手机基带双处理器概念:数位讯号处理器+应用处理器

2008-06-23 13:33:24来源: 我爱研发网

  手机基频双处理器概念:数位讯号处理器+应用处理器

  -.背景说明

  早期手机的功能较为阳春,主要提供语音通话及文字短讯的传送,当时的基频零组件也较为单纯,主要含括有类比基频(Analog Baseband)、数位基频(Digital Baseband)、记忆体(Memory)、功率管理(Power Management)四大部分。但随着手机应用不断的扩充下,基频零组件数目也越来越多,多媒体处理器(Multimedia Coprocessor)提供和弦铃声、CMOS/CCD感光元件(CMOS/CCD Sensor)及影像处理器(Image Processor)提供照相功能等,手机基频零组件元件数随着手机应用功能扩充也不断的增加。

  手机基频零组件数目,随着应用的扩充而不断增加,应用处理器的出现,形成手机基频双处理器的概念,此概念让数位讯号处理器负责语音讯号的处理,应用处理器负责影音应用的处理。

  二、基频新架构:应用处理器概念

  由于手机上影音功能不断的扩充,在影像方面,彩色萤幕的色阶越来越高,由早期的4096色阶到现在的262k色阶(实际为262,144色阶);在相机模组上,由早期搭载11万画素的CMOS/CCD相机模组,到现在百万画素以上的CMOS/CCD相机模组。而音乐方面,手机铃声的发展上,由16和弦、32和弦到64和弦,还能将录音的内容当作铃声,再来则是转为音乐的播放,支援MIDI、MP3形式的播放,还有强调立体声的喇叭。除了上述的影音功能,还有许多无线传输与应用,如:蓝芽传输、Wi-Fi、GPS及FM收音机纷纷加在手机上。

  表一 手机多媒体功能规格的演进

  

  资料来源:工研院IEK(2005.02)

  这些影音加在手机上,大量资料讯号的处理势必增加在基频上,在这样的趋势下,手机基频不但要处理既有的语音讯号,还要加入大量的资料讯号,对于原先的数位讯号处理器来说,无疑是一大负担。在影音发展的初期,简单的影音传送,资料的处理还是落在数位讯号处理器上,但随着影音规格不断提升,处理和弦铃声相关,必须多一颗和弦铃声IC(Melody IC),处理照相功能相关,必须再多一颗影像处理器(Image Processor),基频的零组件越加越多,所占的面积也越来越大。

  为了整合这些影音元件,应用处理器(Application Processor;AP)的概念因应而生,让手机基本的语音讯号处理由原先的数位讯号处理器负责,而影音方面的资料处理就交由应用处理器负责。

  

  

  资料来源:工研院IEK(2005.02)

  图一 手机基频双处理器架构:数位讯号处理器+应用处理器

  影音资料处理交由应用处理器负责,这样作法有两个好处。

  1. 减少数位讯号处理器重新设计与认证,加快产品上市时程

  随着数位讯号处理器在处理速度上的提升,要将部分的影音资料处理交由数位讯号处理器也未尝不可,但这样做的缺点为,一旦手机影音规格变化,则数位讯号处理器必须做不同的设计及验证。

  依据上述考量,若将所有的影音处理整合在一颗应用处理器中,不但减少数位讯号处理器因多媒体功能的改变,而重新设计的时间,也只针对单一应用处理器元件进行认证,对于推出各式影音规格不同的多媒体手机,应用处理器的概念将可加快产品上市的时间。

  2. 元件整合降低零组件的成本

  以射频零组件的整合为例,当元件的离散度越高,则元件的面积越大,成本也越高,随着元件的整合,尺寸与成本才有办法进一步的下降。同样的道理,在基频零组件上,当处理影音资料的元件,分布成处理和弦铃声的和弦铃声IC及处理照相功能的影像处理器,对于元件的尺寸及成本都比整合为单一应用处理器来得高。在手机的大小越来越小,成本要求越来越低的要求下,应用处理器的概念,不但可以满足处理影音资料,更可以缩小元件尺寸,达到降低成本。

  三、基频零组件市场规模

  2004年全球基频零组件的总产值为176.1亿美元,较2003年的150.6亿美元,成长16.9%,2004年数位讯号处理器的占有率较2003年略微下滑,为35.2%,应用处理器则成长到3.8%;影音相关的零组件(CMOS/CCD感光元件、影像处理器、多媒体处理器、应用处理器)占基频零组件的比例越来越高,2004年影音相关零组件占了9.9%,较2003年成长了3.1%。(由图二所示)

  

  资料来源:IDC;工研院IEK(2004.12)

  图二 2003年、2004年手机基频零组件产值分布

  全球基频零组件产值在2004年依然维持成长,数位讯号处理器的产值也突破60亿美元,应用处理器的概念大约在2003年底被提出,当年的产值约为2.1亿美元,隔年产值则是提升到6.6亿美元,产值成长率高达217%,预估到2008年,应用处理器仍可保持20%以上的成长率。(如图三所示)

  

  资料来源:IDC;工研院IEK(2004.12)

  图三 2003~2008年手机数位讯号处理器、应用处理器产值

  四、结论

  当手机上影音多媒体的规格不断提升,再加上越来越多的应用结合在手机上,大量的资料讯号得依赖手机基频来处理,使得手机基频除了数位讯号处理器外,必须再外加许多影音处理等元件,这样一来使得手机基频的面积不断扩大。

  手机基频双处理器概念:数位讯号处理器+应用处理器,解决了上述的问题,数位讯号处理器专心处理语音资料,应用处理器负责影音应用的相关资料。选用应用处理器时必须考量到应用处理器与周边元件(数位讯号处理器、LCD萤幕、相机模组等)连接介面、控制介面、传输介面的设计,尤其是传输介面的设计,因为手机可携带的电量有限,许多影音的控制若不需要应用处理器处理,跳过(pass)应用处理器的机制、应用处理器休眠的机制,都可延长手机的待机时间与使用时间。

 

关键字:手机基带双处理器

编辑:梁朝斌 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2008/0623/article_405.html
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