基于Marvell PXA 920單芯片的智能手機解決方案

　　TD-SCDMA移動通信發(fā)展關鍵在于終端，這于業(yè)界已形成共識。好手機需要好“芯”。好在哪里？簡而言之，無外乎集成度高，性能穩(wěn)定，功耗低，價格合理。其實，對于如何判斷好“芯”，移動手機廠商最有發(fā)言權。手機廠商特別是品牌廠商對產品性能穩(wěn)定性和普適性比芯片平臺廠甚至運營商更有經驗。他們充分了解需要怎樣的芯片，他們也會對其平臺以及終端產品進行大量測試，甚至超出中國移動所指定的測試范圍。中國移動的入庫測試隨著近幾年來經驗的積累，伴隨著對TD技術的不斷發(fā)展，其測試項目得以不斷豐富完善，測試結果的公信力自然不言而喻。

　　上月底，華碩手機與中國移動聯(lián)合推出了采用Marvell PXA 920芯片的智能手機。相信不久的將來，市面上將迅速出現(xiàn)大量采用同款芯片的TD智能手機機型。Marvell自三年前開始設計PXA 920芯片，半年后首批流片，于今年1月已經進入量產階段。

　　Marvell PXA 920芯片是一款高度集成的與ARM指令集兼容的系統(tǒng)級芯片，是首創(chuàng)的雙模（TD/EDGE）單芯片（Modem& AP）解決方案。PXA 920處理器包含有功能強大的應用處理器和通訊處理器（無線調制解調器），它與射頻器件、智能電源管理芯片、WiFi、藍牙、調頻FM等一起組成TD智能手機通信平臺。PXA 920處理器的TD智能手機可以簡單說是四片機，即包括基帶芯片、無線收發(fā)機芯片和智能電源管理芯片， 還可以外加Marvell WiFi/藍牙/調頻FM芯片。如此高度的集成化可以幫助手機做得很薄，時尚美觀。

　　PXA 920芯片是面向多媒體型智能手機的高集成度3G平臺，處理速度高達1GHz。通過高性能低功耗的應用處理器技術，支持3G標準TD-SCDMA制式，高速上傳和下載分組接入 （HSxPA）。與2G、2.5G GSM 、EDGE通信功能相結合，提供無縫的無線接入，實現(xiàn)圖像、高清視頻、3D圖形加速，為大眾用戶帶來上網瀏覽、即時視頻聊天、個人音樂訪問、網絡游戲和其他流行手機應用的最終用戶新體驗。因些，該單芯片解決方案既是后來居上的一顆新星，卻又不失為受眾人矚目的新貴。

　　本文主要介紹TD-SCDMA單芯片PXA920智能手機解決方案的特點。

　　一、性能高

　　CPU 處理器采用Sheeva CPU核心技術，支持800-1000MHz 的處理速度。內置 SRAM和BootROM。 處理器通過安全引導、密鑰保護、安全JTAG 重啟，來保證移動安全性。

　　通信處理器 由ARM9和DSP雙核組成，具有數(shù)據(jù)包處理加速器和 L1/L2 緩存。

　　改良的ARM 架構帶來了更大的擴展空間，留有余地增添新功能和提升性能。 Marvell 擁有自主知識產權的改良優(yōu)化的ARM 架構，而且與ARM指令完全兼容，給嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)者帶來了極大的便利性。

　　三核硬件體系架構具有專用調制解調器和應用處理器核心。其中采用Marvell Sheeva CPU 技術的應用處理器后向兼容XScale CPU 核。基于這樣的架構，平臺實現(xiàn)了通用應用處理器軟件棧在多種空中接口和手機網絡之間的重復利用，并能防止應用處理器 （AP） 和調制解調器分離子系統(tǒng)之間出現(xiàn)有害的干擾。高性能內部存儲器架構，可實現(xiàn)外部存儲器共享，不會因為閃存和 DDR 各自獨立，而帶來額外的成本和空間上的開銷。在AP 和調制解調器之間使用共享的外部 DDR，具有高性能、高效率處理器內部通信接口，并降低BOM成本。 圖1描述PXA 920 通信平臺方塊圖。

　　圖1:PXA 920 通信平臺方塊圖。

　　終端高速傳輸數(shù)據(jù)性能高達HSDPA 2.8 Mbps和HSUPA 2.2 Mbps。手機解決方案集成了 3.5G 調制解調器和協(xié)議棧，符合全球領先運營商的標準。3G/WLAN/藍牙共存，并支持 IMS、VoIP 和運營商的其他高級服務。通過廣泛的 IOT 測試、GCF 測試和在中國開展的外場試驗測試以及在通信網絡中的傳輸?shù)冗M行驗證。

　　終端高速傳輸數(shù)操作系統(tǒng)（OS）軟件平臺支持所有領先的開放式操作系統(tǒng)（OS）軟件平臺，包括 Linux、Android 、OMS以及 Windows Mobile。圖2 是TD智能手機體系結構示意圖。

　　圖2:TD智能手機體系結構示意圖。

　　多媒體應用包括視頻、3D、音頻、圖像和顯示功能。支持以 30 fps速率 播放 H.264、WMV、MPEG-4、H.263 格式的 720p 視頻;以 30 fps 捕捉 H.264、WMV、MPEG-4、H.263 格式的 D1 分辨率視頻;具有最高每秒 1200 萬個三角形處理能力（持續(xù)速率）和每秒 2400 萬個三角形（50% 剔除速率）的 3D 圖形能力，集成2D 加速器，支持行業(yè)標準 API;獨特的音頻加速器子系統(tǒng)，可通過音頻流技術，實現(xiàn)低功耗音頻播放;支持圖像傳感器，適合采用 MIPI CSI-2 和并行接口的主要和次要智能圖像傳感器，支持一個MIPI-CSI2 串行接口。LCD 顯示控制器通過同步信號支持 8/16/18 位并行智能面板接口或 16/18/24 位并行有源矩陣接口上的并行LCD 顯示器，主/從顯示器支持最多 4 個顯示器同時堆疊，可以無變化以及旋轉縮放。

　　單芯片結構，包含CP和AP。整體解決方案的套片結構包括射頻器件、智能電源管理芯片、無線801.11n/WiFi/藍牙/調頻FM等少數(shù)幾個芯片。精簡的結構使OEM手機廠商能加快設計進程，縮短開發(fā)周期，提高投放市場的速度。

　　二、功耗小

　　采用先進的半導體工藝利于降低功耗。55納米工藝帶來節(jié)省約10-20% 的功耗。由此裝備的TD智能手機容易比目前市場上大部分處于65納米芯片的手機做得更緊湊一些。采用內置應用處理器和調制解調器的終端專用系統(tǒng)芯片SoC，消除了額外開銷，為降低功耗奠定了基礎。印制板上電路數(shù)量少，典型參考設計可以小到51X51毫米，機身更薄一點。加上電源管理效率高，所以手機功耗低。

　　提高電源管理效率是關鍵。 電源管理技術一貫是受重視的焦點，電源管理PM芯片包含有多項專利在內。首先是減少元器件數(shù)量，配置的套片少，并注重減小電流量。使用PXA 920的手機，普遍充電間隔時間長，待機時間也會更長，用戶體驗自然更加滿意。

　　芯片體積小。正因為線寬小密度高，PXA 920芯片封裝尺寸僅為12X12毫米。 如此之小的面積，不僅有功耗低的好處，也給終端帶來設計上的空間。用戶都喜愛薄而時尚的外觀。

　　功耗優(yōu)化。目前從2G、3G話音和高速數(shù)據(jù)下載上傳的測試來看，功耗都相當?shù)汀Ｔ谝幌盗型鈭鰷y試以后，在已提交工程樣品再到批量生產的過程中，功耗優(yōu)化達到了精益求精的程度。

　　三、成本低

　　價格合理。瞄準大眾市場，讓廣大用戶買得起，即花中低檔的價錢，用上中高端的智能手機，是運營商和芯片設計者的共同心愿。當智能終端的成本大幅降低之日，便是互聯(lián)網數(shù)據(jù)應用走向大眾之時。要想生產出普通百姓用得起的TD智能手機，必須依賴技術創(chuàng)新。

　　半導體工藝采用55納米技術。線寬的縮小，涉及從設計、布線到工藝生產線上一系列的決策。 國內新投資的12英寸晶圓片生產線，從90納米一步到位，跨過65納米，走向55納米和40納米，不乏考慮性價比因素。今后的LTE產品將鎖定32納米，28納米。半導體技術的核心是保持成品率高水準，這需要豐富的經驗和膽略。單位晶圓片的芯片產量相應提高，成本也隨之降低。

　　BOM比較低。 在單芯片高度集成后套片結構非常緊湊，整體器件數(shù)量減少。PXA 920處理器本身將通信處理器和應用處理器集成到同一系統(tǒng)芯片SoC上， 余下的芯片就不多了。套片主要有射頻器件、電源管理芯片、無線器件包括802.11n、WiFi、藍牙、調頻FM功能。

　　這樣的結構帶來的是成本的降低。

　　結語

　　總之，實力是硬道理。TD智能手機廠家之所以樂意采用Marvell PXA 920作為核心處理器，正是看中它的競爭力，因為它帶來了用戶首選的三個特點，外觀更薄、效能更高、價格更優(yōu)。經過多城市一系列嚴格的外場測試驗證，PXA 920受到國內外業(yè)界多家手機廠商的青睞。尤其是，能通過品牌廠商的測試，產品性能穩(wěn)定性和普適性可望高于目前市場上的TD終端產品。PXA 920平臺讓廣大移動用戶在能承受的經濟條件下全方位享受TD智能手機帶來的愉悅生活方式。