搭建理想的手机芯片平台

近日，我们访问了几家为手机产品设计提供芯片平台的厂商，并且围绕一些关键话题了解到了他们的一些看法，相信这些观点具有一定的代表性，我们也希望您能从中受到些许启发。 　　　　　　 　　　　　 　　　　　　　 　　[b]一、手机芯片平台的关键要素 [/b]　　未来的手机设计可能需要具备更高的带宽、更强的处理能力、更大的存储、更高的安全性和更加灵活丰富的应用，作为手机芯片供应商，应该制定怎样的平台化解决方案？哪些方面的能力对于手机芯片平台来说最为重要？ 　　杰尔：手机芯片组开发最重要的因素实际上取决于产品的细分领域。对于中档的特色电话与智能电话等市场而言，我们认为基于杰尔 Vision Mobile Handset架构构建的解决方案将能够实现可靠的高性能解决方案。作为芯片组解决方案供应商，我们的重中之重是要确保电话通话与数据传输具有完全的可靠性。Vision架构将数字基带的通信与应用处理领域相分离，这样X115 处理器就能全面负责执行其特定的功能。在数字基带中，通信处理器作为系统的主控制器，不管运行哪些应用都能确保通信链路畅通。 　　作为芯片组解决方案供应商，我们的重中之重是要确保电话通话与数据传输具有完全的可靠性。 　　飞利浦半导体：未来的平台化解决方案需要支持各种先进的多媒体功能，随着MP3功能不断集成到手机中并获得用户的广泛欢迎，要帮助手机生产商在市场上占据一席之地，毫无疑问手机芯片平台中必须整合MP3功能。同时，手机还需要具备近距离无线通信（NFC）等先进的连接功能，并且要随着应用的扩展而不断升级。NFC是飞利浦和索尼共同开发的，它是一种无线连接技术，与现有非接触智能卡技术兼容，目前得到越来越多主要厂商的支持。 　　ARM：手机平台化要向三个方向努力：A、V、C。A是Audio，V是Video，C是Connectivity ，就是可连性。对于Audio来说，市场提出的要求越来越高，MP3、iTUNE等功能将变得必不可少。同时，Video的精度也需要越来越高，从30万像素到300万像素，再过些时间500万像素就会成为大众化配置。而且Video不仅限于图像，还要对其他像MPEG4等视频应用提供支持。Connectivity可能会涉及蓝牙、Wi-Fi、Zigbee等等。手机芯片平台化的概念并不只是硬件的平台化，还包括软件的平台化。另外，运营商还会要求手机平台具有很好的DRM和安全特性。 　　[b]二、对基带与应用模块的考量 [/b]　　怎样能使手机芯片平台的基带模块和应用模块都能最大程度地发挥各自的作用？ 　　在基带和应用模块中，如果采用通用的DSP，虽然带来了很高的性能，但同时也带来很高的功耗和成本，怎样才能更加充分地调动通用DSP的功能并降低使用通用DSP的成本？ 　　杰尔：要想率先在市场上推出基于新载体技术的解决方案，最好的做法就是将独立的通信引擎与应用处理器加以结合。对于要求高性能应用处理的PDA 电话，也要采用这种技术方法。至于中端电话，我们认为集成性的解决方案能够将通信处理器、应用处理器以及外设进行智能整合，从而实现性能、尺寸及成本全方位优化的最佳解决方案。对于低端或基础型手机而言，最好为通信与有限的应用功能采用同一处理器。 　　我们为自己的专有 DSP 架构进行了大量投资，确保它能够实现低功耗，还将 DSP 与 ARM 核的功能进行了细分，让 DSP 专门处理嵌入式应用，这样一来使处理效率大大提高；我们同时对代码进行了优化，以尽可能减少外部存储器传输，并且还最大程度地减少了处理所需的内部存储量。 　　在Application方面，如果是要实现Audio和Video，没有必要非使用通用DSP，可以专门用模块加上ARM来实现，对于各种应用功能，指定这些模块进行分布式的处理。 　　ARM：像现在的智能手机，Baseband里可能是一个ARM7加一个DSP，在Application模块里，可能是DSP加ARM9。到了3G之后，对Baseband的要求更高，ARM7可能不够，需要ARM9加DSP。Application里，AVC更加复杂，很可能是ARM11加DSP。这样，两个模块中一共可能有2个DSP和2个ARM，带来的功耗很高，开发费用也很高。有的芯片厂商想，是不是可以采用ARM核就能代替DSP，还有些公司想，如果DSP足够强，能否就不需要ARM了。 　　在Application方面，如果是要实现Audio和Video，没有必要非使用通用DSP，可以专门用模块加上ARM来实现，对于各种应用功能，指定这些模块进行分布式的处理。 　　[b]三、应用功能的扩展及实现方式 [/b]　　对于数码相机、Wi-Fi、MP3、MPEG4等应用功能，在决定将其集成到手机平台中的时候怎样进行合理的选择？ 　　这些应用功能上的扩展对手机的存储性能会有怎样的要求？ 　　杰尔：从一开始我们就在芯片平台中预先设计了外设接口，可根据市场需要添加新的功能。随着 IP 与有关标准的普及，我们在基础器件上集成了核心功能。例如，X115 芯片组解决方案可提供针对CD 音质播放、影院品质视频以及200万像素摄像等功能的扩展。 　　手机如采用HDD，这从用户的角度来说具有一定吸引力，但它会影响整个设备的电池使用寿命。 此外，运营商或OEM 厂商通常不会将安全数据卡 (Secure Data Card) 等外部存储设备作为配套设备随电话一起提供。 　　飞利浦半导体：我们的手机平台目前可集成数码相机、3D加速、MP3、MP4、蓝牙、Wi-Fi甚至Wi-Max等所有这些应用功能，如何选择合理的功能要根据市场的需求来判断。 　　目前市场上存在着MMC等各种类型的存储卡，并且呈现出存储卡尺寸越来越小、存储功能越来越强大的趋势。闪存存储的成本较低，并具有小巧尺寸的优势，在市场上占相对优势，但它的存储容量仅为5GB到8GB，HDD的容量相当大，可达10GB到20GB，但其较高的成本和较大的尺寸也成为用户考虑的因素。 　　ARM：首先应该有一个公用平台，把最常用的功能或模块做进去，比如数码相机、MP3等。对于其他的扩展功能，可以通过SDIO标准实现。当需要某种应用功能的时候，用户只要插一个相应的SD卡进去就可以实现。 　　对于存储的问题，我觉得今后到不必担心。当手机需要存放或调用某些数据资源的时候，可以通过接入Wi-Fi或WiMAX网络借助局域或城域设备的存储能力。 　　[b]四、手机与其他设备间的互通 [/b]　　目前有很多应用将手机与其他消费电子产品进行互通，比如用手机控制其他设备的操作，或是在手机与其他数字设备（PC、STB、影碟机）之间进行数据传输，公司最看好的是哪种互通技术？ 　　飞利浦半导体：要实现手机与其他消费电子产品间的互联互通，NFC技术不失为一种理想的连接技术。只要将NFC手机与具备NFC功能的个人电脑或电视并排放在一起，它们就会自动实现互联，用户就能够轻松地传输数字图像或其他数据。 　　ARM：针对移动支付方面的应用，我们认为NFC与红外和短信方式相比具有非常明显的优势。如果是和数码家电之间传输数据，我们认为Wi-Fi和USB-OTG都是十分关键的技术，尤其是USB还可以作为很好的充电方式。 　　[b]五、ULC手机对芯片平台的要求 [/b]　　如果要实现超低成本的手机产品，从芯片平台方面需要进行哪些调整与选择？ 　　杰尔：降低手机 BOM （材料清单）的途径之一就是提高芯片的集成度。我们努力将成本较高的模拟电路实现了更高程度的集成。此外，我们还采用智能分类技术，针对相似类型的电路采用最适合的硅片工艺技术，从而保持较低成本。我们将模拟与数字电路系统相区分，让数字电路随着工艺技术发展不断减小，这比在同一硅片上集成所有电路的成本要低。如果我们非要硬着头皮实现单芯片，那么整个芯片的成本会相当高，根本就不存在一种能让数字与模拟电路系统都受益（既节约成本又提高性能）的最佳工艺技术。随着硅片尺寸不断缩小，我们更要认清这一点。 　　飞利浦半导体：我们推出了集成性的GSM协议栈和DSP算法，可以实现可靠的设计和小巧的存储尺寸，从而节省存储成本。其次，我们的超低功耗技术能帮助手机生产商减少相应的电池成本。 　　ARM：业内一些公司尽可能地把模拟和数字部分集成在一个芯片里，这对工艺要求很高，挑战很大。我们更多考虑的是在软件方面降低成本。一方面，通过提升软件的代码密度降低存储资源的占用，同时另一方面要对软件进行更多的复用而不是再次开发。 [b]　　　　　　　　　　　　　　　最新手机开发平台一览 [/b]　　[b]杰尔X115多媒体终端芯片组 [/b] 　　杰尔系统(Agere)针对主流 EDGE 功能电话及智能手机推出新的 Vision X115 芯片组解决方案，其基于杰尔 Vision 移动手持终端架构及 OptiVerse软件框架。X115 可支持Microsoft Windows Mobile 5.0、SymbianOS和 Linux。 凭借 X115，手持终端制造商能够提供对 H.263、MPEG-4 以及 H.264 等标准的支持，并可以采用 MP3、AAC、aacPlus以及增强型 aacPlus文件格式播放音频。 　　X115 是由模拟基带与数字基带组成的双芯片 GPRS/EDGE 解决方案。模拟基带包括完整的电源管理解决方案以执行模拟基带处理、音频合成与转换。数字基带拥有三个处理器内核 ——用于通信的 ARM7TDMI-S内核、用于应用的 ARM926EJ-S 内核以及用于物理层与音频信号处理的杰尔 DSP16000 内核。通过在数字基带中分离通信与应用处理域，Vision 架构使 X115 的各处理器都能完全专注于特定功能的执行。在数字基带中，通信处理器可用作系统的主控制器，保持通信链接的畅通。 　　为了进一步完善 X115 解决方案，平台中也融合了 OptiVerse 软件框架，包含可重复使用的标准化应用编程接口 (API)，可以轻松利用解决方案中的基本通信与应用功能。这些接口能够显著简化诸如音频与视频等可定制多媒体应用的开发过程。与硬件分区类似，OptiVerse 软件采用精确定义的接口，使通信与应用功能相分离。 [b]　　Silicon Laboratories单芯片GSM/GPRS手机 　　Silicon Laboratories 公司推出了AeroFONE Si4905 0.13mm单芯片平台，全面集成了入门级手机设计所需的主要模块：1. Aero II RF 收发器 - 适合GSM 850、E-GSM 900、DCS 1800 和PCS 1900四频带运行，集成了DCXO（数控晶振）， 避免了在外部添加VC-TCXO而带来的高昂成本；2.采用ARM9E 微处理器和Ceva Teak DSP 双核结构; 3.GSM/GPRS 数字基带子系统; 4. HR/FR/EFR/AMR 声音合成数字音频子系统 ; 5.电源管理单元(PMU) - 电池充电电路和用于内部和外部子系统的集成LDO。 　　除了集成硬件模块之外，AeroFONE 单芯片在软件方面也提供了充分的灵活性，其具有的基础系统体系结构可以适应多种软件协议栈、操作系统和应用框架，使手机开发商可以选择利用现有的软件基础结构或者挑选经过 Silicon Laboratories 及其合作伙伴（包括 TTPCom、CCww和Stackcom ）验证的协议栈和应用软件框架。 [b]　　TTPCom AJAR手机应用平台 [/b]　　TTPCom的AJAR平台由应用框架、开发与测试应用和用户界面等一系列工具以及专门的应用程序所组成，可以覆盖从低端到高端多媒体全系列手机。为了节省用户的开发时间，很多应用模块可以预先集成到AJAR平台中，包括Java、MMS、email、WAP2.0、数码相机、嵌入式和可下载游戏、和弦或音乐铃声、可变矢量图形、保密和下载、DRM、同步、视频电话、FOTA升级、语音识别和多媒体内容等。AJAR平台中的Dzigner Pro是进行快速深层次用户界面定制的设计工具，可以满足运营商的品牌需求。平台用户可以通过使用这一工具提供例如动画、透明和3D渲染等效果。 AJAR平台可以移植到现有的多种协议栈上，也能运行在独立的应用处理器上面，其在不同调制解调器和硬件配置之间的移植通过MAPAL接口实现。 [/b]