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可定制的功能会聚便携设备

发布时间:2020-06-30 23:41:14 阅读: 来源:压焊机厂家

在TI大屏幕电视市场的同事很是值得羡慕,不管他们开发什么新式显示技术,无论是 DLP,等离子,还是 LED、LCD,这些显示技术,设备总是变得越来越大,而且离 AC 电源插座的距离也不会超过 6 英尺。对于便携市场领域而言,我们也努力实现更好的显示功能,不过需要解决两大难题。首先,封装空间非常有限,而且似乎越来越小。其次,必须保证设备能以越来越小的电池为其供电。这些已经是昨天的事情了。今天,我们的客户有了新的要求,希望获得多功能便携式设备,将传统上彼此不同但又相互联系的技术放入一部便携式设备之中。 蜂窝式电话是最明显的例子,其已经包括了个人数字助理 (PDA) 功能,带有全球定位系统 (GPS) 功能,还能拍照摄像。很快,我们就能大幅提高拍照质量,甚至还能大幅提升视频摄像的质量。随着新模型集成 WLAN 及因特网协议语音 (VoIP),功能融合将提升到新的高度。数码相机 (DSC) 也积极参与功能融合竞赛,除将大幅提高拍照摄像的质量以外,还将添加内置的编辑与 WLAN 功能。这一切都需要在小小的封装中实现,所以要做的工作还有很多。 单芯片集成的目标 以前,普通 DSC会很快耗掉一组电池的电量。分立式 SoC 集成改变了这种状况。我们将某些特性处理功能集成到分立式芯片组中,从而大幅提高了性能,并降低了功耗。 不妨以数码摄像机为例来说明。数码摄像机必须对音频及视频进行编码和解码,还要对数据进行压缩及解压缩。2000 年,典型的数码摄像机需要有 8 个不同的芯片来完成以下功能:CPU、MPEG-2 编码、音频编码、视频编码以及电视调谐器。到 2004 年末,SoC 集成使得芯片数量减少到四个,同时还能添加更新、效率更高的 MPEG-4 及 H.264 压缩方案。将 CPU 集成到芯片组中,可以降低总线流量,减小了占用空间。从 2000 年到 2004 年,市场对新产品非常欢迎,数码摄像机销售迅速增长。 数码摄像机的例子让我们对芯片集成在一种技术内可实现的作用有所了解。另一方面,在一个设备上集成多种技术也提出了特殊的挑战。 例如,为将 RF 信号转换为数字信号,晶体管性能 (Ft )——也就是晶体管增益等于 1 的频率——必须约为模拟频率范围的十倍,这就意味着要让晶体管性能至少为 24 GHz。直到不久前,还很难以数字工艺实现这么高的性能。但是,IC 工艺的发展已经改变了这种情况。90-nM技术已经能够以较低廉的价格实现 100 GHz 水平的晶体管性能。 预计分立式 SoC 的使用将随着单个便携式设备上汇集的技术不断增多而不断上升。分立式 SoC 使 SoC 技术的概念应用于系统设计中的多种芯片。在允许进一步集成的情况下,实现单芯片就变得相对简单,同时也将空出更多的电源来满足更新的显示功能。 多小才算小? 彩屏正成为所有便携式设备的实际标准,除此之外便携式设备的其他显示器的发展还很不确定。分辨率、基板材料以及哪种显示类型(发射、反射或背光)将主宰市场都还没有确定。我们首先需要回答的一个更重要的基础问题是:对拥有最先进图像功能的便携式互动设备而言,要多小才是太小了? 在比较极端的情况下,有些蜂窝式电话已经不能再称作“手持”了,或许将它们称为“指尖”电话更贴切。语音命令部分补偿了微型键盘的不利;如果语音功能不可行,那么用户可用手写笔,要不就用指甲拨号。不幸的是,这种小型设备上的屏幕内容基本是难以识别的。这种屏幕对显示文字及数字还可以,但对高质量彩色图像则根本难以胜任。这种小型设备并不方便用户使用,当然投影机及微显示器则另当别论。 就 PDA 屏幕而言,我们又面临完全相反的难题。屏幕大小非常适合高质量图像,但却侵占了整个键盘的空间。最早使用 PDA 的用户可能会接受用手写笔作为唯一的输入工具,但这对大众消费者而言是否合适呢?当然,用户可添加可折叠式辅助键盘,但这就超过了“口袋大小的便携性”的定义范畴。 手和服装口袋的平均大小不会改变,因此我们必须在全屏 PDA 与过小的指尖电话两个极端之间找到最佳的符合大众市场的高质量图像显示器。 新一代技术

对设备大小的讨论完全建立在这样一种理念基础之上,即我们将继续推出完整的多功能便携式设备,可以装在口袋里,或用别针挂在衣服上。不过,随着集成 WLAN 功能的到来,我们应当考虑将显示器与设备本身相分离。下一代技术很可能会包括某种类型的近眼 (NTE) 高清晰度微型显示器,运行时与可佩戴的数字处理器无线连接。 当前的微显示器技术包括液晶硅 (LCoS) 与有机发光二极管 (OLEDoS)。LcoS 显示器实现了低成本,但由于未采用放射技术,因此需要额外的照明,这在一定程度上影响了价格优势,并增加了整体功耗。OLEDoS 是一种电荧光技术,可自身发光,在各个前视角都能保持较高的亮度级。 所有近眼(NTE) 微型显示器都要求某种类型的头戴式显示器 (HMD),如眼镜、护目镜或头带等(手持显示器置于眼前的除外)。乍一看头戴式显示器可能很难吸引大众市场,但比起根本看不清的指尖大小的显示器来说还不至于处于劣势。 显示器问题的最终解决方案是显而易见的,只有当我们去除了设备所有的 I/O 功能,使人类大脑直接实现 I/O,才能得到解决。这其实并不像我们想的那么离谱。例如人工耳蜗就可以发挥很好的作用。通过人工耳蜗助听器,我们可采用电磁方式通过皮肤向植入设备传输数据,设备再将数据转换为电子信号,连接至神经末梢。类似的视觉设备领域也进行着相同的发展。SoC 技术将成为解决方案的一部分,不过现在为时尚早,这种设备目前尚未问世。 消费者的爱好转折点 我们不清楚是技术的发展推动我们向功能会聚的方向前进,还是因为我们响应市场需要与期望使然。不过可以肯定的是,大众市场需要更好的照相机、更好的视频、VoIP 以及 WLAN,而且新式设备也不再局限于口袋之中。因此我们应当推出多功能会聚式设备,这才是明智之举。 但功能会聚可能会带来信号冲突。拥有家庭影院系统的消费者可能有十几部遥控器,咖啡桌上都放不下。幕后的复杂连线可能足有五英里长,还要占用所有电源插座(包括额外的插座)。如果设备启动,甚至还会使照明变暗。 集成设备将消除所有连线问题,并简化编程。不过到底有多少消费者会认真考虑购买全能设备呢?这样的设备具备 TV/PC/WLAN/线缆调制解调器/网络摄像/DVD/CD/VCR 功能,再加上环绕音响,只用一部遥控器。这样的消费者不会太多。为什么?因为消费者希望有所选择,就这种设备而言,选择太有限了。 不过,消费者希望整合电话/PDA/相机功能,即使冒着一旦损坏,整个设备功能都失灵的风险,消费者也会认为值得。事实上,许多无线用户在更新采用新式电话时并不曾遇到过电话故障。集成设备发展的挑战在于找到消费者爱好的转折点。与设备大小的问题一样,我们必须了解多大程度的功能集成合适,多大程度不合适。 定制便携式设备 在短短几十年间,已经从数千用户共享一台主机发展到了一人一台电脑的格局。人们也在很大程度上依赖于电脑来从事个人事务。如果想用别人的电脑,那么别人总会要求:“不要更改我的设置。”如果想用别人的 PDA,别人很可能会马上拒绝。我们已经进入这样一个时代,消费类电子作为个人生活的扩展。不管是特殊的屏保,还是独特的彩铃,抑或是特殊的启动及关机旋律,用户的“设置”正变为一种个性声明。 消费类电子的新变化对芯片组设计人员具有重大意义。举例来说,未来的市场研究会显示,就便携式功能会聚电子设备而言,消费者希望结合电话/相机/PDA的功能。不过,如果有哪家公司能首先在单个设备中提供可定制的技术组合,那么这家公司定能引领市场发展。能否提供可定制选项将决定公司的盈利。而这正是 SoC 技术提供巨大潜力的领域。 SoC 功能不断扩展,成本不断降低,为设备制造商带来独特的机遇,使其推出的产品能够在一块芯片上具备十多种会聚技术。销售时可选择产品采用哪种技术,这取决于消费者的爱好与预算。到目前为止,我们的讨论强调了蜂窝式电话及数码相机,但大规模 SoC 开发将在单个设备中集成消费类技术、医疗技术以及工业技术,将实现无限可能。 今后几年将对便携式设备产业至关重要。显示技术将继续洗牌,综合功能不断发展,产品的需求将迅速增长。 Gene A. Frantz先生是 TI 首席科学家兼 TI 负责数字信号处理的业务开发经理

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