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移动芯片变革趋势及设计注意事项

移动芯片变革趋势及设计注意事项

据估计, 现在在我们这个星球上充满了数以十亿计的从智能手机到其它“便携式”通信移动设备,而且这个数量在未来只会增加不会减少。现在的消费者,很难想象以前整天都不能使用移动设备的日子。无论是向同事发送邮件,获得餐馆路线导航,观看紧急新闻播报,还是第一次体验因特网,毫无异义,移动设备都是与外界沟通最重要的连接点之一。而这些移动伴侣中的芯片则发挥着媒介作用,可构建能够充分满足消费者独特需求的个人体验。

  由于出现了如此规模有待开拓的市场,设备制造商不断寻找能够以合理价格为目标市场提供新一代“杀手”级设备的半导体解决方案。供应商使用能够充分满足消费者对处理、功耗以及连接等设备期望的芯片积极响应这一需求。移动设备的电路板上密布着这些微小的奇迹,它们是消费者心仪设备中的大脑,每个芯片的设计都具有独特目的。下文将介绍使移动设备各部分协调工作的某些组件,以及推动当前及未来移动芯片设计发展的几大趋势。

  趋势一:采用分立式处理器实现真正的差异化

  在移动市场上没有“一体化”解决方案,每个用户都希望获得可满足其个人需求的设备。真正的移动设备差异化取决于运行在应用处理器上的软件,其可定义最终产品。应用处理器与调制解调器可密切配合,共同实现精彩的用户体验、功能与应用。调制解调器可从天线接收信号或数据,将数据转换成可用的格式,然后发送至应用处理器。应用处理器有助于实现最终用户体验,将调制解调器数据用作实现诸如高清 1080p 视频解码、用户界面图形渲染以及堪比PC的因特网浏览等各种体验所需的数据。调制解调器与应用处理器分别处于不同芯片上的分立式应用处理器解决方案可帮助移动设备制造商快速高效地扩展软件,实现可充分满足各种市场需要的独特功能。相比之下,将调制解调器与应用处理器整合在统一封装中的集成解决方案往往需要在创新和上市时间方面做出妥协和牺牲。

  将调制解调器和应用处理器功能分开的原因有很多,包括各代调制解调器与应用处理器之间的技术发展速度与上市进程。由于处理器设计与移动设备PCB设计已变得更加便捷,目前分立式应用处理器的上市时间比集成调制解调器/应用处理器设计方案的上市时间要快6至12个月。实际上,与集成解决方案相比,独立“瘦调制解调器”可以更加便捷的加速创新产品上市进程。此外,由于创新的速度之间也存在着巨大差异,故使用独立解决方案能够更高效地在不同版本之间转换。

  除了时间上的差异外,分立式应用处理器还具有开发与设计方面的优势。例如,分立式处理器可实现开源社区,为设备制造商带来协作软件开发的优势。此外,它们还可进一步改进语音路径,实现最新特性与更高的语音质量。

  趋势二:高级处理器功能,最新现实

  应用处理器既可确保眼下更快、更具创新性的设计,又能支持未来的扩展投资。此外,它们还代表着整个移动产品领域的重要发展趋势:让每款产品都成为低功耗与高性能的完美结合,而不是舍此逐彼。简而言之,移动设备如果电池容易耗尽,重量/尺寸与电池尺寸存在严重冲突,就不是好产品。同样,产品差异化要求在产品系列中预留充足的性能空间。将分立式应用处理器用作设计核心,制造商可高度灵活地满足各类产品的功耗与性能需求。

  功耗与性能的最佳平衡不断掀起便携式体验的变革,而新一代应用处理器将很快实现诸如非接触手势、3D高清视频以及影像等特性。人机互动(HDI) 带来的全新移动操作还将彻底改变消费者与设备以及与外部世界的连接方式。HDI是一系列能够以自然直观的方式改进人与移动设备互动途径的技术。比如,标准2D摄像机将跟踪和识别设备上的身体动作与手势,通过手势将触摸指令转换为非接触互动。

  凭借强大的处理能力,立体视频与影像的增强功能还将改变我们采集和观赏内容的方式。日常2D影像将转换为互动3D高清记忆。通过将移动内容投影在任何平面之上,信息共享将从一对一体验转变为一对多体验,而传统电话将通过面部、标识以及物体识别转变成为数据中心。未来的应用处理器能够将这些功能从单纯的设计构想转换成为真实体验,改变用户“移动”生活的方式。

  趋势三:整合连接技术可实现对外界的强大连接性能

  与消费者所要求的低功耗、高性能类似,移动设备的连接功能也正在成为热点。蓝牙 (Bluetooth)、GPS、FM无线电以及移动无线局域网技术可提供更丰富的信息以及更广泛的连接,从而提高移动设备的实用性。与应用处理器一样,这些连接技术必须在不缩短电池使用寿命,降低蜂窝服务质量或不降低性能的同时,以合理的价格提供稳健的功能。

  但是在移动世界的另一方面,连接技术的分立式方法不能与分立式应用处理器的分立式方法相提并论。实际上,将一项或多项移动无线电技术集成在统一芯片上的整合连接解决方案可在满足消费者和制造商需求方面继续体现其价值。多无线电整合解决方案不但可节省空间,最大限度地降低功耗,而且还可精简手机的材料清单,从而可节省系统成本,简化制造工艺。当前的整合解决方案可实现优异的连接性能,而新一代芯片可将多达4项技术融合在统一裸片上,进一步提高功能性。采用多个连接点,多任务处理,共享与整体通信都可达到全新高度。

  在整合解决方案的设计中,还使用到各种功耗降低特性,包括提供通信流管理的完整处理器,能够根据相应连接技术处理整个通信负载。除了在需要与较大型系统通信时,这些器件可在无需主机处理器干预的情况下工作。因此,在整合解决方案处理通信任务时,手机主机处理器及其它功能可进入低功耗模式,从而可节省电源,延长两次充电之间的电池使用寿命。

  虽然整合解决方案有极高的价值,但它的发展历程对半导体工程师而言并非一帆风顺。蓝牙、GPS、WLAN以及FM解决方案都要求不同的传输及接收技术。将一个或多个这些功能添加到器件中,需要收集来自乘法RF功能的并行通信。不同RF技术之间的信号干扰,尤其是都使用2.4GHz频带的蓝牙及WLAN技术,可能也会导致用户使用困难,降低呼叫可靠性,甚至出现掉线等。出于对这些因素和其它因素的考虑,提供商创建可使多种通信任务的RF连接能够在统一硅芯片上成功运行的器件时面临着诸多难题。在不同技术间共享相同的天线加剧了这些冲突,提升了对增强型设计的需求。
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