由于出現了如此規模有待開(kāi)拓的市場(chǎng)，設備制造商不斷尋找能夠以合理價(jià)格為目標市場(chǎng)提供新一代“殺手”級設備的半導體解決方案。供應商使用能夠充分滿(mǎn)足消費者對處理、功耗以及連接等設備期望的芯片積極響應這一需求。移動(dòng)設備的電路板上密布著(zhù)這些微小的奇跡，它們是消費者心儀設備中的大腦，每個(gè)芯片的設計都具有獨特目的。下面我們探討推動(dòng)當前及未來(lái)移動(dòng)芯片設計發(fā)展的幾大趨勢。
趨勢一：采用分立式處理器實(shí)現真正的差異化
在移動(dòng)市場(chǎng)上沒(méi)有“一體化”解決方案，每個(gè)用戶(hù)都希望獲得可滿(mǎn)足其個(gè)人需求的設備。真正的移動(dòng)設備差異化取決于運行在應用處理器上的軟件，其可定義最終產(chǎn)品。應用處理器與調制解調器可密切配合，共同實(shí)現精彩的用戶(hù)體驗、功能與應用。調制解調器可從天線(xiàn)接收信號和／或數據，將數據轉換成可用的格式，然后發(fā)送至應用處理器。應用處理器有助于實(shí)現最終用戶(hù)體驗，將調制解調器數據用作實(shí)現諸如高清 1080p 視頻解碼、用戶(hù)界面圖形渲染以及堪比 PC 的因特網(wǎng)瀏覽等各種體驗所需的數據。調制解調器與應用處理器分別處于不同芯片上的分立式應用處理器解決方案可幫助移動(dòng)設備制造商快速高效地擴展軟件，實(shí)現可充分滿(mǎn)足各種市場(chǎng)需要的獨特功能。相比之下，將調制解調器與應用處理器整合在統一封裝中的集成解決方案往往需要在創(chuàng )新和上市時(shí)間方面做出妥協(xié)和犧牲。
將調制解調器和應用處理器功能分開(kāi)的原因有很多，包括各代調制解調器與應用處理器之間的技術(shù)發(fā)展速度與上市進(jìn)程。由于處理器設計與移動(dòng)設備 PCB 設計已變得更加便捷，目前分立式應用處理器的上市時(shí)間比集成調制解調器／應用處理器設計方案的上市時(shí)間要快 6 至 12 個(gè)月。實(shí)際上，與集成解決方案相比，獨立“瘦調制解調器”可以更加便捷的加速創(chuàng )新產(chǎn)品上市進(jìn)程。此外，由于創(chuàng )新的速度之間也存在著(zhù)巨大差異，故使用獨立解決方案能夠更高效地在不同版本之間轉換。
除了時(shí)間上的差異外，分立式應用處理器還具有開(kāi)發(fā)與設計方面的優(yōu)勢。例如，分立式處理器可實(shí)現開(kāi)源社區，為設備制造商帶來(lái)協(xié)作軟件開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢。此外，它們還可進(jìn)一步改進(jìn)語(yǔ)音路徑，實(shí)現最新特性與更高的語(yǔ)音質(zhì)量。
趨勢二：高級處理器功能成為最新現實(shí)
應用處理器既可確保眼下更快、更具創(chuàng )新性的設計，又能支持未來(lái)的擴展投資。此外，它們還代表著(zhù)整個(gè)移動(dòng)產(chǎn)品領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢：讓每款產(chǎn)品都成為低功耗與高性能的完美結合，而不是舍此逐彼。簡(jiǎn)而言之，移動(dòng)設備如果電池容易耗盡，重量／尺寸與電池尺寸存在嚴重沖突，就不是好產(chǎn)品。同樣，產(chǎn)品差異化要求在產(chǎn)品系列中預留充足的性能空間。將分立式應用處理器用作設計核心，制造商可高度靈活地滿(mǎn)足各類(lèi)產(chǎn)品的功耗與性能需求。
功耗與性能的最佳平衡不斷掀起便攜式體驗的變革，而新一代應用處理器將很快實(shí)現諸如非接觸手勢、3D 高清視頻以及影像等特性。人機互動(dòng) (HDI) 帶來(lái)的全新移動(dòng)操作還將徹底改變消費者與設備以及與外部世界的連接方式。HDI 是一系列能夠以自然直觀(guān)的方式改進(jìn)人與移動(dòng)設備互動(dòng)途徑的技術(shù)。比如，標準 2D 攝像機將跟蹤和識別設備上的身體動(dòng)作與手勢，通過(guò)手勢將觸摸指令轉換為非接觸互動(dòng)。
憑借強大的處理能力，立體視頻與影像的增強功能還將改變我們采集和觀(guān)賞內容的方式。日常 2D 影像將轉換為互動(dòng) 3D 高清記憶。通過(guò)將移動(dòng)內容投影在任何平面之上，信息共享將從一對一體驗轉變?yōu)橐粚Χ囿w驗，而傳統電話(huà)將通過(guò)面部、標識以及物體識別轉變成為數據中心。未來(lái)的應用處理器能夠將這些功能從單純的設計構想轉換成為真實(shí)體驗，改變用戶(hù)“移動(dòng)”生活的方式。
趨勢三：整合連接技術(shù)可實(shí)現對外界的強大連接性能
與消費者所要求的低功耗、高性能類(lèi)似，移動(dòng)設備的連接功能也正在成為熱點(diǎn)。藍牙、GPS、FM 無(wú)線(xiàn)電以及移動(dòng)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)可提供更豐富的信息以及更廣泛的連接，從而提高移動(dòng)設備的實(shí)用性。與應用處理器一樣，這些連接技術(shù)必須在不縮短電池使用壽命，降低蜂窩服務(wù)質(zhì)量或不降低性能的同時(shí)，以合理的價(jià)格提供穩健的功能。
但是在移動(dòng)世界的另一方面，連接技術(shù)的分立式方法不能與分立式應用處理器的分立式方法相提并論。實(shí)際上，將一項或多項移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電技術(shù)集成在統一芯片上的整合連接解決方案可在滿(mǎn)足消費者和制造商需求方面繼續體現其價(jià)值。多無(wú)線(xiàn)電整合解決方案不但可節省空間，最大限度地降低功耗，而且還可精簡(jiǎn)手機的材料清單，從而可節省系統成本，簡(jiǎn)化制造工藝。當前的整合解決方案可實(shí)現優(yōu)異的連接性能，而新一代芯片可將多達4 項技術(shù)融合在統一裸片上，進(jìn)一步提高功能性。采用多個(gè)連接點(diǎn)，多任務(wù)處理，共享與整體通信都可達到全新高度。
在整合解決方案的設計中，還使用到各種功耗降低特性，包括提供通信流管理的完整處理器，能夠根據相應連接技術(shù)處理整個(gè)通信負載。除了在需要與較大型系統通信時(shí)，這些器件可在無(wú)需主機處理器干預的情況下工作。因此，在整合解決方案處理通信任務(wù)時(shí)，手機主機處理器及其它功能可進(jìn)入低功耗模式，從而可節省電源，延長(cháng)兩次充電之間的電池使用壽命。
雖然整合解決方案有極高的價(jià)值，但它的發(fā)展歷程對半導體工程師而言并非一帆風(fēng)順。藍牙、GPS、WLAN 以及 FM 解決方案都要求不同的傳輸及接收技術(shù)。將一個(gè)或多個(gè)這些功能添加到器件中，需要收集來(lái)自乘法 RF 功能的并行通信。不同 RF 技術(shù)之間的信號干擾，尤其是都使用 2.4GHz 頻帶的藍牙及 WLAN 技術(shù)，可能也會(huì )導致用戶(hù)使用困難，降低呼叫可靠性，甚至出現掉線(xiàn)等。出于對這些因素和其它因素的考慮，提供商創(chuàng )建可使多種通信任務(wù)的 RF 連接能夠在統一硅芯片上成功運行的器件時(shí)面臨著(zhù)諸多難題。在不同技術(shù)間共享相同的天線(xiàn)加劇了這些沖突，提升了對增強型設計的需求。
移動(dòng)新篇章已經(jīng)揭幕
幾年前，提到“移動(dòng)”，就讓人想起手機或者智能手機。今天，“移動(dòng)”技術(shù)已經(jīng)觸及大量產(chǎn)品，而這些產(chǎn)品通常以某種形式在使用著(zhù)這些應用處理器和連接技術(shù)。在新興市場(chǎng)中，高靈活設計的重要性日漸凸顯，而通過(guò)將相同技術(shù)重復用于新市場(chǎng)的方法，也最大程度地滿(mǎn)足了對多功能性的需求。以新興電子書(shū)產(chǎn)品為例。制造商通過(guò)平臺級集成重復使用移動(dòng)技術(shù)及軟件來(lái)構建這一全新領(lǐng)域。
目前這一代電子書(shū)使用基于 ARM7 或 ARM9 的、相對較小的處理器，這兩款處理器正在被基于 ARM Cortex-A8 的處理器取代。新一代電子書(shū)需要采用 ARM Cortex-A8 處理器，消費者需要更多特性、更理想的閱讀體驗（如更快地翻頁(yè)等）、更大的屏幕（12 英寸及以上）以及更高的性能（更快的 PDF 文檔打開(kāi)與查閱）。同樣，在“不久”的將來(lái)，ARM 雙通道 Cortex-A9 SMP 處理器就會(huì )進(jìn)入電子書(shū)領(lǐng)域，其不但支持更大的彩色電子紙張／彩色 TFT LCD 顯示屏，而且還可實(shí)現高度互動(dòng)、特性豐富的電子書(shū)內容，包括嵌入式 3D 動(dòng)畫(huà)和 720p/1080p 高清視頻。Cortex-A8 與 Cortex-A9 處理器是移動(dòng)行業(yè)的常青樹(shù)，可為那些正在尋找實(shí)現電子書(shū)設計更便捷途徑的制造商開(kāi)辟出一條坦蕩通途。前代移動(dòng)處理器及連接技術(shù)的衍生產(chǎn)品可大幅降低電子書(shū)的制造成本，而經(jīng)驗豐富的移動(dòng)廠(chǎng)商的全面優(yōu)化型解決方案則是走向成功的重要工具。
憑借分立式應用處理器、高穩健連接選項以及電源管理技術(shù)等實(shí)現的強大性能，我們正在翻開(kāi)電子書(shū)產(chǎn)品的新篇章，同時(shí)翻開(kāi)的還有其它尚處于構想階段的移動(dòng)設備的新篇章。有堅實(shí)的移動(dòng)技術(shù)基礎，有熱情四溢的消費者，它們必將擁有燦爛輝煌的明天。
燦爛輝煌的明天
設計從功能手機到智能手機以及電子書(shū)的移動(dòng)設備時(shí)，需要深入理解用戶(hù)期望與體驗。在希望移動(dòng)設備支持的應用類(lèi)型方面，消費者的要求正在日益提升。因此，能夠便捷更新產(chǎn)品，滿(mǎn)足更高的期望，就是邁向成功的關(guān)鍵所在。
移動(dòng)設備電路板上布滿(mǎn)微小的芯片，這些芯片發(fā)揮著(zhù)大腦中樞的，而且每個(gè)芯片都有獨到的設計目的。包括分立式應用處理器與整合連接解決方案在內的重要組件可使移動(dòng)設備的各個(gè)部分協(xié)調運行。成功實(shí)施未來(lái)設計，將需要高級硅芯片與無(wú)線(xiàn)技術(shù)。只有優(yōu)中選優(yōu)，才能繼續構建甚至更高個(gè)人體驗以及外部世界連接性……。移動(dòng)技術(shù)將在未來(lái)數代人中擁有美好的前景！
《電子工程專(zhuān)輯》
