便携式设备发展的新思路

便携式存储技术--更大容量、更快效率是主旋律

　　存储技术也是便携式技术中的一个重要分支，容量巨大，轻便小巧的存储设备将使便携式设备携带更方便，也使用户体验到更多精彩内容。因此，便携式设备的存储技术的发展也是惊人的。目前，便携式设备主要采用基于微型硬盘的存储和基于闪存的存储方式，这两种存储技术各有优缺点，所以将在一段时间内共存。

　　Agere杰尔系统存储事业部策略分析师Jeff Janukowicz表示："存储市场一直保持了高速增长，预计到2008年以前，消费电子产品中的存储设备的年增长率达到了42%。不断提升的存储需求意味着要不断提高存储容量，1英寸硬盘相比闪存的优势更低每Gb存储成本，由于基于不同的应用，在移动消费领域，1英寸的微型硬盘将和闪存共存。"

　　不过，虽然CCID预测未来在便携式音频播放器领域，基于闪存的存储方式将占主导。但微型硬盘和闪存的竞争将继续演进，Jeff表示："微型硬盘制造商目前关注的重点是通过提升信噪比来提高性能、通过采用低漏工艺技术(low-leakage)来降低功耗、通过采用IP复用和提升集成度来降低成本、通过降低工作温度来提高支持恶劣工作环境的能力等。"

　　他表示今年2月Agere已经推出了针对1.8英寸、1英寸、0.85英寸大小微型存储的驱动芯片组，该芯片组包括前置放大器、马达控制器、硬盘控制器等，其读出和写入的速度达到了每秒350Mb。

　　东芝公司同时提供微型硬盘和闪存芯片，东芝电子亚洲有限公司总经理潘润湛表示："便携式设备终端消费者不断追求更大的容量，虽然有时容量大到他们难以管理的地步，但他们对容量仍孜孜以求。比如，有的MP3容量高达20G，可以存储数千首歌曲，消费者怎么能听这么多歌曲？"

　　他表示东芝公司会考虑在微型硬盘和NAND 闪存之前做好平衡。虽然我们相信NAND闪存的需求会超过微型硬盘，但在大容量和成本方面，微型硬盘仍有优势。不过闪存的优势也很明显，就是功耗低和无噪声。他强调东芝不断开发针对NAND闪存的先进工艺技术，目前采用的是70nm工艺，未来将采用60nm工艺技术。在封装上也从SLC向MLC转移。

　　他表示东芝也积极开发外部存储卡，如SD卡、mini-SD卡、微型SD卡等。他指出由于有些便携式设备制造商不希望自己制造的设备有大的存储装置-因为这样有可能增加成本影响销售，所以他们的设备带有支持外部存储卡的接口，而用户也愿意给便携式设备购置自己喜欢的存储装置，所以这个市场潜力巨大，一个便携式设备可能配有多个外部存储卡装置。

　　电源管理-节约库仑的艺术

　　电源管理是便携式设备不可忽视的重点，便携式设备电源管理的目标是降低便携式设备的用电量，尽可能延长电池的使用寿命。在这方面，便携式设备处理器供应商和电源器件供应商都在积极探索更有效的电源管理技术。

　　ARM的智能能源管理（Intelligent Energy Manager）技术通过与操作系统和应用程序的合作，能够根据需要动态地调整CPU性能，从而实现对能源的智能管理，显著地降低了便携式设备在使用过程中的功耗问题。

　　飞思卡尔的i.MX21应用处理器即使在进行多重作业时，也可以延长电池的使用寿命。这要得益于飞思卡尔的Smart Speed技术――它意味着用户能在电池耗尽之前完成所有工作。

　　在i.MX31/31L中飞思卡尔采用了更高级电源管理工艺技术，例如：自动动态电压和频率变换（DVFS）、动态处理温度补偿（DPTC）、有源偏移（Active well-bias）和电源闸控。

　　Intel的PXA27x则加入了wireless MMX技术和SpeedStep动态电源管理技术，不但大大增强了PXA270的媒体处理能力，而且极大降低了系统功耗，延长PMP产品的电池寿命。

　　除了通过处理器降低功耗外，降低其他元器件的功耗也是必须的。凌特公司电源产品部产品市场经理Tony Armstrong指出数码相机、MP3 播放器、GPS 接收器和PDA 等便携式产品大都通过AC适配器、USB 线或锂离子电池提供电源。在这些电源之间的电源轨控制是一个很大的技术挑战。直到最近，设计师还是通过分别采用多个 MOSFET、运算放大器等实现这个功能，但同时却需要面对热插入及巨大的浪涌电流等问题，而这将引起很大的系统问题。

　　他表示大部分以电池供电的便携产品采用专用集成电路（ASIC）来解决电池充电、电源路径控制、提供多路供电以及实现如真正输出断接和精确USB电流限制等保护功能。采用这种方法的原因显而易见，因为这样用一个器件就可以满足所有电源管理需求。可惜的是，这种方法同样有缺点。首先，ASIC是通过特定晶圆制造工艺而制造，因此难以为各项功能实现性能最优化。其次，ASIC的定义和开发周期通常很长，在要求设计周期短且动态变化快的今天，这一问题变得越来越重要。从概念到出货，电源管理ASIC往往需要用上一年半时间。而在此期间，某一产品的设计需求可能已经变化了三次了。

　　随着便携式设备处理器工作电压不断降低，电源管理也面临新的挑战。Tony Armstrong指出亚微米的CMOS制造工艺，把CPU 和 DSP 电压降至 1V 以下。这要求新一代电源转换集成电路的电压输入必须很低，而且提供的输出电压也要低于 1V，同时还要具有相适应的输出电流、高转换效率、低噪声及扁平紧凑的引脚。随着 DSP 核心电压降至 1V 甚至更低，更需要以低电压提供电源。

　　除了在处理器方面进行有效降低功耗外，便携式设备的显示方面的节电潜力尤其不能被忽视。目前，多数便携式设备开始采用TFT LCD来显示显示用户所需的不同类型信息和数据。制造商所面对的挑战是确保用户能在各种环境下从显示屏上阅读到信息。为了实现这个目标，他们必须为彩色 LCD 提供适量的背光。背光通常由白光发光二极管（LED）产生。同样，这也要求用一种紧凑、有效和低噪声方式为这些 LED供电。

不过，电源管理在采用新技术的同时也带来了新的问题，这是便携式开发人员要引起注意的。例如目前许多新型的电池供电型便携式设备用开关电源取代了线性稳压器，从而延长电池寿命。不过，这也引发了新的设计问题，因为蜂窝手机有噪声敏感的无线电路和板上敏感的 RF 接收器。噪声发生器（开关电源）和噪声敏感电路的结合可能会产生干扰。

　　传统的解决方案是将噪声发生电路和噪声敏感电路分离开来。但由于目前的便携式设备多将所有部件紧密封装，所以这种方法已经不可行。采用屏蔽方法则无论在成本上还是体积上都行不通，传统的开关电源是将噪声能量集中到窄带谐波中。然而，一旦其中一个谐波与敏感频率相一致（例如，接收器中频频带）就可能导致干扰。

　　凌特的Tony Armstrong指出已经成功实施的一个技术是通过扩展工作频谱使开关频率能通过伪随机数（PRN）序列进行调制，从而去除窄带谐波。凌特的LTC3251可在芯片上可实现扩频操作。

　　便携式设备的电源管理还涉及存储、软件的操作和漏电的控制等多个因素，都需要设计师仔细考虑。