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移动电话新兴应用半导体组件技术
 

【作者: Michel Windal】2004年07月01日 星期四

浏览人次:【5568】

由于半导体技术的大幅提升,现今移动电话的功能远远超越10年前的机种,而且体积与价位也大幅降低。观察现代手机中的硬件,电路方面仍包含射频(RF)、基频以及功率管理等方面的组件。新旧手机之间的差异在于整合度以及额外的组件,例如多媒体应用处理、相机、MMS、彩色屏幕、FM收音机、MP3、游戏、GPS全球定位系统以及各种联机技术。随着移动电话发展成最多元化的可携式娱乐与商业工具,相关厂商必须不断研发各种技术,藉以整合更多的音效/影像/通讯功能,以及提高数据传输速度,而且不能因此而增加耗电率与成本。


尖端的CMOS与RF/BiCMOS制程技术是提升整合度以及发挥摩尔定律(更低成本与耗电率以及更高的效能)的必然关键。例如,每一代的CMOS技术其晶粒尺吋通常会降低45%。但同样重要的是系统与设计的专业知识。透过一套平台模式,发挥本身在研发与消费性电子方面的长才,结合为数众多的可重复使用音效与影像IP方案。这些硬件与软件模块应付持续提高的系统单芯片(SoC)复杂度,并纳入整合性行动解决方案。


《图一 系统级封装SiP》
《图一 系统级封装SiP》

平台式的整合解决方案透过充份检验的成熟技术提供可观的弹性:


  • ●移动电话基频IC──包括以嵌入式核心为开发基础的处理器,有充裕的发展空间能支持各种多媒体应用。


  • ●移动电话系统解决方案 ──针对多媒体手机提供完整且低廉的解决方案。


  • ●行动多媒体处理器──专属的应用处理器,能延伸核心手机系统的功能,支持各种先进多媒体与影像应用。


  • ●行动显示模块──pop-in显示/影像解决方案提供嵌入型多媒体功能,并针对屏幕的效能进行优化设计。


  • 从技术的角度来看,透过完全可程序化的功能以及扩充性,让高阶系统具备可调整的能力与IP保护机制,并让ODM业者能加快产品研发速度并缩短上市时程。优化的总线与内存架构能区隔控制与串流数据,达到扩充的效果。包含驱动程序与影音软件的优化API让研发业者不必面临复杂的手机设计工作,并加快研发的速度。



低成本/高效能系统解决方案

通讯半导体厂商的愿景是让每个人都能随时随地进行联机,获得信息、娱乐以及服务。为了让 每个人都能享受行动技术的利益,未来的手机必须具备低廉的价位以及吸引消费者的功能。为开发出结合信息、娱乐、服务、以及通讯功能的装置,设备制造商必须寻求半导体业者的协助,将各种技术整合成一套低成本的解决方案。手机系统解决方案运用一套可重复使用硬件/软件IP,其重复程序化能力让业者能以最低的成本加快产品上市时程(并能在第一次尝试就开发出成功的产品)。这种低成本的模式让顾客能采纳各种新技术,并透过软件加入各种功能,藉此突显产品的特色。因此业者的研发投资就可集中在功能上而不是通讯硬件与软件。


《图二 具备完整多媒体功能的系统解决方案》
《图二 具备完整多媒体功能的系统解决方案》

系统解决方案提供独特的系统整合度以及一组精密的功能,藉此满足用户的需求。为开发各种先进的系统解决方案,半导体零组件厂商不仅必须整合电子组件,亦须纳入显示与音效解决方案。藉由全面掌控影像与音效的价值链,即可开发出优化的相机、彩色屏幕以及音效组件,以降低数据传输流量与耗电率。在后续世代的系统解决方案中,不同解决方案之间的协调将让半导体制造商能进一步压低成本,突破摩尔定律的预期水平。系统解决方案的其它优点包括完全IOT验证的系统,其中包括手机多媒体基频组件、功率管理单元、RF功率放大器以及相关软件。


如(图三)所示,一套完整的平台式解决方案中,其基频单芯片包含支持各种外围组件的ARM9系统控制器、一组通讯DSP、一组语音识别/音效DSP以及一套模拟基频与音效接口(BAI)。该款IC采用90奈米(数字)与0.25微米(模拟)CMOS制程。



《图三 支持2.5/3G的完整平台式解决方案》
《图三 支持2.5/3G的完整平台式解决方案》

行动多媒体处理器

目前有许多半导体厂商推出专用的处理器,尤其以多媒体应用为主。图像处理器是针对追求低成本的照相手机提供许多影像/影片撷取与绘图功能;在娱乐市场方面,影音协同处理器内建智能型影像与显示功能,其中包括影音编辑与串流媒体等方面;在高阶智能型手机与游戏方面,应用引擎是一套开放性操作系统的多媒体处理器,透过音效、影像、3D绘图、Java、安全、触控式显示以及各种通讯功能,结合各种精密功能,并能支持高分辨率的显示屏幕。


屏幕驱动器

TFT屏幕驱动器方面,必须在极低的耗电率(在待机模式/每秒5个画格/同时显示服务供货商的信息下耗电率低于0.5 mW)下达到极佳的影像画质。技术方面的重点在于高整合度/更少的外部组件、可程序化以及视温度调整的影像对比、更大的温度范围、微调/自行调校色彩设定值的OTP功能以及可自由设定的部份区域显示功能。需求一套可自行选择的DC/DC转换器,让系统能达到极低的耗电率。


行动数字电视解决方案

现有的市调报告显示数字电视将成为一项广受欢迎的功能,尤其是新闻与立即实况广播。许多预测显示这个市场即将在2006年开始起飞,并将在2005至2010期间呈现大幅度的成长。行动电视背后的主要推手将是行动服务业者而不是广播业者,而且不同的地区将出现不同的经营模式。相关的解决方案必须包括以下的功能:


  • ●支持频道译码器的Silicon Hive技术提供一套可程序化的架构,能搭配多重标准的接收器并具备相当低的耗电率。


  • ●小型化、低耗电的硅调协器。


  • ●低耗电的AD转换器技术。


  • ●数字电视系统解决方案。



特殊的软件组件

在高阶手机方面,软件内容的数量变得非常重要。针对最高的层面来看,手机制造商不再负责开发所有软件。现今的趋势是手机搭载一套高阶的开放性操作系统,例如像Symbian或Linux,并让独立的协力软件供货商负责提供各种特殊的软件功能。这种模式亦让消费者能在购入手机后自行安装软件,但对于手机制造商与电信服务业者而言是不利的现象。手机制造商无法在售后服务市场中透过软件来获利,网络的安全性也可能因用户自行安装的软件而受到负面影响。然而,朝向开放性平台迈进的趋势是无法阻挡的,意谓着手机的复杂度将不断提高。


结论

为创造出理想的消费者连网环境,所有相关的软硬件厂商必须压低新一代精密型手机的价位。这方面需要最佳的制程技术,开发蓝图、音效/影像/链接IP、系统专业技术、以及平台架构。包括像相机、无线通信、A-GPS、以及3G数据传输已成为普遍的功能,但这些功能都需要额外的处理效能以及组件。很明显地单芯片手机的目标仍需要一段相当长的时间才能达成,但这个目标真的那么重要吗?一点也不,真正的重点在于持续改进相关技术,让每个人都能获得所要的信息、娱乐以及服务。


(作者为飞利浦半导体移动电话系统部门营销经理)


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