fèi)領(lǐng)域，1英寸的微型硬盤將和閃存共存。”

　　不過，雖然CCID預(yù)測(cè)未來在便攜式音頻播放器領(lǐng)域，基于閃存的存儲(chǔ)方式將占主導(dǎo)。但微型硬盤和閃存的競(jìng)爭(zhēng)將繼續(xù)演進(jìn)，Jeff表示：“微型硬盤制造商目前關(guān)注的重點(diǎn)是通過提升信噪比來提高性能、通過采用低漏工藝技術(shù)(low-leakage)來降低功耗、通過采用IP復(fù)用和提升集成度來降低成本、通過降低工作溫度來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(duì)1.8英寸、1英寸、0.85英寸大小微型存儲(chǔ)的驅(qū)動(dòng)芯片組，該芯片組包括前置放大器、馬達(dá)控制器、硬盤控制器等，其讀出和寫入的速度達(dá)到了每秒350Mb。

　　東芝公司同時(shí)提供微型硬盤和閃存芯片，東芝電子亞洲有限公司總經(jīng)理潘潤(rùn)湛表示：“便攜式設(shè)備終端消費(fèi)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(duì)容量仍孜孜以求。比如，有的MP3容量高達(dá)20G，可以存儲(chǔ)數(shù)千首歌曲，消費(fèi)者怎么能聽這么多歌曲?”

　　他表示東芝公司會(huì)考慮在微型硬盤和NAND 閃存之前做好平衡。雖然我們相信NAND閃存的需求會(huì)超過微型硬盤，但在大容量和成本方面，微型硬盤仍有優(yōu)勢(shì)。不過閃存的優(yōu)勢(shì)也很明顯，就是功耗低和無噪聲。他強(qiáng)調(diào)東芝不斷開發(fā)針對(duì)NAND閃存的先進(jìn)工藝技術(shù)，目前采用的是70nm工藝，未來將采用60nm工藝技術(shù)。在封裝上也從SLC向MLC轉(zhuǎn)移。

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