便攜式產(chǎn)品設(shè)計五大懸疑直擊

目前，便攜式產(chǎn)品已經(jīng)深入到我們生活的方方面面，成為引領(lǐng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)前進的主導(dǎo)力量，另一方面，便攜式產(chǎn)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(xiàn)，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(dǎo)航、上網(wǎng)、商務(wù)等功能，在便攜式產(chǎn)品日新月異的同時，一個個疑問也開始困擾便攜式設(shè)計工程師：未來便攜式產(chǎn)品會融合嗎？如何融合？融合哪些功能？如何應(yīng)對便攜式產(chǎn)品的電源管理挑戰(zhàn)？2008年7月17～18日，在深圳創(chuàng)意時代主辦的“PDPM2008——第四屆便攜式產(chǎn)品設(shè)計與電源管理技術(shù)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(nèi)外知名企業(yè)的專家發(fā)表了精彩演講，就便攜式產(chǎn)品設(shè)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(chǎn)品似乎正應(yīng)驗了這句話，“融合”是便攜式產(chǎn)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(yè)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(xiàn)出的多網(wǎng)絡(luò)和多功能特性，而隨著用戶對網(wǎng)絡(luò)化需求加劇，未來便攜式產(chǎn)品將是基于網(wǎng)絡(luò)的功能導(dǎo)向產(chǎn)品?！?


圖1：移動終端的邊界日益模糊，通信、消費、計算已經(jīng)在融合


圖2：移動終端呈現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)化和多功能的特點

童文霞表示In-Stat調(diào)查顯示：62.2％的PMP用戶希望有一個能支持游戲、音視頻、網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)。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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)，可以看出，支持無線上網(wǎng)是很多用戶需求的功能之一，她表示MID的出現(xiàn)正是順應(yīng)了這個需求。另外，數(shù)據(jù)顯示，截止2008年1月，中國移動互聯(lián)網(wǎng)活躍用戶數(shù)達到5040萬戶，增長速度超過26％，中國移動互聯(lián)網(wǎng)用戶滲透率雖然接近10％，但大多數(shù)是基于WAP/BREW上網(wǎng)方式。所以中國移動互聯(lián)大有潛力。


圖3：中國網(wǎng)民、移動電話用戶和移動互聯(lián)網(wǎng)用戶情況

還有，終端價值正在向傳送以及后臺服務(wù)轉(zhuǎn)移，所以，她提出了一個大膽的猜測：會不會有個大一統(tǒng)的終端出現(xiàn)？


圖4：大一統(tǒng)的終端會不會出現(xiàn)？

在對比了iphone的成功后，她預(yù)測，未來的便攜式終端將基于網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)百花齊放的格局。


圖5：便攜式產(chǎn)品以網(wǎng)絡(luò)為核心實現(xiàn)融合

對于她的大一統(tǒng)終端猜測，來自中國電子器材深圳有限公司的資深產(chǎn)品經(jīng)理曾雪峰表示：“大一統(tǒng)的產(chǎn)品如果只考慮功能融合而不考慮成本等會難有市場，現(xiàn)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(shè)計方案為主杭州愛浦多數(shù)碼技術(shù)有限公司技術(shù)總監(jiān)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(nèi)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(yīng)該是多樣化的市場，手機不一定吞并其他形式，但其他的產(chǎn)品也會不斷涌現(xiàn)，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(yīng)該會引領(lǐng)一些潮流。

 

深圳愛國者嵌入式系統(tǒng)科技有限公司CTO鄧國源表示一般電子產(chǎn)品的發(fā)展是先以功能融合為主，然后再根據(jù)用戶需要和成本進行適當?shù)牟眉簦@樣的產(chǎn)品才是用戶想要的。融合不能僅考慮功能和技術(shù)。

 

3M投影事業(yè)部經(jīng)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(chǎn)品成功就認定融合一定會是主流。iPhone的成功不但是設(shè)計上的成功，更有運營和商業(yè)模式的成功，所以是否開發(fā)融合的產(chǎn)品要根據(jù)每個公司的實際情況以及應(yīng)用環(huán)境來考慮?！?

 

懸疑二：小屏幕VS大屏幕？

 

消費者都希望在便攜式產(chǎn)品上有類似于TV或者PC上的體驗，但是便攜式產(chǎn)品的屏幕成為制約體驗的關(guān)鍵，因此，手機等便攜式產(chǎn)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(chǎn)品的屏幕大小超出了口袋的尺寸后，必然給便攜式產(chǎn)品的攜帶帶來不變，如何解決這個矛盾？以創(chuàng)新聞名的3M公司帶來了突破性的技術(shù)――3M微型光學引擎。3M投影事業(yè)部經(jīng)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(chǎn)品中，從而可以完美的地解決便攜式產(chǎn)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(shè)備誕生以來，其攝像頭像素提高了19倍，內(nèi)存增大了320倍，網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)品的顯示技術(shù)急需改進。尤其是發(fā)展3G以后，各種游戲、視頻更需要大的屏幕！”


圖7：便攜式產(chǎn)品各種指標的發(fā)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(xiàn)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(shè)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(shù)來應(yīng)對：以多層有機光學膜和塑料PBS技術(shù)解決了投影設(shè)備的體積和重量難題，以Lcos投影芯片以及色域濾波等技術(shù)解決了色飽和度問題，以高功率LED和LED集光技術(shù)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(shù)


圖10  可減小體積的塑料PBS技術(shù)

朱顧表示目前該投影可以達到VGA分辨率，3M正在開發(fā)支持WVGA的寬屏幕光學引擎，并強調(diào)3M非?？春迷摷夹g(shù)的前景，產(chǎn)品規(guī)劃已經(jīng)到2012年。在現(xiàn)場演示中，這個投影設(shè)備可以顯示各種圖片以及視頻等內(nèi)容，均有出色的表現(xiàn)，引起觀眾的極大興趣。愛國者的鄧國源表示愛國者已經(jīng)在和3M考慮將此功能集成到愛國者的便攜式產(chǎn)品中，一些工程師也表示，該產(chǎn)品可能會打破個人消費和商務(wù)應(yīng)用的界限，并有可能會引發(fā)新的應(yīng)用，例如和虛擬鍵盤投影結(jié)合，便可以創(chuàng)造出完美的應(yīng)用。


圖11：和虛擬鍵盤結(jié)合的投影設(shè)備

朱顧指出某調(diào)研公司的數(shù)據(jù)顯示，從2008年到2012年，手機投影設(shè)備年復(fù)合增長率將達到140％！出貨數(shù)量將從2008年的49萬暴增到1639萬個！可謂開創(chuàng)了一個新的藍海領(lǐng)域！


圖12:手機投影年復(fù)合增長率達到140％！

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(chǎn)業(yè)的推崇，但是專有操作系統(tǒng)的擁有者也攻擊linux有維護方面的漏洞。在便攜式產(chǎn)品的開發(fā)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(fā)的便攜式選定什么樣的OS一直是工程師關(guān)注的話題。對此，愛國者是CTO鄧國源表示：“愛國者經(jīng)過幾年的開發(fā)，已經(jīng)推出完全自主知識產(chǎn)權(quán)的基于Linux的軟件平臺。”“對于不需要上網(wǎng)的便攜式產(chǎn)品，Linux OS比較適用，但是如果你的產(chǎn)品要瀏覽網(wǎng)頁，則WinCE好一些，因為很多廠商針對WinCE做了優(yōu)化和認證，比如Freescale的iMAX31就針對WinCE進行了優(yōu)化，在瀏覽網(wǎng)頁時有一定的優(yōu)勢。”他強調(diào)?！癓inux的優(yōu)勢是你可以根據(jù)自己的需求進行優(yōu)化，靈活性大，而對WinCE等OS，要優(yōu)化則難度大點?！?


圖13： 愛國者的多媒體系統(tǒng)平臺軟件架構(gòu)

 

華開源恒科技有限公司南中國區(qū)銷售經(jīng)理周廬在介紹該公司開發(fā)的基于ADI  Blackfin BF547 @ 533MHz DSP的PMP方案時，則強調(diào)該方案采用的開源的uClinux操作系統(tǒng)，并指出由于uCLinux內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議，可以支持一些互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如可以支持Wi-Fi應(yīng)用等。

 

不過In-Stat的童文霞則指出操作系統(tǒng)的競爭，雖然目前是三足鼎立的局面，但當操作系統(tǒng)開放以后，將來會變成以應(yīng)用為王的時代，而操作系統(tǒng)的競爭會出現(xiàn)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(fā)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(fā)的T-MMB系統(tǒng)正式頒布為我國手機電視/移動多媒體國家標準。此結(jié)果公布后，產(chǎn)業(yè)嘩然，對TMMB質(zhì)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(wù)的贏家？在17日便攜式產(chǎn)品設(shè)計研討會上，似乎結(jié)果已經(jīng)明確：那就是CMMB將受到熱捧，便攜式終端產(chǎn)品主要制造商深圳愛國者嵌入式系統(tǒng)科技有限公司CTO鄧國源明確表示：“愛國者已經(jīng)開發(fā)出了支持CMMB和DMB-TH的移動電視解決方案，因為CMMB信號已經(jīng)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(jié)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(yè)務(wù)，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(shù)據(jù)廣播（例如股票信息、地區(qū)信息等）、電子業(yè)務(wù)指南、緊急廣播等，這樣，相對而言，CMMB有較清晰的業(yè)務(wù)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(jīng)開發(fā)出了相關(guān)的多媒體系統(tǒng)平臺，支持CMMB標準的終端產(chǎn)品也已經(jīng)面市，可以在奧運期間提供移動電視服務(wù)。


圖15  愛國者的多媒體系統(tǒng)平臺


圖16   愛國者開發(fā)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(shù)碼技術(shù)有限公司也展示了自己開發(fā)的基于ADI BlackfinDSP的BF52X系列的CMMB解決方案，該公司技術(shù)總監(jiān)陳晗斐透露該公司開發(fā)的 產(chǎn)品有雙模式CMMB移動電視棒、內(nèi)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(xiàn)PC電視功能，PMP 電視棒插入愛浦多PMP，即可實現(xiàn)PMP電視功能，內(nèi)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(xiàn)有PMP外殼無需改動，立即實現(xiàn)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(chǎn)品提供豐富體驗的源泉，對于豐富多彩的便攜式產(chǎn)品，電源管理技術(shù)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(shù)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(tǒng)應(yīng)用工程師鄭國青指出要支持便攜式產(chǎn)品多樣的功能，提高開關(guān)電源的效率是重點，他介紹了英飛凌最新的OptiMOS3產(chǎn)品，該產(chǎn)品采用獨特的溝道和封裝技術(shù)，將MOSFET的導(dǎo)通電阻降到全球最低的水平。


圖17  OptiMOSFET采用獨特的封裝技術(shù)

他指出，優(yōu)值系數(shù)FOM(以導(dǎo)通電阻乘以柵極電荷)是衡量MOSFET效率的關(guān)鍵參數(shù)，英飛凌MOSFET的FOM可以達到業(yè)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(quán)，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(dǎo)體的應(yīng)用工程師邢現(xiàn)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(shù)組高精度電源。


圖20  ST的PM6641專門針對UMPC等便攜式產(chǎn)品開發(fā)

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(diào)節(jié)，異相降壓開關(guān)電源；快速反應(yīng), 恒定頻率, 峰值電流?？刂?；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(shù)層面，來自TI的系統(tǒng)工程師孟祥浩介紹了TI在針對便攜式產(chǎn)品電源管理技術(shù)上的一些新成果。他指出經(jīng)過研究，TI發(fā)現(xiàn)背光消耗了便攜式產(chǎn)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(huán)境亮度的檢測功能――這樣可以節(jié)約功耗并提高閱讀舒適度。


圖21  環(huán)境光亮度檢測可以降低功耗

2、  動態(tài)亮度調(diào)節(jié)――就是根據(jù)通過圖象的不同來調(diào)整背光的亮度。假設(shè)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(diào)的圖片里，可以背光就要調(diào)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(tài)背光調(diào)節(jié)技術(shù)也可以降低功耗

可以通過如下電路實現(xiàn)上述功能。


圖23 具體實現(xiàn)電路

來自飛兆半導(dǎo)體公司的技術(shù)行銷經(jīng)理曹巍介紹了用在手機設(shè)計中的電平轉(zhuǎn)換器及串化/解串器技術(shù)，他認為該技術(shù)和以手機為代表的便攜式產(chǎn)品的電源效率和待機時間有很大的關(guān)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(jīng)常有超標的現(xiàn)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(zhuǎn)換器，可以將兩種不同邏輯的電壓的高或低統(tǒng)一起來，防止系統(tǒng)產(chǎn)生漏電。


圖24  電平轉(zhuǎn)換應(yīng)用實例

另一類就是針對高速傳輸?shù)拇?解串器，它的作用是把并行的數(shù)據(jù)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(yīng)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(jié)鋰電池保護的解決方案，他指出目前目前對于多節(jié)鋰電的電路保護一般是采用單芯片和集聯(lián)方式兩種。單芯片就是用一顆芯片來對應(yīng)所有的電芯，這種方式的好處是構(gòu)成很簡單，但它有一個致命的缺點就是對應(yīng)的電池的數(shù)目不夠靈活，而集聯(lián)方式則造成了外圍電路過于復(fù)雜。


圖26 目前的電池保護示例

他指出精工提出的多節(jié)鋰電的保護方案S-8204綜合了上述保護的優(yōu)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