大同时代的便携产品个性设计启示

当充斥了国内手机市场的所谓"山寨机"走向大屏幕、立体声功放、触摸控制，甚至GPS导航和手机电视的时候，"山寨机"和"品牌机"之间的同质化现象越来越严重。手机仅仅是便携产品市场的一个缩影，MP3、PMP以及PND等产品市场全部陷入了同质竞争导致的惨烈价格战中。想要迈出低价竞争的泥潭，用技术创新支撑起差异化竞争或许是唯一行之有效的途径。从对一些便携产品芯片设计公司的采访中我们也发现，无论是在提高产品性能、降低功耗或者是功能创新方面提升的空间依然很大。

集成DSP的音频CODEC
　　
便携产品市场的一个普遍现象是同质化的产品迫使厂商在市场上大打价格战，价格下降又以牺牲品质为代价。另外，便携产品正面临着质量/功能与功耗相互妥协的难题，其中，音频处理的质量同样难逃电池使用寿命的制肘。
　　
当前音乐手机市场实现产品差异化竞争的重要手段是3D环绕音响，但是受手机大小所限，通过简单添加扬声器的方法并不能实现立体声效果。有些立体声音乐手机甚至采用了6声道喇叭，但并不能达到立体声效果，这是因为两个扬声器距离比较近，通常两个扬声器间距为30公分才能达到立体声效果。
　　
TI中国区高性能模拟产品业务开发经理张洪为解释说， 如果此时运行一些立体声均衡的算法就可以轻而易举的实现这一效果，但是在应用处理器中运行这种算法会使得工作量浩大，或需要专人监督该算法。因此可以在音频CODEC的设计上添加一个小型的DSP，从而允许手机在应用处理器上释放MIPS的同时运行复杂的算法。例如，TI在最新推出的TLV320AIC3x系列的音频CODEC里集成了一个110MIPS的miniDSP。
　　
在CODEC中内置DSP的优势是可以在DSP的算法中添加一个完整的算法库用以优化音频性能，例如回音消除、立体声均衡器、动态压缩范围、低音增强和响度补偿等等。为了对抗噪音，可以配合动态范围压缩的立体声放大器，把小信号放大，大信号缩小，抵抗噪声的干扰，使平均响度更小。典型的应用是噪音很大的汽车导航，为了导航清晰设计人员通常会加大GPS导航设备的立体声功率到1W或者2W，有些大尺寸的GPS功率甚至达到了3W～5W，这是便携设备负担不起的。
　　
针对功耗问题，可以模仿处理器的功耗设计采用不同的工作模式，允许设计人员在低功耗和信噪比之间进行权衡，例如TI的PowerTune技术。PowerTune首先通过处理器预先准确了解需要播放的音频的信噪比，例如设定立体声铃声的功耗为优先，而把播放英语学习资料设定成最低功耗模式。采用PowerTune技术的CODECTLV320AIC3254可以将立体声回访中的任何使用模式下的功耗优化为2.4 mW，播放100dB信噪比的高保真音乐时功耗为5.1 mW。

图1集成miniDSP的低功耗音频CODEC
　　
便携投影迈步走出概念时代
　　
在提高音频品质的同时，业界也在寻求便携产品的视觉突破。11月3日，国内最大的手机设计公司闻泰宣布和台湾LCD驱动芯片厂商奇景合作将在大陆市场推广LCoS（硅基液晶）投影手机。联想到TI 在今年2月西班牙的巴塞罗纳举办Mobile World Congress 2008上展示的可以集成在各种移动设备上的微型投影芯片，可以看出由于手机屏幕尺寸有限，手机投影的意义在于突破了手机屏幕窄小的限制体验，使非私密信息有了更好的体验、分享和展示的途径。

图2 盛泰推出的CKING投影手机采用红蝶科技的LCoS投影模块
　　
其实，已经有许多公司早已着手进行微型投影机关键芯片的研发，除了TI和一些LCD驱动芯片设计公司外，还有诸如Djin Display，Micro Precision，Microvision，Upstream Engineering等专注显示和光学技术的公司都已经在微型反射镜片MEMS开发方面取得了研发成果。而诺基亚、摩托罗拉、三星、佳能等手机和投影仪制造商也相继开发出几毫米厚和几厘米大小的微型投影组件。而在今年的天津手机展上，国内的盛泰科技也在光学器件和光学模组制造商红蝶科技的支持下推出号称全球首款的投影手机。

图3 TI用于便携式投影仪的DLP芯片
　　
在手机投影的数码成像处理技术方面，TI独立开发的DLP（数字光学处理器）技术已经在投影显示市场得到了验证，占据超过这一市场30%的份额。它的核心是数字微镜器件（DMD），有几百万个精微镜面组成，起到光开关的作用。每一个镜面都能前后翻动（开启或关闭），每秒可达 5000次。输入的影像或图形信号被转换成数字代码，即由0和1组成的二进制数据。这些代码再被用来推动DMD镜面。

当DMD座板和投影灯、色轮和投影镜头协同工作时，这些翻动的镜面就能将一幅天衣无缝的数字图像反射到电视机屏幕上。一片DMD是由许多个微小的正方形反射镜片（微镜）按行列紧密排列在一起，然后贴在一块硅晶片的电子节点上，每一个微镜对应着生成图像的一个像素，微镜数量决定了一台DLP投影机的物理分辨率。

法国的Yole Development公司和加拿大的Chipworks共同发布了一个关于光学处理内核和微型投影仪的市场报告。Chipworks分析了TI的最新DLP器件与前几代产品的不同，突出了其在晶圆级封装以及像元尺寸缩小方面的技术进步。TI通过晶圆级封装替代原来的陶瓷封装降低封装成本，并通过缩小像元尺寸来降低芯片面积。Yole Developpements采用逆向成本分析，认为新的晶圆级封装技术将成本降低50％（从原来的约400降至约200美元）。
　　
当然TI的DLP的优势也正面临他竞争技术的挑战，上文提到的CKING投影手机采用的LCoS微显示器技术就是其中之一。目前国际上有几十家公司在积极开发这一技术，美国的Microvisions公司在2008年4月旧金山举办的Globalpress Electronics Summit 上演示了一款采用LCoS技术的微型彩色投影机。Microvision的目标是在2008年第四季度向市场推出价格定位400美金的独立的微型投影机，并在五年内价格降至100美元。集成到手机和笔记本电脑的微型投影模块也在开发中，目标价格低于100美元。 　
LCoS是一种全新的数码成像技术，基成像方式类似于三片式的LCD液晶技术，不过采用LCoS技术的投影机其光线不是透过LCD面板，而是采用反射方式形成彩色图像。它采用涂有液晶硅的CMOS集成电路芯片作为反射式LCD的基片，用先进工艺磨平后镀上铝当作反射镜，形成CMOS基板，然后将CMOS基板与含有透明电极之上的玻璃基板相贴合，再注入液晶封装而成。LCoS将控制电路放置于显示装置的后面，可以提高透光率，从而达到更大的光输出和更高的分辨率。LCoS投影芯片的色域是非常宽广的，其色域范围要远远大于CRT和DLP芯片所能表现的范围。
　　
和技术相当成熟的DLP相比，LCoS还只能算出在起步阶段。因为LCoS显示技术涉及到多个前沿技术，主要有VLSI设计和生产工艺、液晶相关技术、光学引擎技术、新型光碟技术、图像处理相关技术等等，很难有一家公司掌握所有这些关键技术。但是DLP和LCoS代表了一种新的显示技术发展方向，即把微光学机电系统（MOEMS）技术与固态照明（LED、HVBLED、或激光二极管）混合集成是实现低成本和紧凑型光学引擎的一种新颖独特的解决方案。