奥运会驱动十个热点应用，哪些技术方案值得关注？
2008-01-07
作者：国际电子商情
本刊采访了全球30多家半导体厂商和众多设备厂商的精英，综合他们对奥运会热点的看法，总结出以下10个热点应用，包括高清电视" title="高清电视">高清电视/数字电视、GPS、3G手机、汽车安全和舒适系统、网络视频监控、SIM卡/智能卡、有线/无线宽带接入、手机电视、LED照明/户外广告和数码相机/摄像机等。这些应用将在北京奥运会刺激下起飞，继而成为未来会持续快速增长的领域。已获得这些市场首张入场券的设备厂商当然已在摩拳擦掌作奥运前的最后准备，而没有获得首张入场券的设备厂商未来的机会更大，市场起飞后才会真正进入量产的成熟期。
那么，针对以上这些巨有无限商机的应用，设备厂商如何选择长久的合作伙伴，哪些IC厂商的技术和方案是可以帮助你们进入下一轮量产阶段赢得订单的呢？我们在今年的新年展望中将推荐一些厂商和方案供大家参考。
高清电视/数字电视
奥运会首先会推进的是高清数字电视的更快普及。虽然高清电视与数字电视是两个概念，但供应商在推方案时将两者融在一起。博通" title="博通">博通、NXP和瑞萨科技都已推出单芯片" title="单芯片">单芯片高清数字电视方案。
全球MEMS产业发展情况预测
博通基于65nm工艺的单芯片高清数字电视方案已商用，在欧美市场取得了不错的成绩。BCM3563支持全高清1080p显示分辨率，符合NTSC模拟标准、北美数字电视地面或ATSC数字标准和数字有线电视标准。此外，BCM3563还支持画中画和并列画面显示模式。前不久，博通还与中国上海晖悦数字视频科技有限公司合作，为中国电视市场提供完整的数字电视解决方案。通过博通单片电视机平台与晖悦iTVware中间件的结合，电视制造商能够为中国市场开发价格适中的全部数字电视机系列，兼容全部中国数字电视标准。目前中国国内电视市场使用不同的数字电视标准，包括中国自己的地面调制和有线电视卡规范等。
博通公司董事长兼CTO Henry Samueli表示：“数字电视目前由融合型单一芯片解决方案驱动。在我们新型65纳米高集成度1080p产品的推动下，2007年第三季度数字电视销售额比第二季度增长了将近一倍。在这个市场，我们的集成度走在最前。具体而言，我们目前能够集成HDMI和信道解调器等更多的前端，并可以把有线modem和AVC技术集成到未来的调谐器之中。展望2008年，我们计划通过开发具有更多画面增强功能的产品来拓宽产品线。”
同样，瑞萨开发了以用单芯片实现北美LCD数字电视主要信号处理功能的R8J66954BG液晶数字电视的SoC，它同时也可以支持模拟广播。在目前从模拟向数字广播过渡的时期，同时支持模块和数字是IC厂商的卖点。最近，MIPS科技模拟业务部与香港晶宝利微电子公司(PLM)共同推出了PLM1000。PLM1000是一种新型视频电视芯片，可以使CRT电视接收HDTV的内容。MIPS科技市场副总裁Jack Browne解释道：“该芯片可以使中国亿万观众通过CRT电视机观看到高清晰、数字化的奥运比赛。”
在高清电视后端处理器部分，恩智浦近期发表了全球第一款具有专利的运动精确图像处理(MAPP)技术的视频后处理器，它帮助电视制造商显著提升液晶电视上高清运动图像的质量。这对于在奥运期间观赏电视节目来说是非常重要的。
此外，在LCD TV中，FPGA厂商也在推出不错的方案。Bolsens说道：“我们的Spartan Generation器件已用于许多最新的平板显示器。据市场调研公司iSuppli数据显示，2009年全球液晶及等离子电视的出货量将接近8,000万台。成本与时间是该市场的两大关键因素，Spartan促成的开发解决方案使设计者可以利用多种显示产品的全部功能，从而显著降低成本与开发时间。通过把我们在日本消费电子伙伴的应用技术，与我们Spartan-3系列产品的可编程性及功能相结合，开发者就能跟上显示器市场不断变化的需求。”
而在数字电视调谐器产品中，可推荐英飞凌" title="英飞凌">英飞凌的产品。英飞凌科技亚太私人有限公司总裁兼执行董事潘先弟表示：目前英飞凌在数字电视调谐器领域的全球市场占有率为80%左右，两、三年前中国地区的市场占英飞凌整个市场份额的2%到3%，但随着数字电视产业在中国的发展，这个比例在不断上升，英飞凌将在下一个财年努力将这个比例升至15%。”他解释，衡量射频调谐器的主要指标是灵敏度、阻隔邻频的干扰能力、功耗和价格。目前调谐器产品也在追求更高的集成度和更低的功耗，英飞凌已经可以提供硅调谐器，并在着力研发以求更高的集成度。
而本地的数字电视解调和调谐芯片厂商澜起科技也将在2008年推出完全符合中国地面传输标准的数字电视接收芯片。
国家半导体亚太区副总裁暨董事总经理祁骅天认为高清电视要求同步分离器和交叉点开关具有更高的带宽、非常低的抖动和三级同步处理能力，以提供优异的视频质量。此外，目前市场上不断出现新的视频格式，新型同步分离器和交叉点开关应该支持各种视频格式，从过去的信号(如CVBS、PAL)到新的HD信号。LMH1981是一款高性能多格式同步分离器，适于各种视频应用，如广播和专业视频设备及HDTV/DTV系统。
GPS市场，三种模式同台竞技
据iSuppli数据显示，便携导航设备(PND)已经在手持与汽车市场取得成功，2005~2013年该领域全球半导体销售额的复合年增长率将达38%。GPS芯片分为独立芯片市场、模块市场以及集成芯片市场。
u-blox公司前不久发布了其第5代GPS芯片u-blox 5，其目标是挑战GPS芯片老大SiRF。u-blox 5的灵敏度可达到-160dB水平；拥有100万个相关器(Correlators)，有一个独立的搜星引擎，配置了32个专门通道，令接收机在1秒以内同时搜索所有GPS卫星；当搜到星后，会马上交给定位引擎，及相关的18个跟踪通道；从而快速冷启动。
u-blox 5内置了一个电源管理芯片，可支持1.8到4.8伏电池供电；同时支持19~40兆Hz(0.5PPM)的晶振共享，及后备电源(RTC)的共享，所以，最小的配置只需要17个被动的元/部件，大大降低了成本；同时，在客户的设计成本也相应得到了调整，可支持2层板设计。它的功耗可以在全程跟踪的时候，低于50毫瓦的水平。该芯片会保留上一代产品的优点：定位精度在2.5米CEP、每秒4次的更新速率、内固了基于MASA、WAAS、ENGOS的差分GPS以及A-GPS方案。
另一方面，GPS功能也会集成进一些主芯片中。高通的手机主芯片中已集成AGPS/GPS，博通正在作这方面的努力。去年中，博通通过收购Global Locate获得了GPS的技术与IP。Henry Samueli表示：“收购后，我们迅速推出了面向移动应用的下一代单芯片GPS解决方案。我们正计划把GSP与蓝牙、无线LAN和我们的蜂窝处理器等其它博通技术集成在一起，预计2008年这种集成的芯片可以推出。”
同样，SiRF也于去年中收购了掌微科技(Centrality Communications)，进入集成芯片市场。掌微科技开发的一种软件GPS方案将GPS基带和后端主芯片集成，只需加上GPS RF前端，就可以形成GPS接收方案。
另外，GPS模块则是设备厂商更快推出GPS设备的捷径。GPS模块市场的竞争更激烈，2007年底蜂窝模块的领先厂商Wavecom也杀入GPS模块市场。它将推出一款集成GPRS与GPS的单封装模块，该架构中将集成GPRS基带和RF、GPS基带和RF、所需的内存、ARM9核以及功率放大器，还有全部的软件。此外，该系统中已集成了CAN总线接口，可与汽车总线进行集成，非常方便。
TD-SCDMA手机芯片需要的HSDPA功能
鉴于中国移动对TD手机提出的要求，TD手机需具有流媒体和HSDPA功能。去年10月，凯明推出了能支持TD-HSDPA的新一代芯片组火星二号及其参考设计，有助于TD终端实现自动双模、高速HSDPA、手机电视、低耗电等功能。火星二号芯片组能够支持与GSM/GPRS/EDGE的自动双模，高达2Mbps的HSDPA传输，多媒体广播手机电视MBMS，内部集成音频、视频、图象等编解码器以及丰富的高端3G应用如可视电话、流媒体、高速上网等。核心芯片采用90nm的半导体工艺，能够有效降低功耗和成本。
另外，自动双模转换也是必需的功能。恩智浦恩智浦半导体大中华区区域执行官叶昱良表示：“通过和合作伙伴天碁科技合作，两家公司协同在业内率先实现了TD-SCDMA/GSM/GPRS/EDGE自动切换，为推动下一代3G服务在中国的广泛应用做出巨大努力。自动切换的TD-SCDMA手机不仅为奥运城市用户提供先进的TD-SCDMA下3G服务，而且还可以继续使用现有的2.5G网络架构。”
此外，天碁科技的TD HSDPA方案已被三星采用，并推出样机。恩智浦、三星、天碁在去年10月的北京通信展上联合推出世界首款TD-SCDMA HSDPA/GSM/GPRS/EDGE多模手机三星SGH-T578H，该手机采用软件定义调制解调器，可达到2.8Mbps的数据传输速率。SGH-T578H手机基于天碁的T3G7210芯片组，并采用业界首个由恩智浦提供的“嵌入式矢量处理器”(EVP)的软件定义的调制解调器，从而实现高速数据传输和双模功能。明年，此类产品可望规模上市。
在射频IC方面，中国本地IC厂商锐迪科的TD-SCDMA的多模射频套片值得推荐，该公司的射频IC目前已被多家TD手机厂商评估并采用。
汽车安全和信息娱乐系统是热点
在汽车领域，司机辅助应用方面出现了巨大的增长。以前只有高档豪华轿车才装备电子司机辅助系统，但现在这种系统正在进入普通汽车之中。市场分析师预计，2007-2012年司机辅助系统需求量将增长四倍。
一般来说，车载信息娱乐系统具有复杂的人机界面(按键和旋钮)，带一个可以显示地图、影像和汽车信息的液晶显示器，有时还会是触摸屏。这种系统一般以一个高性能MCU为中心，加上各种标准接口以及一个视频加速器件。目前，在车载娱乐信息系统中，采用MCU+FPFA的架构正变得越来越流行。
DSP、ASSP和FPGA都可以用来实现多种接口和视频处理。DSP专为信号处理而设计，具有灵活度高和功耗低的特点。然而目前DSP的运算能力尚不能同时满足更高的图像处理和无线通讯的要求。ASSP通常为某个标准的图像处理和无线通讯而设计，换言之，它不具有适应多种标准的可编程性。FPGA同时具有高的运算能力和内部逻辑的现场可编程性，它能够适应车载信息娱乐系统的灵活性。另外，FPGA的现场可编程性使之能够代替很多原来要ASIC来实现的功能单元，这样就给硬件设计带来很大自由。
选择MCU+FPGA的设计，软件和外设硬件都可以在FPGA中变化，整个系统相当于一个很容易进行升级的软件，改变硬件就像改变软件一样简单。这样的系统可以满足从低端到中高端汽车电子产品的设计、测试和生产的要求。所以，基于MCU+FPGA的设计给车载信息娱乐系统带来了很大的灵活性。
另一方面，一些厂商正在MCU中集成GPS，比如意法半导体前不久推出内置GPS子系统的汽车导航系统单片处理器Cartesio。
美国国家半导体亚太区副总裁暨董事总经理祁骅天则强调了模拟器件在汽车市场同样的重要性，他表示：“随着GPS的出现，以及SUV和MPV的日渐流行，市场对轿车信息娱乐系统的需求高涨。车主需要的不再只是汽车，而是可以帮助他们驾驶并可帮助其乘客享受旅行的信息娱乐系统。模拟IC在这方面可以发挥重要作用。比如LM48410和LM48411可以为汽车信息娱乐系统提供良好的音频质量，都是1.5w/信道至8ohm，5V，THD+N=10%的低EMI立体声D类放大器。LM48410采用了国家半导体独特的3D增强技术，而LM48411则采用了增强的发射抑制。”
网络视频监控
“新一代的IP camera监控技术将引入奥运会，对奥运场馆、奥运指挥中心等重点区域进行实时监控，保障奥运会的各项活动顺利进行，基于宽带的IP监控摄像头将得到广泛应用。”中星微电子CTO杨晓东指出。
在这类方案中，TI近期推出的一款针对IP Camera的低成本的达芬奇平台值得关注。该DM355芯片的价格低于10美元，而开发工具价格也下降至495美元。DM355是达芬奇平台中，第一款没有集成DSP核的产品，“它主要针对新兴的入门级视频设备，比如IP摄相机，且可以支持至D1分辨率。”德州仪器视频安全业务经理Danny Petkevich表示。由于其中集成了基于硬件的MJCP(MPEG4和JPEG协处理器)和VPSS(视频处理子单元)，使得设计工作大大降低。这两个硬件功能加起来，相当于需要一个640MHz的DSP才能完成。因此，基于DM355的开发更简单，上市时间更快。此外，DM355还可以对采用低价镜头的图像进行修复。基于该芯片的IP摄相机还可以支持运动侦测。
此外，海思半导体的Hi3510平台也是一个不错的选择，其中有很多功能是基于硬件，比如H.264等，因此开发速度更快，且软件工具成本较低。
还有很多MCU厂商2008年也会进入网络监控市场，比如盛群表示将推出完整的CCD视频监控解决方案。
高容量SIM卡增长强劲
随着3G在中国的日趋临近使得运营商、内容提供商、服务提供商以及用户都期望能够拥有容量更大、功能更多的SIM卡，从而实现更多的数据服务。此外，而各种智能卡对于更为便捷的消费支付、门禁控制等等应用将起到推动作用。
英飞凌的潘先弟指出：“智能卡的使用将会越来越普遍，对基于硬件的安全解决方案需求与日俱增，如要拓展这部分市场，尤其是开发身份识别和支付等新应用，必须实现基于硬件的安全解决方案。”他还分析，在基于CPU卡的智能卡市场中，用于移动电视和近距离无线通信的高端SIM卡市场同样增长强劲。英飞凌在该领域中拥有强大的技术实力，将推出拥有数十兆存储容量的大容量SIM卡，应用于需要更高存储容量的领域，例如高级通讯簿、移动电视、音视频编解码、访问网络运营商提供的智能卡网络服务器和NFC应用等。
此外，NXP的叶昱良指出：“基于RFID的非接触式票务系统也是热点应用之一。”
WiFi连接设备大发展
“随着2008年北京奥运会的到来，一些能够通过WiFi等方式进行网络连接的信息终端产品将有非常大的发展。”ARM中国总裁谭军表示。2008年，很多多媒体信息终端都会加上WiFi功能，比如MP3、MP4、数码相框、PND等，当然还有电视、机顶盒以及相机、摄相机也会集成WiFi功能。
“目前WiFi市场的主流是802.11g，它将平稳增长。未来WiFi市场的驱动力是11n，11n不是要替代11g，而是要创造新的应用，如内容分发。11g非常适合以数据为主的信息服务，但没有涉及视频，11n则适合多媒体内容分发。”博通的Henry Samueli表示。目前提供单芯片802.11a/b/g的厂商已不少，这里推荐一款基于65nm的802.11n单芯片。
博通的BCM4322是全球第一款全功能802.11n单芯片解决方案，且基于最新的65nm工艺，尺寸比双芯片方案减小一半，能让WiFi产品的实际无线吞吐量超过200Mbps。同时支持几路多媒体应用，包括高清视频流。Samueli表示：“该单芯片使得这种解决方案能够进入以前从未包含无线LAN功能的消费电子产品之中，如电视、机顶盒与摄像机。博通已经提供解决方案，支持DSL+WiFi+VoIP网关和WiFi电话，帮助消费者获得电子家庭体验。
但是，他认为今年11n还不可能进入手机，主要原因是功耗。手机中仍会采用11b/g，同时还会与蓝牙、FM等其它技术集成。在2007年初，TI、博通、NXP和CSR等厂商都纷纷发布了针对手机市场的集成WiFi+蓝牙+FM radio的融合方案，其中有一些甚至是单芯片方案。这些产品在2008年将会商用。
LED照明使户外广告亮起来
越来越多的照明应用正在转向LED，且奥运会将点亮更多的户外广告牌。iSuppli预测，全球的LED市值将以每年近14.6%的速度增长，至2012年将达到123亿美元。这其中最大的驱动力是高亮和超高亮度的LED照明市场，2012年，超高亮度市场驱动的LED市值将占整体LED市值的31%。
美国国家半导体亚太区副总裁祁骅天分析LED技术将面临以下挑战：LED正向电压(VF)偏差、降低电流调整器上面的功耗、长LED串、高轨电压和随正向电流偏差的亮度变化等。针对这些挑战，国半推出的LM3430+LM3432是一种4~6通道LED背光驱动器解决方案，面向LCD显示器面板。它们包括单独的通道电流调整器，能使每个LED通道获得精确的驱动电流。通道－通道误差保持在+/-2.5%(典型值)。同时，采用闭环控制来控制LED轨电压，以最大限度地提高效率。这种解决方案适用于各种颜色的LED，白色、红色、蓝色、绿色、琥珀色，等等。该方案的优点是效率最大化，不需要规定LED VF bin，在三颜色LED封装中特别有用。配置灵活，最多可驱动108个或者更多的LED。
另外，如何让迅速竖起来的户外广告牌上的内容丰富起来？义隆电子董事长叶仪晧表示：“未来，我们随处可看的LCD广告银幕、LED霓虹灯、LED大型广告牌，都可以透过宽带网络随时随地让你看到精彩的影音，并且可以互动，甚至随时随地在线购物。”他推荐采用VDSL+光纤宽带接入技术来实现这一梦想。
他解释，通过VDSL配合光纤网络，形成FTTB /FTTC /FTTH等基础通讯建设。这样，除了传统的电信市场的应用，利用义隆的VDSL芯片方案还可以设计成长距离的以太网络设备，并用于公共的建设上，例如应用在道路上、百货公司、机场、医院、工业和厂区等等大范围的区域网上，由于VDSL2的传输速度与以太网络相同，并且传输距离又远大于以太网络，加上电话线、铜线也到处已经布建，所以可藉由此系统和已经存在的电话线做到即插即用，形成一个IP通讯网络，将大范围的小区、公共建设、厂区的数字安防系统或LED广告牌、LED灯都IP数字化，并一起整合到这个网络中，让多媒体的影音可以透过这电话网络传送到各大型LED广告牌，LCD广告机。义隆电子提供多端口的VDSL2宽带局端系统芯片，同时也提供VDSL2客户端的芯片，可以实现长距离传输。
绿色奥运刺激节能技术盛行
“2008年北京奥运可能会推动一系列新兴应用和产品，但所有这些产品都对节能有迫切的需求。”安森美半导体高级副总裁兼首席技术官Peter Zdebel指出。针对节能市场，安森美具有适用于所有热点应用的电源管理和提升电源能效的产品，比如防止外部元件对亚100纳米芯片造成损坏伤的信号滤波器、对环境的能源损耗降至最低的高能效电源转换解决方案以及辅助便携电子产品电池充电的高能效解决方案等。
同样，飞兆半导体亚太区功率转换产品高级副总裁杨大勇也认为：“北京奥运会无疑会推动提高能效、节省空间的产品的发展，并让提高能效成为首要目标。”为此，飞兆针对电机驱动应用、电源、计算应用、便携式应用和照明应用都有节能方案。比如在电机应用中，需要更高的效率。电机应用正在由单相AC电机转换为可变速电机，可提高40%的效率。
在电机节能方面，Microchip也将推出节能型产品。其大中国区市场营运经理曹介龙介绍：“在提高能量效率方面，Microchip正在推出具有适当功能的微控制器，帮助改善马达控制、提高电源效率和改善功率因数校正，以及实现对荧光灯镇流器和LED照明的数字控制。”
最后，奥运还会刺激太阳能产业的发展。应用材料公司副总裁姚公达表示：“这次北京奥运是一届人文奥运、绿色奥运。结合国家制定的可持续发展的战略，我们相信包括太阳能在内的清洁能源将迎来一次爆发性的增长。”应用材料所提供的薄膜太阳能面板的整体解决方案将大大减少太阳能电池制造所需的硅消耗量，使太阳能的每瓦成本进一步降低，从而推动太阳能市场的发展。