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移动电视芯片的趋势和技术挑战


Trend and Challenge of TV-on-Mobile Chip

英飞凌 Calarco



行业概况

在过去的几十年中,不断变化的消费趋势和技术的不断发展使广播和电视行业发生了巨大的变化。有三个趋势非常明显:从国有广播机构向私营跨国集团的转变,数字节目传输替代模拟信号,以及付费电视频道的出现(对单纯依赖广告资助的免费频道形成了有益补充)。

从消费者角度来看,无界移动和无缝连接推动了个人娱乐需求的增长,从而导致了移动电视的产生。

半导体尺寸的日益减小还大大推动了其他领域技术的发展。例如,采用最新65nm技术制造的单芯片可在一个器件中集成2或3个不同的应用,并且该芯片的尺寸不到10年前180nm技术制造的芯片的20%。这种技术进步将继续推动移动消费器件的小型化,该技术还将成为移动电视的基础技术,一些人将它称为下一代“杀手应用”。领先的行业市场调查公司 预测,到2010年,超过2.5亿人将在移动设备(例如手机、计算机、PDA、个人视频播放器、数码相机或车内娱乐系统)上观看电视节目。


移动电视发展的两个阶段

移动电视半导体芯片的发展趋势和挑战最终将由消费需求决定。我认为,在该行业寿命周期中将有两个主要阶段。第一阶段,即图1中的“确立”阶段,将有许多市场新兴企业以及传统半导体厂商参与其中。在这个阶段,使用移动电视技术的消费者将不仅对硬件和软件需求,而且还对他们喜欢观看的节目内容以及播出地点和时间产生积极的影响。除了消费需求,正在确定的传输制式也将对这个初始阶段产生影响。

图1 典型的市场寿命周期(略)

我认为,在确立阶段将有许多新兴企业积极参与,以赢得相应的市场份额。在这一阶段需要解决的主要问题是关键成功因素(KSF),从而从竞争中脱颖而出。

成功的产品需要在营销、概念、设计、流程技术、性能、包装、上市时间和最终成本之间取得平衡。这些KSF将使产品独具特色,从而满足客户需求,在调整阶段赢得胜利。在移动电视领域从调整阶段向成熟阶段过渡时,半导体公司将需要开发出具有较短设计周期、尺寸小、功耗低、性能优良并且成本低廉的产品。并且,营销组合还需持续改善,例如,通过提供完备的系统解决方案,提升价值。这些解决方案极有可能被整合到一起:硬件和相关软件/固件被集成为一个能够“即插即用”的模块。

这五个KSF,即性能、功耗、周期、尺寸和价值链绩效,可以看作这个充满活力和竞争的新兴消费市场领域的趋势和挑战。


趋势和挑战

性 能包括两个因素,产品特性和质量。移动电视系统的两个主要电子功能元件是射频调谐器和解调器。消费者要求在不同的情况下,例如在高速列车上或射频信号微弱的地方(如隧道或建筑物内),能够接收到高质量的图像。 由此带来的技术挑战为“灵敏度”和“图像完整性”方面的挑战。

射 频调谐器要想探测噪音中的微弱信号需要非常好的灵敏度,如?98dBm。另 外还有先进的前向纠错(FEC)技术,该技术能够纠正接收时的错误,因此能够维持图像的完整性。然而,对于移动电视应用而言,移动性能(Hertz 或Hz Doppler)是个关键因素。原则上说,Hz Doppler值越高,就越能保证在高速列车上获得完整的图像。图2说明了这一现象。如果我们乘坐列车出行,当列车行驶方向与声波信号相对时(导致更高频率),声波信号将被“压缩”,而当列车行驶的方向与声波信号相背时(导致更低频率),声波信号将被“扩散”。根据传输塔的位置以及列车行驶的方向和速度,接收设备需要补偿这种频率变化或多普勒频移。典型的多普勒值在130Hz范围内,这能够保证列车在160公里时速行驶时,获得高质量的图像(假如信号通过UHF频带传输)。

图2 多普勒效应(略)

功耗直接影响电池的工作时间,最终影响节目收看时间。功耗的降低决定于三个因素:时间切片、芯片设计和生产技术。首先,使用“时间切片”技术,系统在用户收看节目的时隙内“开启”,然后在其他时隙内“关闭”。仅时间切片技术就能减少差不多90%的功耗,并且可用于DVB-H(手持数字视频广播)标准。第二,在芯片中嵌入智能功率管理系统,使功能块按需“开关”。生产技术的改善,例如上面已经提到的65nm (和以下)CMOS技术,可以使“内核”以及其他系统功能在低工作电压下运行。

到2010年,移动电视行业将进入成熟阶段,消费者将提出“更好、更快和更多功能”的要求。因此,开发周期较短的公司不仅能够更快上市(缩短“上市时间”),而且还能提供更多的机型,因此能够充分利用这个替代率较高的行业中的市场机会。并且,开发周期较短的制造商还有可能开发出更多的满足当前市场周期需求的产品,通过丰富多彩的产品,满足不同消费需求。

营销战略人员使产品独具特色的另外一个方法是“功能蔓延”。 这意味 着要增加芯片的尺寸,这对于空间有限的移动设备而言是一种不利的趋势。半导体制造商采用先进的CMOS技术和进行高度系统集成,例如系统芯片(SoC)或将多个半导体IC集成为一个套件,即“系统级封装”(SiP),实现小型化,应对这种不利趋势的挑战。

当前全球的另外一个趋势或挑战是由外部和内部公司团队组成的虚拟价值链的管理和协调工作的复杂性不断提高。例如,一个全球公司可能必须管理这样一个价值链,在这个价值链中,许可IP在美国开发,软件在印度开发,系统集成在欧洲完成,制造以及最后测试在中国实施。换句话说,管理虚拟供应链意味着通过合作伙伴网络开发系统解决方案,一个具有多种核心竞争能力的团队携手创造一种综合性解决方案,能够以较低成本、较短时间和较小风险开发出最好的系统。

凭借最新开发的系统芯片“OmniVia TUS9090”(如图3所示),英飞凌科技公司能够克服这些难题。TUS9090集成了一个DVB-H解调器、一个多频带射频调谐器(TUA9000)以及能够支持多服务功能的SRAM。该款设备的多普勒值在200Hz范围内,功耗和性能达到世界领先水平。TUS9090还可以未封装裸晶粒形式提供,使模块制造商能 够开发出超薄模块。该产品将能满足2008年不断扩展的市场需求。

图3 移动电视制式持区差异(略)


移动电视多制式影响

每种制式都规定和说明了采用该制式的数字信号的独特频带和传输模式。当不同地区采用的制式不同时,例如欧洲、中国或北美采用的不同制式,多制式讨论开始引起人们的关注。你可以想象一下从使用DVB-H制式的德国到使用T-DMB制式的奥地利的情景。如果你在德国注册的设备只接受一种制式,那么它在奥地利就不能使用。多制式有几方面的重要含义。首先,这种传输制式的地区差异意味着广播公司的收入将减少。这将产生巨大的影响,尤其当适用于不同制式的不同网络的许可和维护成本达到千万甚至上亿美元时。由于用户总是要求没有中断的无缝移动电视服务,因此两个不同制式的网络将需要传输相同的内容。图4说明了正在考虑中的各种制式,它们有的正在试验阶段,有的已被多个国家采用。图中显示了一个清楚的布局:欧洲和亚太南部地区以及北美的一部分地区使用DVB-H,日本使用ISDB-T,中国仍然在评估几种制式,但最近似乎要选用本国制定的制式,例如DMB-TH和STiMi,韩国使用T-DMB,MediaFLO主要在北美地区使用。

图4 移动电视制式的地区差异(略)

因此,半导体公司将需要采用多制式IC解决方案。这意味着增加芯片的尺寸,同时添加更复杂的软件和固件,以便能够处理不同协议和各种制式的不同要求。此外,这还将影响多制式芯片与不同移动设备的操作系统的集成。总之,系统总成本将提高,而收入将减少。这将减少相关公司的利润,从而最终影响移动设备内容质量和服务。


总结和展望

移动电视为不断扩展的移动社会带来了新鲜的血液。这种技术似乎注定要普及开来,因为它已经“酝酿”了很长时间。当传输网络在2008年开始以很快的速度扩展的时候,越来越多的人将能够接收到移动电视节目。这个新的市场领域将为内容提供商翻开新的篇章。今后,它们必须为移动用户开发新的节目,满足他们出行途中,甚至出国时的无缝通信需求。并且,由于通过网络运营商在广播公司和观众之间建立了回传通道,观众可以实时参与各种节目和活动,并进行反馈。最后但并非最不重要的一点是,很有可能在几年内移动电视将成为实现产品差异化的“必需特性”,随着生产成本的降低,移动电视将像当前的相机功能一样,很快成为一种标准功能。

《世界电子元器件》2007.7
         
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