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手机行动电视晶片趋势报导
 

【作者: 籃貫銘】2008年08月28日 星期四

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可携式装置自发展以来,便不断的扩增其应用范围。从最初的资料运算处理开始,接着具备网路连结的功能,之后彩色LCD萤幕与多样化的数位内容兴起,便带起可携式装置朝向整合多媒体功能的方向前进,于是影片播放、音乐收听、数位摄影等功能,也都被整合至可携式装置之中。至此,可携式装置已渐渐演化成一部结合通讯、运算与多媒体处理的超级装置,其中手机、NB、PDA及PMP等装置,更是当中的佼佼者。


虽然,目前可携式装置的多媒体功能已臻至完备,但消费者与开发者则从未停止追求更先进与强大的多媒体应用。尤其是在显示与音讯技术已相当成熟的多媒体平台上,新的多媒体应用势必因应而生,而行动电视(Mobile TV)因具备即时收视且蕴藏庞大的广告商机,预料将是下一步被整合的功能之一。


不同于过去迷你的随身电视机,新一代的行动电视应用着重以数位讯号接收为基础,同时具备互动性与极高的整合度,能在手机、PDA等个人装置上收视。由于行动电视以个人收视为诉求,因此潜藏的市场规模庞大,相关的零组件供应商与系统制造商也都磨刀霍霍,准备进军此一市场。而目前的手机因具备显示与音讯的功能,成为主流的媒体载具,更是现今兵家必争的市场。


行动电视市场步入起飞期

刚刚才落幕的北京奥运,在开幕前就已将行动电视应用炒的震天价响,包含电信商与手机业者纷纷推出相关的服务,而随着赛事的进行,行动电视更是加温热销,并带起了全球一股行动电视的热潮。虽然北京奥运已闭幕,但行动电视的发展却不会因此进入空窗期,反而因此的奥会获得了正面的验证,更有助于加速日后的普及。


根据日本市场研究机构TSR的调查报告显示,2007年全球具备行动电视服务的各种电子产品合计约有3,200万台左右,其中,手机以所占的比例最高。而2008年将会延续此趋势发展,预料将接近8成左右。从该趋势推估,手机作为行动电视的主要载具,该是大势所趋。另一家研究公司In-Stat也表示,日本是目前行动电视的领先国家,全国约有2000万支手机具备电视接收器,而南韩居第二,约有820万支。In-Stat并指出,截至2007年底,全球约有2970万的行动电视收视户。而日、韩两国的带动下,2008年更会呈现倍数的成长,扩大至5690万名。


而除了日韩两国之外,行动电视在欧美地区也逐渐崭露头角,开始有营运商提供小量的收视服务。在瑞士,每天约有4万人透过手机来收看100秒的电视新闻。而在义大利,则有1 00万人每个月支付固定的费用,收视系统商提供的行动电视频道。数月前,美国最大的电信商AT&T也在美国开播了AT&T Mobile TV的服务,使用者只要每月支付15美元,便可收看10个频道。而该公司也同时贩售可以接收此电视广播服务的手机。此外,英国、法国及德国也都有相关的服务即将推出。


手机行动电视晶片市场看涨 各家争鸣进入战国期

而随着行动电视的陆续普及,作为行动电视主要载具的手机零组件市场也将随之改变,其中扮演关键应用的行动电视晶片组更是水涨船高。


就有分析师指出,随着行动电视市场应用环境的逐渐成熟,手机电视将会出现爆发性的成长。因此,未来几年内,行动电视将成为手机市场最强大的市场趋力。分析师表示,目前照相、MP3、影片播放等手机功能,在手机应用的普及率已经达到一定程度的饱和,市场的成长速度也将逐渐放缓,同时由于晶片整合度的增加,这些应用对手机晶片市场的提升有限。因此,手机晶片市场的成长将必须依赖一些新兴应用,比如行动电视、GPS或手机付费等。


《图一 未来几年内,行动电视将成为手机市场最强大的市场趋力。图为具备行动电视功能的Nokia N92手机。》
《图一 未来几年内,行动电视将成为手机市场最强大的市场趋力。图为具备行动电视功能的Nokia N92手机。》

目前,多家行动电视晶片商也都看好行动电视在手机上的应用市场,纷纷推出了对应的产品,尤其是2008年,更呈现百家齐鸣的局面。除了传统的手机晶片商如德仪(TI)、英飞凌(Infineon)、飞思卡尔(Freescale)、博通(Broadcom)、恩智浦(NXP)及高通(Qualcomm)等顺势切入此市场外,一些专门提供行动电视应用的晶片商如思亚诺(Siano)、Telegent、Newport Media等厂商,也开始推出手机专用的行动电视晶片。而慧荣科技(Silicon Motion)也同样看好手机的行动电视市场,在并购韩国最大的无线射频IC公司FCI(Future Communications IC),也推出了手机行动电视的解决方案,成为此市场的一匹大黑马。而台湾的联发科也已展开行动电视晶片DVB-H、DVB-T标准解决方案的研发,准备与其手机晶片结合开拓此市场;另一家台厂展讯则以抢攻大陆市场为目标,于今年第二季推出了支援大陆CMMB标准的手机晶片。


据统计,截至2007年底,全球行动电视用户数仅为2970万人,占不到全球手机用户数的1%。因此,行动电视应用市场在手机平台上的发展潜力仍相当可观。


手机行动电视晶片的发展关键

行动电视要在手机平台上应用,势必面临许多设计上的困难。除了必须与通讯的射频与基频功能并存外,还要针对手机应用特性做设定,相较于其他的装置,复杂性提高许多。


体积需求压缩制程向下

相较于其他的行动装置而言,手机在产品体积的要求上更是斤斤计较,包含多功能的智慧型手机在内,目前所有的手机设计都走向轻薄短小的设计方向。由于产品的体积小,意味着内部的晶片解决方案也必须相对缩小,因此,手机行动电视晶片在设计上第一步就是面临制程与封装尺寸的挑战。慧荣科技总经理苟嘉章表示,手机行动电视解决方案有三个重要的组成,第一是调谐器(Tuner)、第二解调器(demodulator)、第三是数位媒体处理器(Meadia Processor)。而为了因应手机平台的设计需求,所以三者必须整合在一起,同时体积必须要小。而体积要小,晶片制程相对就必须更先进。他指出,如果不是整合的需求,实在没有必有把一个90奈米的Tuner微缩至65奈米,为的就是与demodulator做整合。


收讯灵敏度与抗干扰性能影响收视品质

反应行动电视的品质和性能最主要的指标便是良好的收讯灵敏度,其最大的挑战便是要有能力在各种不同的环境条件下,如高速行驶、隧道和建筑物内等环境中,都要能提供相当的画面品质。为了在讯号较弱情况下对讯号进行补偿,RF调谐器必须能识别被噪音包围的微弱讯号数据,因此,具有良好的灵敏度等级的RF设计就非常重要。而使用前向纠错(FEC)技术来对传输讯号做补偿,也是提升收讯品质的方法之一。目前来说,一个良好的收讯灵敏度等级约是(-98dbm)。


《图二 慧荣科技在并购韩国FCI之后,也推出了手机行动电视的解决方案,成为此市场的大黑马。》
《图二 慧荣科技在并购韩国FCI之后,也推出了手机行动电视的解决方案,成为此市场的大黑马。》

此外,行动电视抗干扰性能也是晶片设计的一大挑战,尤其在制程微细化与高整合设计时的难度更高。由于行动电视接收器必须覆盖的频谱会导致大量的无用讯号,因此必须利用接收器的动态范围加以解决,因此对线性度、噪音性能,及宽频RF增益控制回路就有很高的要求,但也可能导致整体的功耗增加。所以标准的接收器设计必须满足所有的线性和噪音指标,即使在实际应用中并不会处于这些恶劣的环境之内。


电耗仍是进入市场的成败关键

目前行动电视的功耗问题仍是晶片设计商急欲突破的重点所在,特别是在手机的应用上。由于行动电视主要是利用手机内建接收模组或者3G来接收影音讯号,而两者的功耗问题都是手机商最棘手的问题。现今行动电视的广播标准大多针对功耗进行解决。


以DVB-H为例,其为了提升移动接收能力,在实体层新增了4K mode,此为介于2K mode与8K mode之间的传输模式。由于传统的DVB​​-T标准,8K mode处理多重路径反射效应的能力较强,可提供较广的电波覆盖范围,因此建构成本较低,但行动接收性能较差。而2K mode的特性则恰好与8K mode相反,因此在DVB-H中新增4K mode以兼顾8K mode的涵盖范围优点与2K mode的高行动优势。此外,DVB-H在链结层又新增了Time slicing与MPE-FEC两项技术。其中Time slicing就是以降低系统功耗为主要目的。


《图三 慧荣科技总经理苟嘉章表示,行动电视在手机上会遇到漫游的问题,因此支持多模标准有其必要。》
《图三 慧荣科技总经理苟嘉章表示,行动电视在手机上会遇到漫游的问题,因此支持多模标准有其必要。》

而除了DVB-H之外,其他的数位行动电视标准如,MeadiaFLO、T-DMB/S-DMB、ISDB-T及CMMB等,在功耗上也都持续做改进,以符合手机的应用需求。


Telegent Systems业务主任林弘烈表示,由于手机朝向轻薄短小的设计,相对的电池体积也会受限,所以电池的容量和续航力都不会有太多的提升。在这样的前提下,行动电视的电耗设计就必须斤斤计较。他强调,消费者并不能接受具备行动电视功能的手机其待机时间仅有一般手机的一半。


多模多标准的整合设计势在必行

由于行动电视标准目前仍处于地区标准各异的局面,而以其发展来看,未来也还没有整合的可能出现,因此,多标准共存将会是常态的状况。加以手机的使用具备跨区跨国的特性,因此晶片在设计上,就必须考量支援多重标准的技术。


无线通讯晶片的龙头Qualcomm,除了持续推动自有的行动电视标准MeadiaFLO外,也意识到多标准共存的事实,因此在其晶片解决方案中也已具备多模接收的功能。目前Qualcomm已具备能同时支援MediaFLO、DVB-H以及ISDB-T等3种行动电视标准的多模UBM晶片,可应用在多模手机上。而其他的晶片商如博通、英飞凌及Siano等,也同样推出了具备双模以上的晶片解决方案。


《图四 Telegent Systems业务主任林弘烈表示,手机朝电池的容量和续航力有限,行动电视的电耗设计就必须斤斤计较。》
《图四 Telegent Systems业务主任林弘烈表示,手机朝电池的容量和续航力有限,行动电视的电耗设计就必须斤斤计较。》

苟嘉章也表示,行动电视在手机上势必会遇到漫游的问题,因此支援多模标准是有必要的。但他也指出,行动电视跨区漫游短时间内还很难实现,加上牵涉商业模式的问题,并有赖内容供应商与电信商共同来解决。单就晶片商的角度而言,技术并不是最困难的问题,经营策略才是重点,而能够符合主要市场当然是发展的方向,而慧荣科技也预计在明年初推出SoC的单晶片产品。


而在技术上,虽然行动电视标准众多,但在实体层多是采用正交分频多工(OFDM)技术台进行调变,频道编码模式也是异曲同工。除了Qualcomm的MediaFLO标准较不相同外,其余的技术差异不大。开发商只要能掌握各地区所使用的频谱差异,便能顺利切入该市场。


因应RF整合 SiP技术成设计主流

基于多模多标准的系统应用需求,故在晶片的设计上就必须将前端的元件,如功率放大器等整合在一起。但传统的SoC技术很难将RF功率放大器、滤波器和开关整合在一起,尤其在高频、高压的交互作用下,将会提高功耗并导致大量的热产生,对多功能且高功率的使用平台而言,此问题将会更加严重。


《图五 SiP技术能整合的多个功能组件,能大幅减少组件间的干扰,是目前多模芯片设计最具效能的方法。》
《图五 SiP技术能整合的多个功能组件,能大幅减少组件间的干扰,是目前多模芯片设计最具效能的方法。》

目前,手机晶片上常见的RF电路SoC技术,仍很难做到前端元件的整合,因此,晶片的前端整合设计便转向以使用系统级封装(SiP)技术为主。由于SiP技术能整合的多个功能元件,不但单一元件能有较佳的制程和效能表现外,还能大幅减少元件间的彼此干扰,是目前多模晶片设计最具效能的方法。此外,SiP技术在设计上也较为快速,在缩短上市时程和客制化上都有较佳的优势。


另外,为了与数位MAC晶片整合,RF晶片电路使用CMOS制程也成目前的主流设计。由于使用Si材料并结合CMOS制造,将可有效与MAC做整合,有助于多模单晶片的设计。相较于使用GaAs材料生产,CMOS制程虽然性能较低,但其在大规模量产上仍较具成本优势。


类比电视也是另一个选择

除了目前主流的数位行动电视解决方案之外,以接收传统类比讯号为基础的行动电视方案也是另一个可行策略。其无需等待新的商业模式成型,且无需增建昂贵的基础建设,只要在手机上采用该晶片模组,就可接收既有的电台和频道,是最快且最经济的行动电视解决方案。


Telegent Systems便是手机类比行动电视解决方案供应商的佼佼者。 Telegent业务主任林弘烈表示,行动电视要发展有四大部分,为频谱、标准、基础建设与内容​​,四者要齐备才能发展出具体的规模。而眼观目前市场急推的数位行动电视则仍处在混沌的状况,四个主要的结构尚未备齐,短期内难有一定程度上的发展。而类比电视则已存在许久,是目前最成熟电视解决方案,在手机系统设计上也没有2G、3G的平台差异。


《图六 除了目前主流的数字行动电视解决方案之外,以接收传统模拟讯号为基础的行动电视方案也是另一个可行策略。图为采用Telegent模拟解决方案的手机。》
《图六 除了目前主流的数字行动电视解决方案之外,以接收传统模拟讯号为基础的行动电视方案也是另一个可行策略。图为采用Telegent模拟解决方案的手机。》

林弘烈表示,相较于数位讯号,类比讯号的行动电视晶片解决方案在设计上要困难许多,除了要求晶片尺寸小之外,电耗需求也是关键问题。但他指出,这些问题Telegent皆已克服。 Telegent的行动电视解决方案不但达成低耗电(较以往降低80%),同时接收的性能也非常优越,能在时速高达300公里的高速列车上正常收视,此外,晶片的体积也非常小,仅有8 x 8mm。其TLG1100单晶片解决方案在2007年就有500万颗的出货量。


但林弘烈也强调,虽然目前类比行动电视解决方案的市场稳定,但不可讳言的,数位绝对是未来的发展趋势,因此Telegent也已着手研发整合数位讯号的解决方案,至于具体的上市时间仍未定,但支援的数位行动电视标准将会以DVB-T为优先。


结语

套一句流行语来说,行动电视已是「老梗」了。市场、分析师和相关业者们早已谈论了一段时日,但除了日、韩两国有比较明显的市场之外,其余地区也只有零星的使用者,并未见大规模的流行。造成的原因很多,但最主要的问题还是出在商业模式,技术的层次反而不是问题。


慧荣科技总经理苟嘉章便明白指出,行动电视将会是手机最重要的应用,但发展的关键还是在商业模式,这个问题电信商与内容供应商必须合作来解决。而基础建设的部份,则有赖国家的策略来协助,究竟要采用卫星播送还是基地台传送,要有一致的定见才行。


至于晶片设计上,选择有利的市场进行投资则是所有晶片商必须仔细考量的事。苟嘉章表示,商业模式的制订并不是晶片供应商要做的事,晶片商只能较被动的迎合手机制造商的需求,因此选择有利的市场投入便很重要。但他也认为,晶片商走向提供整合方案是共同的方向。


虽然,距离完整的行动电视市场成型仍须一段时间,但无论如何,行动多媒体和3G手机的逐渐普及,已替行动电视扎好马步,接下来就是静待关键的任督二脉适时打通。而2008年将会是很有进展的一年,苟嘉章表示,至少会有20款左右的行动电视手机会在年底面市。


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