發布日期：2022-07-14 點擊率：58
目前,便攜式產品已經深入到我們生活的方方面面,成為引領半導體產業前進的主導力量,另一方面,便攜式產品種類也日益繁多,MP3、MP4、PMP、UMPC、PND、MID、移動電視終端等便攜式新品不斷涌現,同時便攜式功能日益強大,不但能提供音頻、視頻播放等娛樂功能,還能提供導航、上網、商務等功能,在便攜式產品日新月異的同時,一個個疑問也開始困擾便攜式設計工程師:未來便攜式產品會融合嗎？如何融合？融合哪些功能？如何應對便攜式產品的電源管理挑戰？2008年7月17～18日,在深圳創意時代主辦的“PDPM2008——第四屆便攜式產品設計與電源管理技術研討會”上,來自In-Stat China 、3M、飛兆、英飛凌、精工、愛國者、中電器材、華恒科技等國內外知名企業的專家發表了精彩演講,就便攜式產品設計五大懸疑進行了探討。
懸疑一:融合VS不融合？
古人云:“合久必分,分久必合”,目前的便攜式產品似乎正應驗了這句話,“融合”是便攜式產品最熱的話題。一直對移動終端進行跟蹤研究的In-Stat China行業分析師童文霞指出:“目前,移動終端的邊界正變得日益模糊,移動終端呈現出的多網絡和多功能特性,而隨著用戶對網絡化需求加劇,未來便攜式產品將是基于網絡的功能導向產品。”
圖1:移動終端的邊界日益模糊,通信、消費、計算已經在融合
圖2:移動終端呈現多網絡化和多功能的特點
童文霞表示In-Stat調查顯示:62.2%的PMP用戶希望有一個能支持游戲、音視頻、網絡和通信的移動多媒體終端,49.8%的PMP用戶希望PMP新增功能是支持無線上網。而59.4%的便攜式游戲機用戶希望有一個能支持游戲、音視頻、網絡和通信的移動多媒體終端,46.4%的便攜式游戲機用戶希望新增功能是支持無線上網,可以看出,支持無線上網是很多用戶需求的功能之一,她表示MID的出現正是順應了這個需求。另外,數據顯示,截止2008年1月,中國移動互聯網活躍用戶數達到5040萬戶,增長速度超過26%,中國移動互聯網用戶滲透率雖然接近10%,但大多數是基于WAP/BREW上網方式。所以中國移動互聯大有潛力。
圖3:中國網民、移動電話用戶和移動互聯網用戶情況
還有,終端價值正在向傳送以及后臺服務轉移,所以,她提出了一個大膽的猜測:會不會有個大一統的終端出現？
圖4:大一統的終端會不會出現？
在對比了iphone的成功后,她預測,未來的便攜式終端將基于網絡實現百花齊放的格局。
圖5:便攜式產品以網絡為核心實現融合
對于她的大一統終端猜測,來自中國電子器材深圳有限公司的資深產品經理曾雪峰表示:“大一統的產品如果只考慮功能融合而不考慮成本等會難有市場,現在照相手機的像素可以到500萬像素,但是真正愛好攝影的還是喜歡使用獨立的相機來拍照,所以,我認為融合只是在細分市場的融和。”
以提供多媒體設計方案為主杭州愛浦多數碼技術有限公司技術總監陳晗斐則指出不需要增加成本融合是最好的,事實上每一種融合都帶來成本的增加,而中國國內城市又是成本非常敏感的地方,而且消費者的需求又比較多,今后的市場應該是多樣化的市場,手機不一定吞并其他形式,但其他的產品也會不斷涌現,像CMMB或當以電視播放和電影播放為主的時候,大家肯定會注意到屏幕的大小、電視面的大小,多樣化的形式一定會長期存在,只不過手機應該會引領一些潮流。
深圳愛國者嵌入式系統科技有限公司CTO鄧國源表示一般電子產品的發展是先以功能融合為主,然后再根據用戶需要和成本進行適當的裁剪,這樣的產品才是用戶想要的。融合不能僅考慮功能和技術。
3M投影事業部經理朱顧則形象地指出:“紅燈不能走,有時綠燈更不能走,我們不能因為有一兩家公司的公司融合產品成功就認定融合一定會是主流。iPhone的成功不但是設計上的成功,更有運營和商業模式的成功,所以是否開發融合的產品要根據每個公司的實際情況以及應用環境來考慮。”
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懸疑二:小屏幕VS大屏幕？
消費者都希望在便攜式產品上有類似于TV或者PC上的體驗,但是便攜式產品的屏幕成為制約體驗的關鍵,因此,手機等便攜式產品屏幕不斷在增大,但是,屏幕的增大終究有限制,當便攜式產品的屏幕大小超出了口袋的尺寸后,必然給便攜式產品的攜帶帶來不變,如何解決這個矛盾？以創新聞名的3M公司帶來了突破性的技術?D?D3M微型光學引擎。3M投影事業部經理朱顧指出,這個只有21克的投影儀可以集成到幾乎所有便攜式產品中,從而可以完美的地解決便攜式產品的顯示問題。
圖6:3M的微型光學引擎可以投射出50英寸的畫面
朱顧指出:“手持設備誕生以來,其攝像頭像素提高了19倍,內存增大了320倍,網絡帶寬提高了1000倍,而其屏幕尺寸僅提高了2倍!如此大的落差也顯示便攜式產品的顯示技術急需改進。尤其是發展3G以后,各種游戲、視頻更需要大的屏幕!”
圖7:便攜式產品各種指標的發展
但是顯示尺寸和物理便攜性存在固有的矛盾:顯示尺寸大,則不能便攜,只能以交流電源供電,如果想便攜,則只能電池供電,且現在尺寸不能太大,而便攜式投影裝置是解決這個矛盾的一個良策,但是以往的投影設備也存在亮度埠夠,色飽和度差、功耗大、體積大不便攜帶的缺點,對此,朱顧指出:“3M針對以上缺陷以多個技術來應對:以多層有機光學膜和塑料PBS技術解決了投影設備的體積和重量難題,以Lcos投影芯片以及色域濾波等技術解決了色飽和度問題,以高功率LED和LED集光技術解決了功耗和亮度問題。”
圖8:LCOS成像原理
圖9:在美國《科學》雜志報道過的有機光學膜技術
圖10 可減小體積的塑料PBS技術
朱顧表示目前該投影可以達到VGA分辨率,3M正在開發支持WVGA的寬屏幕光學引擎,并強調3M非常看好該技術的前景,產品規劃已經到2012年。在現場演示中,這個投影設備可以顯示各種圖片以及視頻等內容,均有出色的表現,引起觀眾的極大興趣。愛國者的鄧國源表示愛國者已經在和3M考慮將此功能集成到愛國者的便攜式產品中,一些工程師也表示,該產品可能會打破個人消費和商務應用的界限,并有可能會引發新的應用,例如和虛擬鍵盤投影結合,便可以創造出完美的應用。
圖11:和虛擬鍵盤結合的投影設備
朱顧指出某調研公司的數據顯示,從2008年到2012年,手機投影設備年復合增長率將達到140%!出貨數量將從2008年的49萬暴增到1639萬個!可謂開創了一個新的藍海領域!
圖12:手機投影年復合增長率達到140%!
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懸疑三:Linux OS VS WinCE/WinMobile
一直以來,高舉開源大旗的Linux一直受到產業的推崇,但是專有操作系統的擁有者也攻擊linux有維護方面的漏洞。在便攜式產品的開發中,隨著摩托羅拉的衰落,Linux份額有所下降,而隨著微軟的強勢和逐漸開源,WinCE和Windows Mobile份額在快速上升。在自己開發的便攜式選定什么樣的OS一直是工程師關注的話題。對此,愛國者是CTO鄧國源表示:“愛國者經過幾年的開發,已經推出完全自主知識產權的基于Linux的軟件平臺。”“對于不需要上網的便攜式產品,Linux OS比較適用,但是如果你的產品要瀏覽網頁,則WinCE好一些,因為很多廠商針對WinCE做了優化和認證,比如Freescale的iMAX31就針對WinCE進行了優化,在瀏覽網頁時有一定的優勢。”他強調。“Linux的優勢是你可以根據自己的需求進行優化,靈活性大,而對WinCE等OS,要優化則難度大點。”
圖13: 愛國者的多媒體系統平臺軟件架構
華開源恒科技有限公司南中國區銷售經理周廬在介紹該公司開發的基于ADI Blackfin BF547 @ 533MHz DSP的PMP方案時,則強調該方案采用的開源的uClinux操作系統,并指出由于uCLinux內嵌了TCP/IP協議,可以支持一些互聯網應用,如可以支持Wi-Fi應用等。
不過In-Stat的童文霞則指出操作系統的競爭,雖然目前是三足鼎立的局面,但當操作系統開放以后,將來會變成以應用為王的時代,而操作系統的競爭會出現衰退的局面。
懸疑四:國標TMMB VS行標CMMB
今年6月24日,由國家發改委和國標委牽頭的手機電視/移動多媒體國標遴選工作終成正果,北京新岸線公司研發的T-MMB系統正式頒布為我國手機電視/移動多媒體國家標準。此結果公布后,產業嘩然,對TMMB質疑聲不絕于耳,廣電部更是明確表示支持其行標CMMB。目前,距奧運會只有20天的時間,國標TMMB和行標CMMB誰將成為奧運會期間提供移動電視服務的贏家？在17日便攜式產品設計研討會上,似乎結果已經明確:那就是CMMB將受到熱捧,便攜式終端產品主要制造商深圳愛國者嵌入式系統科技有限公司CTO鄧國源明確表示:“愛國者已經開發出了支持CMMB和DMB-TH的移動電視解決方案,因為CMMB信號已經覆蓋全國37個大中城市,其中包括6個奧運城市和深圳廣州,此外,廣電部明確支持CMMB,它會提供大量的節目源,因此我們比較看好這個標準。”
圖14 CMMB目前覆蓋情況
另外,他表示CMMB的推廣模式有五種主要業務,包括電視廣播、聲音廣播(一個CMMB的終端機可以當成一個收音機來用)、數據廣播(例如股票信息、地區信息等)、電子業務指南、緊急廣播等,這樣,相對而言,CMMB有較清晰的業務模式,這也是他看好CMMB的一個原因。鄧國源介紹說愛國者已經開發出了相關的多媒體系統平臺,支持CMMB標準的終端產品也已經面市,可以在奧運期間提供移動電視服務。
圖15 愛國者的多媒體系統平臺
圖16 愛國者開發的移動電視終端
除了愛國者外,在17日的研討會上,杭州愛浦多數碼技術有限公司也展示了自己開發的基于ADI BlackfinDSP的BF52X系列的CMMB解決方案,該公司技術總監陳晗斐透露該公司開發的 產品有雙模式CMMB移動電視棒、內置CMMB的PMP,外置CMMB的PMP以及支持CMMB的手機電視棒等,其PC 電視棒在插入電腦即可實現PC電視功能,PMP 電視棒插入愛浦多PMP,即可實現PMP電視功能,內置CMMB接收模塊功耗低,可以提供6小時電視播放。而外置式CMMB電視PMP,采用USB-OTG形式,支持CMMB移動電視棒,可以讓現有PMP外殼無需改動,立即實現移動電視功能。
懸疑五:多功能 VS 電源管理
電源是所有便攜式產品提供豐富體驗的源泉,對于豐富多彩的便攜式產品,電源管理技術如何為多個功能提供充足的電能？這便是18日研討會的主要議題。來自TI、ST、Fairchild、英飛凌、日本SII精工和中電器材深圳公司的專家從器件、技術和電池3個層面進行了闡述。
在電源管理器件層面,英飛凌科技系統應用工程師鄭國青指出要支持便攜式產品多樣的功能,提高開關電源的效率是重點,他介紹了英飛凌最新的OptiMOS3產品,該產品采用獨特的溝道和封裝技術,將MOSFET的導通電阻降到全球最低的水平。
圖17 OptiMOSFET采用獨特的封裝技術
他指出,優值系數FOM(以導通電阻乘以柵極電荷)是衡量MOSFET效率的關鍵參數,英飛凌MOSFET的FOM可以達到業界最低的水平。
圖18 OptisMOS3的FOM比較
除此以外,英飛凌還從IR公司獲得了DirectFET的授權,并命名為CanPAK封裝,該封裝能使MOSFET散熱性能更好。
圖19 CanPAK有更低的熱阻
來自意法半導體的應用工程師邢現鋒則介紹了ST專門針對UMPC的電源管理芯片PM6641,它可以提供數組高精度電源。
圖20 ST的PM6641專門針對UMPC等便攜式產品開發
該芯片的特點是集成度高,用于DDR2/3 (VDDQ)和芯片組電源的3路獨立,可調節,異相降壓開關電源；快速反應, 恒定頻率, 峰值電流模控制；獨立的’電源良好’信號；所有輸出都配備主動軟終止電路等。
在技術層面,來自TI的系統工程師孟祥浩介紹了TI在針對便攜式產品電源管理技術上的一些新成果。他指出經過研究,TI發現背光消耗了便攜式產品的主要電量,主要原因是背光源尺寸越來越大,背光源需要一直工作和許多操作需要更高亮度例如GPS。針對這些特點,他提出了如下的解決方案:
1、環境亮度的檢測功能?D?D這樣可以節約功耗并提高閱讀舒適度。
圖21 環境光亮度檢測可以降低功耗
2、動態亮度調節?D?D就是根據通過圖象的不同來調整背光的亮度。假設這張圖片的雪景比較多,那背光的亮度就要天得偏亮一些。但是以夜景為基調的圖片里,可以背光就要調得偏暗一些,這樣整個功率損耗比較小,同樣顯示的對比度效果也會比較高。
圖22 動態背光調節技術也可以降低功耗
可以通過如下電路實現上述功能。
圖23 具體實現電路
來自飛兆半導體公司的技術行銷經理曹巍介紹了用在手機設計中的電平轉換器及串化/解串器技術,他認為該技術和以手機為代表的便攜式產品的電源效率和待機時間有很大的關系。他指出人們都希望手機的待機電源要小于1毫安,但實際上工作的時候經常有超標的現象,這就是電平不匹配造成的。他介紹的第一類的器件就是電平轉換器,可以將兩種不同邏輯的電壓的高或低統一起來,防止系統產生漏電。
圖24 電平轉換應用實例
另一類就是針對高速傳輸的串化/解串器,它的作用是把并行的數據線減少為幾根串行線,這樣做一可以將機械的可行性提高,二是擁有比較高的抗干擾能力,可以消除EMI。
圖25 串化/解串器應用的好處
在電池層面,來自日本SII精工電子有限公司的張煒介紹了該公司的多節鋰電池保護的解決方案,他指出目前目前對于多節鋰電的電路保護一般是采用單芯片和集聯方式兩種。單芯片就是用一顆芯片來對應所有的電芯,這種方式的好處是構成很簡單,但它有一個致命的缺點就是對應的電池的數目不夠靈活,而集聯方式則造成了外圍電路過于復雜。
圖26 目前的電池保護示例
他指出精工提出的多節鋰電的保護方案S-8204綜合了上述保護的優點,不但電路簡單,而且解決了耐壓問題。
圖27 精工的解決方案特點
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