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Smartphone设计平台战火引爆

时间:2003-04-01 00:00来源:compotechasia.com 作者:admin 点击:
六大无线巨头祭出超级芯片策略

    尽管许多人仍然对2003年市场前景认为不太明朗,但手机相关产业的动作却如火如荼展开,放眼当前唯有彩色手机业者能够撒出大把大把的钞票打出电视与报纸广告,推出一波波炫目而且功能强大(MMS多媒体讯息)的新款智能型手机,希望吸引各使用族群的换机欲望。从产业角度,Smartphone象征了融合3C(Computing, Communication&Consumer)技术的化身,数字与模拟人才的搭配无间,才能在Time to Market的第一时间点,推出自有或代工的手机产品。
    当台湾电子产业成功由计算机制造重镇转型为通讯代工设计中心之际,也对全球芯片大厂产生磁吸效应,纷纷视台湾的亚太重点市场,强打Smartphone的设计平台解决方案,包括Intel, TI, ST, Infineon, Motorola和Philips等无线芯片解决方案六大巨头,就在效能,平台完整性与伙伴关系等策略运作上各展所长,也相互睥睨。本期专题便以这六大厂商的最新设计平台做一介绍,希望从此勾勒出未来手机的发展面貌。
企划:廖惠如

英特尔展现CPU龙头企图心的无线芯片力作:
行动电话专用处理器Intel PXA 800F 

    动见观瞻的Intel已经视手机市场首要标的,最新出炉采用「无线因特网芯片(wireless-Internet-on-a-chip)」先进技术的新型行动电话处理器-Intel PXA 800F,号称是业界第一套结合运算、内存与通讯功能的单芯片行动电话处理器,它同时整合了手机所需的各种重要组件与手持式装置所需的操作数件,使其以单一芯片的形式为主流行动电话带来更先进的功能、更长的电池续航力、以及更富创意的手机设计规格。
    Intel PXA800F是采用TTPCom所设计、提供的GSM/GPRS 基频解决方案,并搭配Intel本身的Xscale处理器与OnChip flash所整合合成的;此一单芯片同时也是Intel所推出的个人网际网客户端架构(Personnel Client Architecture)当中的重要组件之一。
    Intel希望藉由这款处理器的推出,能够进一步地将Intel针对具备语音通讯与网络存取功能的无线掌上型通讯装置所推出的PCA架构,获得进一步的落实与推广。英特尔的Intel PXA800F行动电话处理器运用单一处理器将所有重要组件整合至单芯片中,并采用领先业界的0.13微米制程技术。 
    英特尔亚太区通讯业务事业群总监Mark Johnston(庄士敦)表示:「英特尔不仅是业界唯一推出结合通讯、运算、以及内存功能的单芯片方案的厂商,更承诺为全球各地手机使用者带来更高效能、更富弹性、与更丰富的数据应用经验。如今业界正从单纯语音电话转移至语音与数据整合的先进装置,能够有效并迅速的整合运算、内存与通讯技术将成为下世代手机必备能力。」
    目前各种内建相机、彩色屏幕、以及游戏功能的多功能手机皆须运用多组组件,故仅能占据最昂贵与尖端的手机市场。然而,随着当愈来愈多的功能融入单芯片时,装置的功能便会增多而产品成本便亦随之降低。英特尔所推出的这款PXA 800F,变能够以更高的执行效能、更低的耗电、更高的可靠度,大幅度地增加这些具备数据处理能力的新一代行动电话的效能。
    根据Intel所提供的有关于Intel PXA 800F的细部资料指出,这是全球第一款「All-in-One」的行动电话处理器(cellular processor),具有高效能、低耗电的特性,运作时脉为312 MHz,采用Intel的 XScale技术、内建4 MB的整合型Intel On-Chip闪存、以及512 KB 的SRAM内存,可提供手机系统制造业者开发出领先同业的高效能新一代手机产品。此外,在Intel PXA800F这一款行动电话处理器当中,亦具备104 MHz的信号处理效能,此一信号处理机制硅采用Intel的 MicroSignal架构,其中包括有512 KB的内建式Intel On-Chip闪存、以及64 KB的SRAM内存,藉此以单芯片的型式为各种先进GSM/GPRS行动电话网络提供一套完整的应用系统。
    为了协助手机制造商能够更迅速地研发与建置各种无线通讯装置、应用、以及服务, Intel特别与包括TTPCOM Ltd.、Esmertec、Elektrobit、ADI、RF Micro Devices, Inc.、Dialog 、以及Jamdat 等通讯产业领导厂商,共同推出一套完整的通讯系统平台,以支持应用Intel PXA800F行动电话处理器所开发的新一代手机。
    预计这一套新的平台将包含功率管理模块、各种混合讯号与射频组件、以及各种参考设计方案,以便能够加速研发流程,同时也将具备支持各种主要软件与硬件组件的特性,让业者能够迅速产生出新一代的GSM/GPRS手机。
    目前,Intel PXA800F 行动电话处理器已开始供应样本,预定于2003年第3季开始量产,而采用这款新处理器的应用产品,则预计将于今年稍后或明年初正式问世。

TI智能型手机参考设计体积只有名片的三分之一
并推出五颗OMAP应用处理器稳固基桩

    德州仪器 (TI) 宣布推出TCS2600参考设计,采用TI最新OMAP处理器,可将产品价格降至新水准,带动市场对于语音和多媒体智能型手机需求的成长,进而对智能型手机产业造成革命性影响。新参考设计支持常见的操作系统和智能型手机软件套件,例如SymbianTM和微软操作系统,它只须53  31厘米的电路板面积,即可提供完整的智能型手机功能,同时让应用效能加倍。相较于目前的智能型手机产品,新参考设计提供最高的功能整合度,所须零件也大幅减少,最多可以协助制造商降低三成以上的用料成本,并让位于参考设计核心的OMAP730处理器充分发挥它的独特优势。关于TI最新GSM/GPRS芯片组和参考设计的详细信息,请至以下网站查询:http://focus.ti.com/docs/pr/pressrelease.jhtml?prelId=sc03034。
    TI表示,新参考设计结合独特的芯片,内建安全防护硬件和最高应用效能,使制造商得以提供极具吸引力的多媒体应用和最安全的无线服务,这套突破性解决方案将带动智能型手机发展,让它转变为一个成长快速的大众消费市场。
    这套GSM/GPRS TCS2600参考设计是以TI采用OMAP710处理器的TCS2500组件为基础,但包含TI最新OMAP730处理器、模拟基频和电源管理组件、以及四频带直接转换射频电路,是TI的第二代解决方案,可搭配最受欢迎的智能型手机操作系统,并支持各种不同应用,例如安全电子商务、多媒体游戏和娱乐、地区性服务、在线媒体、硬件加速的Java运算、网络浏览、更强大的2D绘图功能和许多其它应用。
    主要软件公司都将支持TI参考设计,预计2003年底以前,最受业界欢迎的智能型手机操作系统和软件套件都将支持这套参考设计,包括微软Windows Powered Smartphone平台以及Symbian OS平台软件。
    新参考设计提供两倍于TI现有产品的应用效能,待机时间比先前解决方案加倍,采用这套参考设计的产品可节省一半以上电路板面积,系统成本最多下降三分之一。TCS2600不但提供更强大的应用效能、安全防护能力和高整合度,还能减少功耗、电路板面积和用料成本,把无线多媒体带入大众消费市场。
    此外,TI还一口气推出五颗内建安全防护功能的OMAP应用处理器,扩大TI的OMAP处理器家族。新组件可支持包含绘图、多媒体内容和Java程序的先进应用,最多提高八倍的工作效能,同时将无线手机和PDA的待命电流减少十倍。利用新推出的应用处理器,行动装置制造商可设计体积更小、安全性更高而成本更低的产品,提供更长的电池时用时间,并让多媒体应用的执行速度更快。
    新推出的OMAP组件与现有OMAP1510、OMAP310和OMAP710处理器在软件方面完全兼容。这五颗新处理器包括OMAP161x应用处理器家族的OMAP1610、OMAP1611和OMAP1612等三颗组件,可搭配芯片组支持所有行动电话标准;另外两颗新处理器则是OMAP730和OMAP732,它们都把TI GSM/GPRS调制解调器基频子系统和专属应用处理器整合至单颗芯片。
    TI预计于2003年第一季供应OMAP1610、OMAP1611和OMAP730组件样品,内建堆栈内存 (stacked memory) 的OMAP1612和OMAP732则订于2003年第二季开始提供样品组件,新处理器都采用TI领先业界的0.13微米制程技术。五颗处理器预计于2003年第四季量产,所有新处理器都会支持OMAPI (SM) 标准;详细信息,请至以下网站查询:www.omapi.org

    ST进军Smartphone市场发表首款多媒体应用处理器平台---Nomadik
ST的‘Nomadik’系列芯片兼容于新近公布的OMAPI标准,提供业界最低功耗、最高品质的音频与视频、弹性化,以及易于使用软件开发等特性

    以雄厚经营实力备受业界注目的ST意法半导体,正式以公布新款Nomadik系列多媒体应用处理器芯片,揭开进军Smartphone市场的企图心,新组件能让多媒体终端执行音乐播放、图片撷取、影像记录,以及实时双向的视讯通讯。这些处理器瞄准2.5/3G行动电话、个人数字助理(PDA)与其它具备多媒体能力的可携式无线产品应用。此外,这些新组件还能用于车用多媒体。
    ST的‘Nomadik’多媒体应用处理器提供最佳化的硬件与软件分割,加上ST低功耗CMOS制程与低功耗设计的专有技术,提供超低功耗的特性。这能让产品制造商设计出各种电池操作寿命更长的消费性电子产品。 
    ST的新款多媒体处理器内含一个ARM926核心与可编程的‘智能型加速器’,它们可独自运作,并共同执行重要的视频与音频编码功能,包含预处理与后处理。这种分布式的处理方式为开发人员提供了简化的软件开发途径,他们仅需用ARM核心撰写程序即可。此外,由于多媒体功能并非主处理器核心中的标准,因此设计人员将有更多空间为其增加新的软件应用。
    Nomadik处理器大量采用了ST成功且已经过数字多媒体市场验证的开发经验。作为MPEG影像译码器的先锋,ST目前已经是数字视讯转换盒(STB)的MPEG译码器芯片领导供货商。ST同时是基于DSP的音频产品,以及数字无线接收器芯片的最大供货商。由于ST具有完备的产品线,因此Nomadik架构具备了CMOS影像传感器、智能卡IC、闪存、生物验证芯片、蓝芽射频芯片,以及数据储存解决方案等多种互补功能。
    Nomadik处理器的设计与ST最近和TI共同发布的OMAPI软件暨硬件接口标准兼容。OMAPI接口标准可藉由对不同的硬件平台一次写入相关应用程序,从而简化软件开发工作。
    在Nomadik芯片中,采用ST的130纳米CMOS制程技术,ARM926EJ-S处理器核心的运作频率可达350MHz;而采用ST的90纳米CMOS制程技术,最高频率可达到500MHz。该核心内含板上高速缓存、硬件的Java加速组件,以及强大的实时除错支持。
    ST的Nomadik架构支持所有行动装置的主流操作系统,包括Symbian OS、Microsoft WinCE系列,以及Linux。目前已经能提供广泛的Nomadik软件开发环境。Nomadik架构在功率计算与智能型外围的处理上均具有高度弹性,对于较简单的,对价格较敏感的产品,能够轻易地增加或减少产品功能。
    可编程的音频智能型加速器可实现业界主要的数字音频编译码标准,包括MP3、MPEG2-Layer II、MPEG2/4-AAC、Dolby Digital,以及其它多种规格。而可编程视频智能型加速器则采用了ST专利技术,在执行H.263与MPEG-4编解碼时,能实现业界最低功耗。Nomadik还预计在不久后将开始新的H26L(H.264)标准。
    Nomadik提供标准基频调制解调器接口,为行动电话应用提供了独立调变功能。这个基频调制解调器带有一个可支持与无线PNA(蓝芽)通讯的简单接口、无线局域网络(802.11a/b/g),以及全球定位系统(GPS)芯片组,这些功能分别来自ST与他制造商。这种设计的灵活性,为制造商提供了在其产品线中,自由选择各种连接方案的弹性化解决方案。
    ST预计在2003年初发布首款采用130纳米的Nomadik处理器样品。该处理器将以整合闪存芯片的堆栈封装形式供应。未来推出的Nomadik芯片将采用90纳米CMOS制程,可支持3D绘图与内容保全等先进功能。
    做为行动产业的领先半导体供货商,ST不断为行动终端提供完整的产品线。这些产品包含了基频处理器、电源管理芯片、射频组件、显示器驱动器、闪存、指纹传感器、多媒体处理器、CMOS影像处理器、微机电(MEMS)加速传感器,以及GPS芯片组。

    Nomadik能够有系统的减少能源消耗,进而达到业界最低耗的目标。以下是该处理器的特色简介:
1.) 分布式处理:独立的智能型加速器能够显着地释放系统资源,如主CPU。例如,仅需0.2 MIPS (相当于0.07%的CPU资源),便可执行QCIF级的15Hz影像串流译码。
2.) 算法:Nomadik的算法可执行运动影像估算、位率控制与影像稳定化等工作,从而减小运算资源的消耗、内存尺寸与内存频宽。
3.) 指令集架构:主CPU内含针对次字词(sub-word)运作与高代码密度的16位THUMB格式,MMDSP+则负责执行能有效利用能源的VLIW指令。
4.) 智能型加速器:
视频硬件与MMDSP+:针对集中型MIPS影像运算的低频、硬联机运作;加上针对快速封包级处理、错误隐藏、以及针对负载与延迟优化之任务控制,能有效运用功率的MMDSP+核心。
音频MMDSP+:两层指令快取,可减少外部内存的存取,以及约60%的MP3解碼功耗。
5.) 总线频宽:一种可在压缩前,针对在传感器上执行影像缩放处理时,可达到储存及存取更少数据量的方法。此外,一种经过系统总线,可将损失减到最小的特殊压缩方法,也能进一步减少线路交换活动。
6.) 嵌入式内存:Nomadik的系统内存包含了带有安全存取机制的ROM,以及能像快取缓冲器一样撷取视频框架并执行窗口搜寻的SRAM。这个SRAM能减少内存延迟、I/O功耗与芯片上频宽,特别是在视频编码期间。
7.) Java加速:软件执行期间的主要目的,是要充份利用运算资源,以达到更高效能。在ARM926 CPU上直接执行Java byte code,比JVM、JIT编译和协处理器的处理方法更能减少功耗及所占用的处理器资源。
8.) 电源管理:ST的电源管理方案能让ARM926 CPU维持在节省电源状态,共有IDLE(待机)、DOZE(低时脉运作),以及SLEEP(近乎静止)三种模式。时脉闸与操作数隔离技术被用来关闭芯片上处于停止状态的部份。为了降低静态电流(泄漏),一个完整的Nomadik芯片(除了RTC与PMU外)能在少于3ms的时间内关断或启动电源。
9.) 设计方法学:在满足系统效能的目标下,SoC设计人员不断尝试减少总功耗与成本。包括算法建模、软硬件协同模拟,以及RTL合成等方法均被用来设计低功耗Nomadik平台。
10.) 硅技术:减少每个闸所占用的空间是促使技术进步的主要驱动力。功耗随着电压的平方数增加,让电压成为闸级设计的最大障碍。Nomadik采用低功耗(1.2V逻辑)、0.13微米CMOS制程。当选用low-Vt晶体管时,透过降低中断状态的电源泄漏,high-Vt晶体管可延长电池使用寿命及待机时间。
11.) 封装技术:ST提供创新的封装技术,包括将ST闪存整合在内的内存堆栈封装在内,可进一步减少功耗与所占板面空间。

    Nomadik平台不仅是针对行动多媒体市场开发的另一个处理器架构,它同时是一种从基础硬件开始,加上软件平台所开发出的新款解决方案,它能让制造商轻易地在终端市场上开发出更具差异性的产品,并加速产品上市时程。

    来自业界领先的行动CPU、操作系统厂商支持,以及开放式的接口,均为Nomadik在业界的兼容性提出了保证。使用灵活的智能型加速器之分布式处理架构可支持先进压缩标准,这种影像的应用范围涵盖了从智能型行动电话到VGA级平面显示面板等不同等级的应用。Nomadik处理器的发展蓝图还包含了全新的智能型加速器,以及针对未来应用的融合技术。此外,ST经过验证的平台式设计与音频/视频技术,也能保证卓越的延展性与多媒体品质,是制造商的良好选择。

Philips发表Nexperia 行动系统解决方案支持行动多媒体应用

    飞利浦半导体发表以该公司成功的Nexperia 多媒体基频为基础推出的NexperiaTM 行动电话系统解决方案,该方案乃专门为手机业者设计,以期业者能够让一般用户用实惠的价格买到多媒体手机.该方案也有助于加速新产品的上市时间,降低验证使用上的风险,以具成本效益的方式快速结合最新多媒体功能推到市面。
    飞利浦最新一代的Nexperia Cellular System Solution以飞利浦Nexperia 多媒体基频 (PCF5213)为基础, 它包含了RF前端,电源管理单元和软件套件,提供四倍频功能,支持850/900/1800/1900 MHz  GSM,能达到全球漫游。除了EDGE之外,它也具有GPRS协议堆栈,而且通过了IOT(互通性测试)和客户的验证,因此能提供手机和模块业者将数据率提升到300 kbps,以支持最新的多媒体应用。 

    Nexperia Cellular System Solution 提供手机业者以行动式多媒体应用如MMS,Java-bas游戏, MP3, Video-MPEG4 和 MPEG4编码,电子邮件,旋律产生的调频合成,语音辨识,PC连接和USB等完整软硬件解决方案的产品线。其它选项特性还包括调频无线电,蓝芽和彩色LCD,更甚者,客户也可以取得丰富的软件协议堆栈和IP组件库,满足支持新兴应用升级的需求。

    为满足特殊市场的需要, Nexperia Cellular System Solution除了支持单一天线干扰消除(SAIC),也支持AMR(适配性多重数据率)技术,以增加网络容量并提升对手机用户的服务品质。它也具有E-OTD (Enhanced Observed Time Difference)强化监测时间差异–ETSI制定此定位标准是为符合E-911的规定,并且TeleTYpe (TTY) 允许语音对数据的自动转译。 该解决方案包含经过完全验证的软硬件,而且会提供全型认证(FTA)与工业化阶段的全球地区性的支持。 
    Nexperia Cellular System Solution预定于Q3 2003 开始供应,并于年底导入量产。完整的芯片组包含Nexperia多媒体基频-PCF5213, RF UAA3537, PA BGY284E 和PMU PCF50603以及软件套件。 
MOTOROLA 2.5G i.250平台后势看好
    无线专长超过70年,半导体50年,手机20年,PDA经验更从1995年起就开始累积,这些背景造就Motorola半导体事业部虽然在手机解决方案供应上起步稍晚,却日见斩获的实力。针对2.5G手机市场,Motorola推出了2.5G 创新汇聚平台解决方案,以高整合度的参考平台,让手机的设计低于125颗组件就可达成.从方块图来看,i.250平台内含双核心的基频处理器IC,整合了DSP56600和ARM7 TDMI基频IC,采用先进的0.13微米铜制程,而且嵌入式内存减少外加Flash与SRAM的需要,并延长电池使用寿命。
    前端IC采用Motorola主流的RF BiCMOS技术与单一(SiGe:C)制程,该制程具有高增益,低电流,低噪声等优点.i250平台采用的是具成效益的SMARTMOS技术,整合了电源管理与音频电路,至于在功率放大器模块方面,则运用Motorola InGaP HBT技术整合成单一封装,内含二颗功率放大器,谐波滤波器,耦合器,和功率侦测电路等.如此系统封装(SiP)能力降低了整体系统成本,且提升该芯片组的效能。
    除了高整合的硬件架构外,Motorola也提供经过验证的软件,参考设计,工具与测试服务,协助客户在第一时间点推出市场。
英飞凌与三星电子连手展示智能型行动电话系统解决方案
    英飞凌科技(Infineon Technologies)与三星电子(Samsung Electronics)宣布一项合作计划,提供完整智能型行动电话(Smartphone)系统解决方案。此解决方案是以Symbian操作系统为基础,将大幅降低研发时间。
    现有平台包含三星最近宣布的内建式系统(SiP)应用处理器与一套完整的英飞凌GSM/GPRS Class 10调制解调器。此平台使用Symbian操作系统、TapRoot电话(telephony)软件与Packet-Video的无线MPEG-4译码器及加码器解决方案。
    三星电子SoC研发中心执行副总裁Hyung Lae Roh博士表示:「此次合作提供一个具有多重多媒体功能的Smartphone设计平台,以支持今日的行动商业需求。Smartphone设计者可利用此设计平台创造更强大、更多功能的行动装置,以支持最新上网功能,并驱动数字相机与媒体播放器。」
    在这应用程序环境中最重要的是三星的SiP,其中整合了ARM9-based应用处理器(三星的S3C2410)、256Mb NAND闪存及256Mb SDRAM。SiP的小型封装尺寸(面积17x17mm,高度1.4mm)能够大幅降低产品体积及功率。
    英飞凌的小型调制解调器解决方案的主要构成因素为高度整合的基频控制器E-GOLD+ V2、射频(RF)收发器SMARTi DC、电源管理IC E-Power与GSM/GPRS通讯协议软件。
    Smartphone设计使用Symbian操作系统与TapRoot系统提供的telephony软件,其中包含GSM/GPRS电话模块(TSY)。发展平台也提供多媒体功能如:提供静止图像的相机及影像捕捉、MPEG-4视讯随选、MP3 Player、及JPEG影像浏览器。Packet-Video为三星的S3C2410将上述应用程序功能发展至最强大之地步。而这些多媒体功能均符合第三代移动通讯合作计划(3GPP)。
(责任编辑:admin)
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