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便携式设备创新发展道路

发布时间:2020-07-21 17:18:37 阅读: 来源:笼绞机厂家

回顾“便携”内涵的变化,你会发现便携式电子产品的概念在这十年中已有了颠覆式的改观。十年前能够塞进裤兜或别在腰间就堪称新潮,而现在则差不多要放进上衣口袋甚至带在手腕上才够“酷”。集成电路十年来的发展所遵循的“摩尔定律”成就了这一市场的拓展,集成度越做越高的同时,芯片越做越小,其结果是更低的功耗和更低的成本。

本文引用地址:德州仪器DSP市场开发经理郑小龙指出:“在可预见的未来若干年内,这一规律还将延续,这不能不说是便携式数字信息产品发展的福音。差不多所有的便携式产品,都面临如何更有效地延长电池寿命,以及如何充分增强个性化设计的需求。在便携式新产品研发方面,如何有效缩短产品开发周期,加速产品的更新换代速度,则是能否赢市场成功的关键。”

便携式设备处理器--更高性能与更低功耗的矛盾统一体

作为便携式设备的核心,便携式设备的处理器平台是便携式设备提供丰富多彩功能的保证。终端消费者不断提出的新需求是推动便携式设备处理器不断发展的原动力。目前,用户对未来的便携式设备的要求就是希望能享受到更多的功能,包括游戏、音频、视频和连接等,并希望这些功能还能够集成在一起。比如游戏可能是下载的Java游戏,音频可能有MP3、WMA、RM等标准,视频有MPEG-4、H.264, Microsoft VC-1等标准,而连接方式则可能有Wi-Fi、蓝牙、红外线等多种方式。ARM中国区总裁谭军指出:“要实现这众多的功能,对CPU的要求自然就更高了。而在实现这些功能的同时,用户还希望便携式设备的价格能够越来越低,当然也不能因为功能越来越多其功耗也越来越大,否则动不动就要充电是用户难以接受的。”

便携式设备实际上正走向深度融合---成为一种多功能的载体。飞思卡尔半导体无线及移动系统部移动多媒体市埸经理梁耀光则表示:“技术融合仍在影响我们每一个人。在过去几年中,我们可以看到很多不同功能(如MP3、视频播放、照相机、3D游戏和手机电话)都融合到一个设备中。越来越多的功能(如WLAN和DVB)都将集成到便携式处理平台中,从而增加便携式设备的内容。”

实际上,除了要面对满足越来越多融合需求外,便携式设备处理器还面临更多需求。郑小龙以及Philips 便携式视频产品营销经理Dirk-Jan Riezebos的都表示便携式设备处理器除了考虑提高性能外,还要考虑低成本、低功耗、轻便小巧等多个因素。

由此可见,现今的便携式设备处理器实际上正面临巨大的挑战,一方面要以卓越的性能实现丰富的功能吸引更多的消费者,但反过来不断扩大的消费群体又提出了新的需求迫使处理器去不断提升性能,同时处理器设计师还要不断考虑如何降低处理器的功耗、尺寸、成本等更多难题,在这种不断攀升的技术循环中,如何以创新式的技术革新将这种技术循环跳过不断追求提高性能的死胡同,走入良性的发展道路是领先的处理器供应商考虑的问题。

目前,便携式设备中有80%的处理器都基于ARM内核,许多处理器都是在这个内核的基础上通过增加外围功能来突出独有的功能和特色的。如ST的Nomadik多媒体处理器是基于ARM926内核,然后添加了视频和音频加速器突出了其多媒体方面的特色。所以通过了解ARM内核的变化我们可以把握未来便携式处理器的趋势。

为了能够在便携式设备中实现多种标准的音频、视频功能,ARM公司开发了OptimoDE数据引擎技术,该技术适用于所有领先的多媒体应用软件编解码器。而ARM最近新推出的OptimoDE Audio Edition嵌入式数据处理技术又为嵌入式设备中的数字音频提供优化。通过OptimoDE技术,设计者能够便捷地在系统中实现多种音频、视频标准的集成和兼容,同时实现高效处理和低功耗。

但是,随着便携式设备功能的日益丰富,单一的处理器终将面临性能与功耗的难以折中问题,而多核技术将是有效的解决之道。目前已经看到的是有多处理器的平台已经出现,以移动电话为例,从模拟制式向数字制式转移时,双核结构(一个微处理器+一个DSP)成为必然的选择。后来由于要融合更多的功能--蓝牙、WLAN、MP3、GPS等,迫使移动电话的处理器平台必须有独立的应用处理器来实现这些融合的功能。未来随着半导体工艺技术的发展,处理器中将基成多个内核。ARM的谭军强调:“随着用户对便携式设备功能、价格和功耗的要求不断提高,单MCU系统将会慢慢地为多MCU系统或者多核单MCU系统所取代。这一趋势已经在某些便携式设备中得以体现,比如iPod中就已经有多个MCU了。这一趋势将使设计的复杂度降低,加快产品上市时间,并且能够在便携式设备中实现更多的功能,同时降低成本和功耗。ARM最新的ARM11 MPCore正是为满足这一趋势而开发的最新的多核处理器系列。”

多核技术并不陌生,从2004年开始,Intel就倡导在个人PC领域推广多核技术,并推出了针对个人PC的多核处理器。而今年2月,Sony和IBM公布的Cell处理器实际上是有9个处理器组成的超级芯片。该芯片主要瞄准消费电子领域。

多核技术的优势是在提供性能的同时将功耗降低。ARM的谭军表示:“基于ARM11的处理器明年的速率会达到1.5GHz,也就是目前P4的处理性能,但其功耗却只有P4的百分之一还不到。”

不少便携式设备处理器供应商已经推出了多核架构的处理器产品。飞思卡尔的梁耀光强调:“飞思卡尔的31和31L已于2005年6月初面市,这两款产品均基于ARM11(tm)平台,通过飞思卡尔的Smart Speed技术得到增强,532 MHz 的31应用处理器能够利用并行处理,以相当于3 GHz处理器的性能运行。”

Intel亚太区无线技术发展中心经理朱京甬也表示:“Intel于近日在欧洲发布了新的Xscale处理器,该处理器也采用了双核架构。”

当然,在提高处理器性能的同时也要考虑如何提高处理器开发的高效性,TI的郑小龙则表示:“针对那些专用便携式设备,单一的DSP处理平台依然能以其高速度、低功耗和低成本的特性,有效实现大量复杂运算,因此也是一个极为实用的核心引擎。越来越多的新技术在以软件的方式展现出来,而无论是SOC还是纯DSP都是理想的承载平台,那么谁能够掌握有效的开发手段,谁就更有机会获得新技术的成功。TI的eXpressDSP的开发理念贯穿SOC和DSP软件开发的整个过程,对于最终成功开发出便携式产品具有重要作用,特别是新近将推出的Code Composer Studio 3.1更是超平台集成开发平台,首次同时支持TI各种系列DSP平台,也包括SOC系列平台,将极大降低产品软件系统开发调试的难度。”

另外,随着音视频应用在便携式设备中的普及,便携式设备处理器也将考虑对内容版权的保护。谭军就指出:“随着用户在便携式设备上能够获取的音频、视频内容的不断增加,数字版权保护和系统安全问题也是一个相当大的挑战。便携式设备使用过程中的版权和安全问题也将越来越得到重视,例如与iPod配合使用的iTune,就是这方面的一个成功的例子。除了通过软件实现这一功能,如何将对版权和安全的保护措施整合到硬件及软件系统中,也将是未来便携式设备设计者所必须考虑的一个非常重要的问题。”

SigmaTel亚太区副总裁Jose Lau也表示:“最大的挑战在于付费音乐内容下载的数字版权管理(DRM)方面,另外,便携式音频处理器供应商也面临支持低解析度运动视频方面的挑战。”他透露SigmaTel今年晚些时候发布的下一代音频处理器将采用ARM9内核,可提供更丰富的功能。

工艺升级是提高处理器性能的有效方法,目前,许多便携式设备处理器供应商积极通过采用新的工艺技术达到提高性能、降低成本、功耗和尺寸的目的,如珠海炬力总经理赵广民表示:“炬力正在致力于0.13um工艺的发展,同时努力提升MCU和DSP的处理能力,并降低功耗,将MCU+DSP的综合平台打造的更加有灵活性。”Philips也表示将通过工艺升级提高其Nesperia处理器的综合性能。

便携式存储技术--更大容量、更快效率是主旋律

存储技术也是便携式技术中的一个重要分支,容量巨大,轻便小巧的存储设备将使便携式设备携带更方便,也使用户体验到更多精彩内容。因此,便携式设备的存储技术的发展也是惊人的。目前,便携式设备主要采用基于微型硬盘的存储和基于闪存的存储方式,这两种存储技术各有优缺点,所以将在一段时间内共存。

Agere杰尔系统存储事业部策略分析师Jeff Janukowicz表示:“存储市场一直保持了高速增长,预计到2008年以前,消费电子产品中的存储设备的年增长率达到了42%。不断提升的存储需求意味着要不断提高存储容量,1英寸硬盘相比闪存的优势更低每Gb存储成本,由于基于不同的应用,在移动消费领域,1英寸的微型硬盘将和闪存共存。”

不过,虽然CCID预测未来在便携式音频播放器领域,基于闪存的存储方式将占主导。但微型硬盘和闪存的竞争将继续演进,Jeff表示:“微型硬盘制造商目前关注的重点是通过提升信噪比来提高性能、通过采用低漏工艺技术(low-leakage)来降低功耗、通过采用IP复用和提升集成度来降低成本、通过降低工作温度来提高支持恶劣工作环境的能力等。”

他表示今年2月Agere已经推出了针对1.8英寸、1英寸、0.85英寸大小微型存储的驱动芯片组,该芯片组包括前置放大器、马达控制器、硬盘控制器等,其读出和写入的速度达到了每秒350Mb。

东芝公司同时提供微型硬盘和闪存芯片,东芝电子亚洲有限公司总经理潘润湛表示:“便携式设备终端消费者不断追求更大的容量,虽然有时容量大到他们难以管理的地步,但他们对容量仍孜孜以求。比如,有的MP3容量高达20G,可以存储数千首歌曲,消费者怎么能听这么多歌曲?”

他表示东芝公司会考虑在微型硬盘和NAND 闪存之前做好平衡。虽然我们相信NAND闪存的需求会超过微型硬盘,但在大容量和成本方面,微型硬盘仍有优势。不过闪存的优势也很明显,就是功耗低和无噪声。他强调东芝不断开发针对NAND闪存的先进工艺技术,目前采用的是70nm工艺,未来将采用60nm工艺技术。在封装上也从SLC向MLC转移。

他表示东芝也积极开发外部存储卡,如SD卡、mini-SD卡、微型SD卡等。他指出由于有些便携式设备制造商不希望自己制造的设备有大的存储装置-因为这样有可能增加成本影响销售,所以他们的设备带有支持外部存储卡的接口,而用户也愿意给便携式设备购置自己喜欢的存储装置,所以这个市场潜力巨大,一个便携式设备可能配有多个外部存储卡装置。

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