UMPC全名为Ultra-Mobile PC，尽管其中文名称未定，但或许可依其设计理念，暂将之定名为终极行动PC。UMPC，说大不大，说小不小，从上可见到许多产品的身影，例如智能型手机、PDA、平板计算机、以及笔记本电脑等，其体型比笔记本电脑更为轻薄，运算效能也能与高阶笔记本电脑相媲美，是英Intel与Microsoft力推的新兴产品。

回顾笔记本电脑的发展，或许可以看到UMPC发展的一丝端倪。例如Toshiba Libretto系列的Libretto U100，Sony VAIO的VAIO UX系，而ASUS也有UMPC R2H系列即将问世。因此，UMPC在发展上的确也有一段时间了，而非最新的产品，只是经由Intel将这样的计算机命名为UMPC。而从此刻开始，UMPC也将成为一个新兴的产品市场，开始出现在人们的生活之中。

UMPC的发展已有一段时间，而今日大众才普遍听到UMPC大名的原因，一来是因为PC产业两大龙头Intel与Microsoft的近日来的大力推广。Microsoft继过去看好平板计算机之后，2006年年初又积极发展Microsoft Origami UMPC计划，在软件与硬件方面与厂商合作，以支持Intel发展UMPC相关技术。而第二个原因则得力于目前硬件技术的不断进化，不仅制程方面有很大的突破，尺寸也逐渐朝小型化发展，且整体功耗也不断缩小，性能也持续提升。由于这两个主要的原因，这两个主要的原因，使得UMPC得以快速进入发展期。同时，行动终端用户的需求也是推动UMPC发展的一大主力，因特网已成为工作与休闲不可或缺的对外通讯媒介，无线技术的应用也让许多室外应用增加，因此消费者希望能随时随地在室外，不论办公或娱乐休闲，都能透过无线网络获得信息，并享受高阶计算机的处理资源，要达到这样的要求，目前看来也只有UMPC这样的终端产品最能符合消费者的需求了。

Microsoft Origami与Intel之UMPC规划

Microsoft在2006年年初正式公布Microsoft Origami UMPC计划，其产品支持UMPC产品发展，并主张UMPC产品采用Windows XP Tablet Edition操作系统，其出发点当然还是考虑了自身的利益。而其理念与Intel所规划的UMPC产品特点一样，也就是UMPC除了必须具备PC所有的功能之外，同时还必须拥有无线连接技术，比如Wi-Fi无线局域网络技术或Bluetooth等，高阶产品甚至必须拥有HSDPA或3G高速无线连接功能。同时，UMPC设计上强调轻薄与行动携带性，配备更长时间的电池续航力。此外，支持手写输出功能也是UMPC非常重要的特点，在Windows XP Tablet Edition系统下甚至可以使用Touch Pack面板。

由此可知Microsoft Origami UMPC计划即打造「Go Everything、Do Everything」概念的行动计算机，透过UMPC便可以在随时随地进行任何事情。这与Intel对于UMPC产品的设计规划理念有相同的定义。Intel对UMPC的设计理念如下：几乎随时随时存取内容与信息；透过电子邮件、实时消息、聊天等方式手段进行沟通；在旅途中以视讯、游戏、音乐、图片或者电视等方式自娱；以及透过监控办公应用程序和工具提高工作效率。

因此，不管是Microsoft Origami UMPC计划，或者Intel的UMPC的设计规划，UMPC都将带给消费者全新的办公与娱乐型态。Intel推广UMPC的理由主要在于无线技术已经深入影响消费者的工作与生活方式，因此随时随地都能链接网络已经成为基本的要求。尽管目前的笔记本电脑已有这一方面的功能，但距离「随时随地」仍旧有一段差距。因此Intel计划利用UMPC搭配WiMAX无线网络技术来提供用户全新的行动处理平台。

而Microsoft的Origami UMPC计划，其目的也在于推广Windows XP Tablet Edition操作系统与下一代Windows Vista，虽然即将推出的Windows Vista操作系统并没有Tablet版本，但其实Tablet操作系统应有的功能都已经内建于Vista操作系统之中，例如手写输入功能等，以及适用于UMPC的Media Center娱乐功能。目前仅有通过微软认证的机型，才是Microsoft Origami UMPC计划产品中的一部分，目前正式通过Microsoft Origami认证的机型有方正的mininote、ASUS R2H、Samsung Q1以及其它几款机型，SONY UX/U则不在Microsoft Origami UMPC认证的产品之列。通过与否主要的辨别方式就是这款产品是否采用了Windows XP Tablet Edition操作系统与Touch Pack面板。

UMPC硬件设计需求

UMPC产品从其处理器类型来区分硬件结构可分为两种，一种以Intel低电压或者超低电压版处理器为主的硬件结构，另一种是由威盛VIA C7-M处理器为主的硬件结构。而不论采用Intel处理器或者威盛处理器，在UMPC上两个最重要的指针就是功耗与发热量，其次是性能表现。UMPC产品因为体积小，其电池受体积的限制容量并不大，加上这几年电池技术的发展并无重大突破，因此为了让UMPC有更长的电池使用时间，处理器或者硬件的功耗需越低越好。

在同样频率的使用状况下，VIA C7-M处理器的功耗要低于Intel Pentium M处理器，VIA C7-M功率最低仅为3.5W，Intel Pentium M处理器最低5.5W，Core Duo超低电压版之功率同样为5.5W。另外，在VIA C7-M硬件结构上，如果采用南北桥合一的VIA VX700芯片组，VX700的最大功率也仅为3.5W，而Intel 945GM芯片组的最大功率约5.5W～6W，因此若单从处理器与芯片组平台来说，在功耗方面，威盛平台更有优势。而功耗的高低，也直接影响了整个平台的发热量。而在性能方面，Intel平台的性能远超过威盛平台，而威盛平台仅有在功耗以及设计尺寸上的优势。从目前已上市或者已经对外公布的UMPC产品来看，采用Intel硬件平台的产品还是占有多数。当然，随着新一代南北桥合一的VAI VX700芯片组的推出，VIA硬件平台的产品势必也将会增多。

在储存媒介方面，NAND Flash由于体积小、功耗小、速度快，因此成为UMPC产品理想的主存储器储存媒介，但由于成本偏高，因此目前UMPC采用NAND Flash作为主要存储媒介尚难普及。目前仅SONY VAIO UX系列采用了16GB容量NAND Flash。而其他UMPC还是以1.8吋硬盘为主要储存设备，但NAND Flash凭借其优势，未来在UMPC的储存设备上肯定也将有其影响力。

尽管正统的UMPC还是以WiTel（Microsoft Windows & Intel）两大龙头厂商之规格标准为主，但事实上目前还是有许多技术非常适用于UMPC的设计架构上，本文皆下来也将针对这些技术进行介绍。

CCT提升可携式电源管理效率

现今可携式产品例如笔记本电脑与UMPC等的输入直流电源设计，多包含了电源供应器（Adapter）以及二次锂离子电池模块二部分。其不同的输出电压造成大范围输入电压变化，例如，使用三串二并或三串三并的锂电池，其输入电压为9V～12.6V；而电源供应器的输入电压则多为19V，因此在设计一款笔记本电脑的电源管理时，需将两种供电方式纳入考虑。

传统宽输入电压使效率变差

如此的宽输入规格将造成较差的效率，并有更多的热产生，而且需要一组直流转换线路以符合二次锂离子电池充电条件，这在功率损耗、组件成本及占用电路板面积都将影响整体效能，另需使用能承受高压规格的电子组件，包括25V的输入电容，与30V的晶体管等。这些都是传统电源管理无可避免的规格需求传统笔记本电脑电源架构如(图一)所示。

此外，电源供应器的输入直流电压以及二次锂离子电池的不同，也造成电池的供应无法与电源供应器并存，所以设计人员在选用电源供应器时，须以系统的峰值功率加上充电所需功率。当系统功能一直提升时，也将需要更大功率的电源供应器。

《图一 传统笔记本电脑电源架构》

＜数据源：O2Micro＞

凹凸电子电源产品经理洪仕振表示，由凹凸电子（O2Micro）所开发的Cool Charge Topology（CCT）电源管理架构，可大幅改善传统笔记本电脑等产品电源管理的缺点。CCT可使得电源转换效率提升，并降低热的产生，因此CPU的运作速度不再因为温度过高而必须以牺牲运作速度来因应。由于系统中的热大幅降低，设计人员将可采用更小型的散热系统以达到便携设备轻薄短小的目标。而且采用CCT的笔记本电脑将不再需要传统充电线路就可以达到效率更高的充电功能。

《图二 CCT的原理架构》

＜数据源：O2Micro＞

CCT的原理架构

CCT的原理架构如(图二)所示，CCT操作原理为电源供应器的输出电压将受其控制IC（OZ875x系列）的控制，电源供应器的输出电压与系统中的二次锂离子电池得以匹配。如此笔记本电脑的输入电压将可大幅降低以提升转换效率。

效率提高 产生的热降低

由于输入电压范围缩小约9V～12.6V，因此效率提高，产生的热亦随之降低。以使用三串的二次锂离子电池为例，输入电压不再是大范围从7V～21V的设计，而是9V～12.6V。即电源供应器接受CCT控制，产生与电池匹配的电压。因此输入电压大幅下降，将使得各组DC/DC转换器的效率提升，降低损耗产生的热能。

采用传统架构的系统，其温度高于采用CCT的温度。在测试的过程中发现某些在笔记本电脑内的节点温度差异高达20℃，因此提高效率将可使设计人员在设计轻薄短小机种时更加容易。

电路板面积减小， 成本降低

由于不需要传统充电电路，因此电路板面积减小，成本也可降低。CCT使笔记本电脑不需要传统复杂的充电线路，CCT控制IC除了控制电源供应器的输出电压外，亦在同时间根据二次锂电子电池的状态提供定电流或定电压充电模式。CCT的大幅简化充电线路，将可使得电路板面积变小、成本降低、可靠度提升。

输入电容和晶体管规格降低，成本再减少

传统笔记本电脑输入电压高达21V；因此笔记本电脑内数量众多的输入电容及功率晶体管（MOSFET）需采用耐高压的规格，例如，输入电容采用至少25V的规格，功率晶体管需采用耐30V的规格。由于CCT的技术使得输入电压降至12.6V；因此输入电容只需采用16V的规格，而功率晶体管可采用20V的规格，这样的规格降低，使得材料成本降低，竞争力更提高。

《图三 凹凸电子电源产品经理洪仕振》

电池与电源供应器等电压

电池与电源供应器等电压，可在动态负载操作下电池将自动支持电源供应器功率的不足，例如混合式电源操作模式Hybrid Power等。以目前市面上所见采用65W功率的电源供应器为例；一旦用户错放了一颗较小功率的电源供应器，则将造成电源供应器的自我保护，不再供电给笔记本电脑。

若采用CCT，则用户除可使用标准电源供应器之外，亦可使用更轻巧便宜的小功率电源供应器。此一操作技术凹凸电子称为混合电源操作模式（Hybrid Power）。

若用户欲使用较标准变压器小的变压器以节省成本或方便携带；则CCT亦可使得UMPC或笔记本电脑等便携设备运作正常，因为当系统瞬间需要较大的功率时，内部的电池模块将直接弥补功率的不足。一旦系统不再需要较大功率，此时系统所需电源将由电源供应器完全提供，并将电源供应器剩余的功率提供二次锂离子电池充电，以达到最佳的使用率。

《图四 Clairvoyante执行长Joel Pollack》

PenTile RGBW技术为显示带来新革命

对于设计工程师而言，最新的应用挑战是能播放视讯及电视节目的新一代便携设备。这些设计存在一个矛盾，因为除了将消耗更多电能，也需要更高亮度提升显示效果，这些需求都增加了更多的功耗。因此该设计使工程师在控制整个设备成本的同时有效地平衡性能与功耗等方面都出现更大的挑战。

Clairvoyante执行长Joel Pollack表示，行动技术革新和设备功能增强的应用组合，正大幅度扩展用户对于在户外使用行动装置的期望，这也为显示器技术带来挑战，特别是在室外使用时还得满足屏幕清晰度的要求。因此Clairvoyante除了利用PenTile技术开发具有可减少反射和炫光的广视角PenTile RGBW显示面板之外，也同时发表了首款半穿透半反射式PenTile RGBW显示器，这是一种小斜纹VGA面板，与目前市场上其他半穿透半反射式显示器相比，该产品功率消耗较低，而且可达超过两倍的亮度，让户外可视性更为提升。

行动显示需求

目前的显示技术无法满足下一代设备的功耗要求，因此必须透过改善显示技术来达到减少耗电量的方法。这一点过去多是利用降低背光源功耗来达成，尽管牺牲亮度但对大多数应用仍有不错的效果。然而，行动视讯却需要更高的背光亮度，这对功耗与显示效能之间的设计增加新的挑战。

除非亮度够高，否则消费者无法清楚地看到行动装置上的视讯画面。目前市场上许多便携设备中的显示器平均亮度为200nit。然而，要想清晰地观看行动视讯画面上的内容，就需让亮度增加2～3倍，约400nit以上，相当于一台家用电视机的亮度。要提高背光源的亮度也许不是难事，但一般便携设备的电池却无法长时间支持这样的高亮度显示，因此除非电池技术有了重大突破，否则显示技术的改善便势在必行。

PenTile RGBW技术

如果必须增加亮度以满足行动视讯应用的要求，则意味着设备的功耗必须相对降低。要在背光亮度转变中达到2倍～3倍的改，也等于增加了2倍～到3倍的功耗。而且因为行动视讯应用使背光源的使用时间增长，会消耗显示的电能达90％。

此外，还有其他原因致使行动视讯消耗更多功耗。与静止的画面不同，视讯应用要求更长时间观赏，它还需要对MPEG解压缩。即使是最有效率的微控制器，在处理MPEG解压缩时也比处理其他任务消耗更多的电能。功耗需求增加的最主要因素来自于对视讯的显示亮度要求大幅提高，因为视讯要求更高的亮度以弥补从户外到室内，甚至在夜间情景下的大量动态范围变化。

此外，具视讯功能的行动装置发展趋势正朝向能提供VGA、262K到16M等色彩解决方案，而宽屏幕也渐渐被用来观赏视讯、玩电动游戏或浏览网页。这都大幅提高了背光源之功耗，使功耗增加达250mW。

在这样的情况下，许多解决方案也积极开发当中，包括开发新的显示技术、在LCD或背光源中采用增亮片，或将LCD、OLED或其他能提供更大亮度的设计相结合。尽管电池技术也持续改进当中，但目前这些改变并无法满足行动视讯应用所要求的高亮度、分辨率及低功耗等要求，且这样的改变通常牵涉到制造成本，因此不得不谨慎。

也因此，Clairvoyante开发了PenTile RGBW显示技术，该技术能够在不降低分辨率或增加设备功耗的情况下，提高约两倍的亮度。PenTile技术把白色子画素添加到由红、黄、蓝三色所组成的传统RGB条纹排列中，然后再应用相对的子画素成像技术，以人类看见影像的方式对这些子画素进行更好的排列。这样就能确保影像的产生不会损耗显示屏功率及背光亮度。这种透过子画素成像的方式能使显示器获得接近双倍的白色亮度，并降低功耗达50％。

《图五 PenTile RGBW模式与传统RGB Stripe架构比较图》

PenTile子画素成像技术为每一个子画素单独排列。它减少了子画素的总体数量但增加了个体的尺寸，并且把白色子画素填加到排列模式中，形成一种RGBW画素设计，该设计比传统RGB条纹显示器更明亮、分辨率更高。因为更多的背光能通过更大及半透明的子画素发光，而不是被RGB条纹采用的更小红、绿、蓝子画素所构成的紧密排列所阻隔，因此透光率及亮度均得到了增加。由于子画素越大，开口率越大，加上利用白色子画素，在功耗没有增加的情况下使得白色亮度增加近两倍。PenTile技术能有选择地将功率效能增加一倍，并且可减少驱动器的数量及减少LED背光源数量而达到节省成本的目的。

采用PenTile RGBW技术进行处理

如(图)所示，与传统的RGB LCD不同，PenTile技术利用多种颜色滤光器的不同排列，可把一个白点写入到一个PenTile RGBW显示屏中与传统的RGB显示器进行比较。当由黑线和白线构成的最细微模式时，一个黑色线与一个白色线的完整周期就会出现并与RGB条纹形成对照。PenTile RGBW显示器仅需要四个栏来写入一个线对，而RGB显示器则需要6个数据域。这使得PenTile显示器中的字段多出1/3的空间，因而增加了开口率并允许更多光源的穿透。

增加的开口率与清晰的子画素提供更大的透射率，若不改变背光源的话，也能让2.4～0.8吋的VGA显示屏的透光率增加一倍。

《图六 PenTile RGBW子画素排列方式与传统RGB架构比较图》

PenTile RGBW技术采用进阶的子像素重现（subpixel rendering）技术，该技术具有八子像素结构，在传统的红色、绿色和蓝色子像素混合的基础上增加了白色子像素。这种排列方式可改善传统面板亮度、对比度、开口率、白发亮度和面板透射比，同时最大限度地降低了功率消耗。

PenTile RGBW技术可减少所需的LED背光数量、行磁盘驱动器的数量以及所需内存数量，同时还能提高产量，因此，可降低30％的成本。PenTile技术尤其适合用于生产高分辨率平面显示器，因为在高分辨率要求下，TFT密度的降低可提高面板产量并降低生产成本。

包括iSuppli在内的几家调查公司预测，行动视讯产品市场将从2005年的7亿美元增加到2010年的22亿美元，同时由视讯应用所带来的获利将从5亿5000万美元增加到140亿美元。经由改善显示技术提供行动视讯应用新的体验，工程师能利用诸如PenTile RGBW技术提供显示器更大的设计灵活性，并赋予行动装置更大的价格竞争力。因此下一代的行动视讯产品例如UMPC等，都能以更高的视讯表现与更长的电池寿命满足行动应用需求。

PenTile RGBW技术可促进各种显示技术的发展，包括非晶硅（a-Si）和低温多晶硅（LTPS）等显示技术，并实现各种以应用为导向的目的，例如让显示器亮度增加一倍、将功率消耗降低一半，或是提高视觉分辨率等。Clairvoyante以PenTile RGBW技术为基础的解决方案，正适合行动装置延长电池使用寿命的需求，并提供足够的亮度和分辨率以便正确显示多媒体内容。

Joel Pollack指出，目前已有越来越多的面板制造厂商采用PenTile RGBW技术开发新一代的面板产品，而且成品之显示效果也让这些制造商非常满意。此外，也已经有行动装置例如多媒体手机等产品采用这样的显示技术，除了更具备成本效益之外，其亮眼的显示效果也为手持装置的多媒体应用加分不少。除了3G手机产品之外，未来该技术也将持续扩展应用领域至Portable DVD、FPD、数字相机与摄影机、掌上型游戏机、PDA手机、UMPC、GPS与E Books等产品上，其应用前景正如其名，可说一片光明。

《图七 Imagination Technologies公关经理David Harold》

高分辨率行动视讯译码技术

UMPC身为行动多媒体中心，其视讯播放之编译码技术当然得符合高分辨率视讯标准才行，不仅需播放多种视讯格式，且尚须透过无线技术接收数字讯号，进行随时随地的影音播放。为此，图像处理技术的IP授权商Imagination Technologies也提供了相关的技术。

Imagination Technologies公关经理David Harold指出，PowerVR MSVDX是可延展的多重标准HD视频译码器，可应用于HDTV、HD-DVD/Blu-Ray、IPTV、STB、PVR以及可携式多媒体装置等。PowerVR MSVDX利用最广泛的视频标准译码，为成本敏感的高容量消费型电子设备提供高质量的画面。

PowerVR MSVDX技术使SD和HD数字播放器的高清晰度视频译码具有极好的画面质量效果。这种高清晰度解决方案可以对多个HD流在单一核心上同时进行译码，视频率速度以及组态而定。

PowerVR MSVDX支持最高可达720p/1080i，可以组态用于支持单或双HD流，最多可达四个SD流，或者单HD流和双SD流的组合。译码器支持广大范围的译码标准，包括H.264、VC-1、WMV 8/9、DivX、MPEG-4、MPEG-2、MPEG-1和JPEG等格式。PowerVR MSVDX可以根据这些标准的子标准进行组态，进而有效管理编码译码的专利权使用费。

针对多重标准视频译码器的典型设计对于硅晶的使用并非很有效，其中若不是需要在每个标准使用一个核心，则需要配置可完全编程的引擎，这两种方法都会有不可避免的开销和低效率。使用PowerVR MSVDX，视频位流译码器能识别输入的视频标准，并对核心上的高弹性模块进行再组态处理。这种「合适弹性」解决方案在降低硅晶面积和电能消耗上有很大的好处，同时还可以使图像质量显著超出传统的解决方案。

PowerVR MSVDX IP核心设计是以VDHL加密软宏的形式提供，带有全套文件说明、Synopsys设计编辑器脚本文件，以及VHDL仿真测试平台。该核心为可合成式，能够将所有关键流程几何数据做为标的。

PowerVR MSVDX是PowerVR Visual IP系列核心的一部分，该核心提供2D/3D图像和高级显示管线处理技术，以及视频编码译码。这些还可以与Imagination Technologies的多重标准播放译码器的通用通讯核心（UCC）系列结合在一起，也可与多重串流32位DSP/RISC处理器的META系列结合在一起，创造出完整的DTV、行动电视和STB解决方案。

PowerVR MSVDX的高级模块设计、缓存器等级频率闸控执行，以及小型硅晶空间都确保低耗电。设计已经过优化，使其受益于缓存器等级的频率闸控，进而优化该设计并进一步降低耗电量。PowerVR MSVDX还适合用于需要HD的可携式应用设备上。

高级错误恢复功能由专用硬件加强，以便提高在收到受损比特流（编码信息流）时的抗错性。在比特流管理器中极端的区域有效微控制器可以实现高阶错误恢复，与此同时，低阶探测器可以迅速检测到错误情况。

Imagination Technologies提供广泛的图像处理技术，包括可延展的显示管线、TV输出、图像加强，以及倍频循序扫描技术。PowerVR PDP合成多重视频平面，平面上有PIP、图像重迭、菜单和光标；PowerVR I2P提供动态适应或者动态补偿的高质量倍频循序扫描技术；PowerVR TVE数字电视编码器提供全球性电视输出功能，同时，PowerVR IEP图像加强处理器还提供动态范围扩展、肤色控制以及亮度和色度瞬态增强功能。PowerVR SGX 2D /3D图像核心支持各种精密的用于动态菜单系统的用户接口设备。

Imagination Technologies的UCC是一种软件定义的无线通信平台，在数字无线应用中居主导地位，同时在行动电视领域也很成功，能够使单一台电视可以接收地面、电缆，甚至WLAN传输的信号，这对于电视机制造商而言极具成本效益性。

META多重串流核心提供有效的系统解决方案，涵盖数字电视应用中的所有嵌入式处理要求。其中包括经由META的高性能DSP功能进行音频处理。核心还可以致能诸如用户接口，协议堆栈和操作系统等电视的通用功能，同时将视频和基带IP绑定形成一个完整的电视SoC解决方案。

另外，由于台湾正逐渐成为视讯技术革新的关键中心。因此David Harold也表示，Imagination Technologies已在台湾成立办事处，专门提供关键的电视和视讯技术，以及2D/3D影像和可编程基频IP。目前Imagination Technologies的合作伙伴中已包括全球前十大半导体公司的其中七家，未来也将在台湾将技术更深入扩展。

在联机的端点之间，SCTP可以提供多个串流（Stream），分别有各自的讯息传送顺序，也就是说，在某个串流中遗失一则讯息不会影响其他串流里的讯息传递，这样的作法正好与TCP的相反，在TCP中，不论任何的时间点，若在某个串流中有讯息遗失，都会造成该联机无法再传递数据，直到接收端收到该遗失的讯息。

另外，由于台湾正逐渐成为视讯技术革新的关键中心。因此David Harold也表示，Imagination Technologies已在台湾成立办事处，专门提供关键的电视和视讯技术，以及2D/3D影像和可编程基频IP。目前Imagination Technologies的合作伙伴中已包括全球前十大半导体公司的其中七家，未来也将在台湾将技术更深入扩展。目前看来，UMPC以其价格与设计应用理念来看，目前应还是以高阶应用与办公、娱乐产品为主要，以弥补一般笔记本电脑无法给予的自在与便利性。未来UMPC的应用也将随着无线网络技术的不断演进而更加丰富，UMPC将是未来行动用户手中最方便的无线连接终端装置。未来随着3.5G的HSDPA或者WiMAX等技术的普及，UMPC的无线链接能力将更进一步强化。而Intel未来也将会把WiMAX网络模块加入行动平台之中，以增强UMPC的行动性。