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纯净的硅(高级)

IIC-China 2006热点应用和热点技术回顾

在上海、深圳、北京三地举行的第11届国际集成电路研讨会暨展览会(IIC-China)已圆满降下了帷幕。200余家半导体领域供应商的最新技术和产品展示、近60场精彩的厂商技术讲座让参会人员大饱眼福、大快耳颐。与上届IIC一样,针对手机便携式多媒体设备家庭娱乐应用的音视频解决方案、电源管理红遍大半江山;手机的主芯片解决方案则继续受“冷落”。与上届IIC不同的是,各种短距离无线联网解决方案争奇斗艳,非标准射频解决方案侵入蓝牙和Zigbee领域;汽车电子解决方案强调实用;8位MCU的应用尽显风采,电动汽车摆上展台;而昔日的当红明显PMP低调上场,在高端市场中甘当附属功能。本文将从中选取部分热点应用和技术,与大家一起细细品味。

背光驱动和电荷泵受青睐,PoE和数字电源初露端倪

电源管理解决方案一直都是IIC展的重头戏,本届也不例外。一是体现在展出电源管理产品的公司多,包括TI、Fairchild、IR、Micrel、Intersil、凌特、ADI、美国国家半导体等巨头半导体公司,安茂微电子、立锜、圆创等台湾地区公司,以及长运通、圣邦、美芯等本土IC公司。二是产品类型非常丰富,包括AC/DC、DC/DC、显示背光、闪光灯电荷泵、LDO、LED充电泵、数字功率放大器、电源电压监控及各种优化的解决方案等。其中,随着MP3播放机、手机、数码相机、摄像机对显示性能的要求提高,背光驱动和闪光灯电荷泵最受青睐,并向多输出、高效率的方向发展。此外,数字电源控制技术和以太网供电(PoE)解决方案也在IIC展上初露端倪。

研诺逻辑科技有限公司用于白光LED背光、OLED背光的电荷泵产品,具有经过精心设计的省电机制,可以在提供高背光功率的同时,充分满足便携电子产品的彩屏显示需求。多功能、高效率的双电荷泵AAT2803支持针对便携式系统(采用聚合物锂离子电池)的白光LED(发光二极管)背光和相机闪光灯应用产品。它可单独控制三个独立的LED组(其中两个用于背光,另一个用于相机闪光灯),并且配备七个通道(其中六个用于背光,另一个用于相机闪光灯)。

Semtech则展示了一款整合背光驱动和闪光灯电荷泵的SC4505 LED驱动IC。它具有2.6~12V的宽输入电压范围,通过两个独立的通道各自驱动两组LED模块,每通道输出电压最高达到30V,可驱动6~8个LED,两组输出可同时满足背光驱动和闪光灯充电的需要,效率达到85%。

在倡导节能环保的今天,不仅仅是电池供电的便携式数字产品对电源转换有很高的效率要求,个人计算机、电视机等家用设备也对电源管理方案提出了高效节能的要求。例如,安森美针对CRT电视机电源的GreenPoint参考设计,能提供低于1瓦(W)的待机能耗。这款高能效的160W参考设计解决了电源的所有功能区块,并且符合国际低待机能耗的规范。该公司GreenPoint ATX 80 PLUS参考设计可将ATX电源的效率提升到80%以上,这款250瓦的参考设计实现了ATX电源的所有功能模块,包括功率因数校正、开关模式电源控制和稳压、后稳压及输出整流。

代理安森美ATX 80 PLUS方案的安富利的一位工作人员透露:“尽管成本要比原来的方案高3美元左右,但由于美国政府对销售到美国的ATX 80 PLUS电源每台补贴5美元,所以消费者无需承担增加的成本。”目前该方案的主要市场在美国,但他认为采用高效率的ATX电源是发展趋势。

如今,网络电话、保安系统摄影装置及无线局域网(WLAN)节点等许多电子产品,都可以通过以太网供电(PoE)网络获得电源,以免除连接墙壁电源的需要。市场研究机构VDC曾经预测在2005~2008年间,PSE复合年成长率将达到33%,而到了2008年全球PD市场规模则将突破52亿美元,年复合成长率达38%。由于看好尽管PoE应用市场,TI、Maxim、Linear、Powerdesign、ST已进入以太网供电方案的技术阵营。

PowerDsine展示的PoE方案有中跨系统和集成系统两种类型。中跨系统是指在供电端(PSE)和受电端(PD)之间增加一个中跨设备,以达到向以太网设备提供可靠的不间断电源的目的,这样做有效降低了网络建设的总成本,并且保护已有投资。中跨设备Midspan 6500系列包含了6、12、24与48端口产品,以适合不同的市场需求,其中还有一颗微控制器,根据每个端口电源供电情况提供分配能力。

为满足更高端、更复杂的电源管理需求,数字技术也逐渐应用在电源管理解决方案中。正如前来参加电源管理厂商技术讲座的刘春永先生所说的:“对列车上的锂电子电池进行精确的能量跟踪对保证安全驾驶非常重要,因为这样列车司机就能准确地知道给刹车控制供电的锂电子电池还有多少能量,而基于数字控制技术的电源管理解决方案可以实现这点。”

TI和Silicon Laboratories等半导体厂商已在电源管理产品中采用业界标准的电源管理总线命令集(PMBus),美国国家半导体公司则推出了采用数字技术控制的PowerWise能源管理单元(EMU) LP5550。Zilker Labs的数字电源解决方案ZL2005可以替代电源排序器与控制器、电压边际设定器、DC/DC转换器3颗芯片,可以减小PCB所需元件数量、降低设计的复杂性从而加速新产品的面市时间。

便携式多媒体方案集成多种功能,平淡中透出新奇

尽管便携式多媒体设备解决方案是意料之中的亮点,但本届IIC展上仍给人带来“平淡中出新奇”的感觉。平淡的是PMP低调上场,方案趋于理性,呈现出低端和高端两个不同的走向;新奇的是参展厂商各出奇招,在MP3解决方案中集成更多功能和接口,此外受人关注的HD Radio和手机电视方案也悄然亮相。

价格低于30美元的低端PMP主要面向玩具、学习游戏机和礼品市场;而在相对高端的市场中,PMP将只是一个附属功能,在PMP平台上增加视频录制功能、数码摄像功能以及一些其它行业应用才是它的真正卖点。立足高端市场的飞利浦半导体在PMP上集成了更多的功能,包括集成DVB-T、GPS以及WiFi等,在外设和接口方面,它支持USB2.0、CF以及高清D1(1080i)输出。夏普微电子则针对低端产品发力,此次展出的是针对玩具和学习游戏的低成本PMP产品,该产品基于低价的ARM7平台。通过采用Actimagine公司开发的创新多媒体数字信号编解码器,使得夏普SoC的视频解压速度提高4倍,而无需消耗更多能量。

针对可插卡式MP3播放器市场,台湾世纪民生展出了一款系统级芯片MTM809,该芯片支持单声道、双声道和立体声,可进行32级数字音量调节,32级数字bass/medium/treble控制。MTM809完全兼容USB2.0协议,支持从任何闪存卡到ATA/ATAPi Drive的拷盘功能。据悉,MTM809几乎可以支持市面上所有的存储卡格式,包括SM、CF、SD、MMC、XD-Picture、MS Pro、PC ATA卡等。

而SigmalTel公司新推的FM调谐器解决方案STFM1000,可用于为MP3增加FM功能,该芯片采用优化的无线电架构,本身不带音频处理功能,而是由STMP3500或3600来完成;其高速红外接口解决方案VFIR适用于多媒体播放器快速地传输音乐和图片,采用蓝牙传输一首3M的歌曲需要48秒,而采用VFIR红外传输只需2-3秒。

数字收音机方案同样是今年展会的亮点之一。TI和飞利浦展示的均为基于美国FCC强制执行的HD Radio标准,而前几年被大家所谈论的DAB标准无人问津。“因为HD Radiao标准可以基于现有的广播频段,而DAB标准需要采用新的高频频段,需要重新频率授权,所以后者受到冷落。”全球著名HD Radio方案设计公司iBIQUITY高级工程师YongHong Hua表示。飞利浦此次展出了是基于SAF7730 DSP的方案,据称有650MIPS的高速收音和音频处理能力。该方案采用飞利浦的前端调谐器TEF6730以及一款HD Radio协处理器SAF3350,其集成的PACS功能可实现良好的音频接收效果。

在手机电视芯片平台方面,飞利浦半导体和三星电子无疑是领军人物,这两家公司均在本届IIC展上以不同方式展示了各自的整体解决方案。

正如飞利浦半导体高级副总裁兼首席技术官Rene Penning de Vires在北京的主题演讲中提到的,该公司已利用芯片级封装(SiP)将90nm的CMOS SoC、混合电路设计、BiCMOS射频电路设计以及一些无源器件集成在一起(即射频前端),与应用处理器Nexperia 7200实现了一款手机电视(DVB-H)模块方案。

与之相对,三星电子在展台上亮相的DVB-H整体解决方案基于三块独立的芯片:RF调谐器S5M8600、基带信道解码器S3C4F10以及应用处理器S3C2442,前二者是一对DVB-H前端芯片组。同时,该公司还推出了相应的软件平台。尽管是分离方案,但三星强调,零中频RF调谐器S5M8600不需要外部的IF SAW滤波器,可最大化地减小外部RF元器件;基带信道解码器S3C4F10不需要外部存储器,就可完成链路层操作。此外,其完整地客户开发包经过了全面地测试和优化,可帮助设计者缩短DVB-H产品的开发周期,从而加快上市步伐。

家庭娱乐解决方案步入快车道,VoIP风光无限

随着LCD TV、多媒体电视等家庭娱乐市场的持续升温,对音视频应用的器件需求达到前所未有的高度。由于看好该市场的美好前景,专注模拟器件的Intersil公司携多款特色产品进军视频领域,该公司的三路模拟视频延迟线EL9115可在提供基于CAT-5电缆传输的高质量图像的同时,将传输距离提高到1000英尺,打破了无法在廉价标准的CAT-5电缆上有效传输高质量的视频信号的预言。这种新型器件使三个通道以2ns的步阶独立延迟,最高可延迟62ns,可在CAT-5电缆传输无偏差的RGB视频信号。EL9115除了适用于低成本的CAT-5电缆的视频传输外,还适合视频安全系统和KVM应用。

而随着数字电视逐渐走近我们的生活,机顶盒方案日趋成熟,几家主要的供应商在IIC展上演示了自己的产品和创新理念。飞利浦除了展示基于单芯片的STB210 DVB-S方案外,还展示了具备双tuner的DVB-T方案。该方案可支持同步录放功能,并支持MPEG-4等编解码,具备USB等接口。用户可以通过USB接口进行数据的传输或软件升级。

而ST展示的机顶盒更像一个家庭多媒体娱乐中心,该方案支持DVB-S、DVB-C-DVB-T和IPTV,并支持H.264、MPEG-4/2、VC-1等多种格式的视频流,此外,它还有HDMI、USB等接口。ST技术人员表示:“这个方案主要是演示ST机顶盒芯片的功能,厂商完全可以按照自己的需求设计个性化的机顶盒。”

随着数码相机、照相手机的普及,对实现图片的自动浏览、旋转、缩放、移动的需求促使了数码相框的问世。北天星国际公司展示的基于ATMEL AT76C120的数码相框方案吸引了与会者的目光。它采用存储卡作为主要的存储媒介,可支持CF、MMC,SM、SD、XD-Picture、Memory Stick等众多存储卡格式。该方案能够播放标准及非标准的Baseline的JPEG图像,最高可支持1,600万像素,同时它还可播放MP3音乐。目前市面上并没有专门针对数码相框的芯片,各方案厂商一般都采用一些通用的多媒体处理芯片来实现。北天星国际有限公司的技术经理王宇表示,“市面上流行的数码相框方案是基于亿世的芯片,亿世芯片在处理静态图像时显示速度偏慢。而ATMEL的方案在解JPEG图像上要快很多,显示一张500M像素的JPEG图片只需100-150毫秒。”

也许不久以后,您在家打电话的方式会有所改变,如果你在听音乐的时候想和朋友通话,可以利用PC上的无线VOIP和数字麦克风轻松实现交流,因为SigmaTel给家庭影院增加了VoIP功能。SigmaTel的STAC9271、9272、9273等系列产品是10声道音频编解码器,可以实现带同步VOIP或立体声7.1音频系统。利用SigmaTel的knowles麦克风波束成型、回声消除和噪声抑制技术,可以获得清晰的通话质量。

飞利浦将VoIP变成了VoWLAN,在他们的蓝牙、WLAN共存演示中,用户可以同时方便地利用WLAN和蓝牙通话。飞利浦亚太区消费性及多媒体应用行销业务经理庄绍扬表示:“根据预测,未来3年中,全球每百部手机中会有15部集成有WLAN功。而未来的移动通信模式显然是城域范围利用GSM或3G网络,而小区环境则利用WLAN。”

台湾骅讯电子则推出了针对不同VoIP系统Uni-Phone软件,可支持包括Skype、Google Talk、MSN Messenger、Yahoo Messenger、AIM、QQ在内的六种主流网络即时通讯(IM)平台。它提供了单一操作界面,让使用者在统一的操作界面上查看不同平台的联络人信息、未接来电、语音留言等信息。只要配置有C-Media相关芯片,无论是单纯的USB手机、Speaker Phone,还是双模的Gate Way Box与无绳电话等各种不同的产品,都能通过Uni-Phone软件实现统一界面操作。

蓝牙方案最具人气,Zigbee从家电控制切入市场

中、短距离无线联网解决方案能使人们获得不受连线困扰的高品质工作、娱乐及运动体验,并能广泛用于工业控制、物流、建筑。蓝牙、ZigBee、UWB、WLAN、RFID以及各种非标准射频协议的解决方案在本届IIC上争奇斗艳,其中蓝牙解决方案人气最旺。CSR在IIC上展示了UniFi Wi-Fi芯片及BlueCore蓝牙芯片的整合方案,分销商昱博、世健、香港诠鼎都展出了各类蓝牙方案和产品,包括蓝牙耳机、蓝牙扬声器和蓝牙鼠标。CSR、Philips还展示了蓝牙与WLAN芯片共存方案;ST则推出了首款用于手机的蓝牙与FM集成的应用方案。

“以前一些蓝牙与WLAN的共存方案多应用于不同的设备间的共存,例如笔记本电脑和蓝牙耳机的共存,但随着具备WLAN功能的手机增多,在两个靠得很近的芯片之间解决共存问题尤为迫切。” Philips亚太区消费性及多媒体应用行销业务经理庄绍扬指出。Philips的方案在蓝牙芯片和WLAN芯片之间直接连接四根数据线,可完成先进频率跳动(AFH)和文件包转化仲裁(PTA)。由于这四根线不涉及高速信号的传输,所以不会产生EMC方面的问题。

CSR则通过两块芯片之间的双线通信并利用优化的软件进行信号优先级选择,很好地解决了蓝牙芯片与WLAN芯片之间的共存难题。在现场演示中,通过蓝牙传输的语音信号丝毫不受Wi-Fi接入的干扰,而且语音传输基本无延迟。该公司亚太区副总裁许俊丰透露,2007年CSR将会进一步推出将WLAN与蓝牙集成在同一颗裸片上的单芯片产品。

意法半导体的STLC2590单芯片方案结合了蓝牙和FM调谐功能,据称是全球首创。STLC2590支持蓝牙V2.0+EDR传输,同时集成有带RDS解调功能的FM调谐器,可实现调频节目收听和节目信息的数字显示,传输距离可达30~40米。

在ZigBee阵营中,德州仪器展台上chipcon展示了基于ZigBee CC2430 SoC的调制解调器,飞思卡尔推出了ZigBee网络无线遥控娱乐平台,该平台利用ZigBee协调器,通过手机对电灯、PC、空调等家用电器进行控制。但对于ZigBee的市场前景,许多人士持观望态度。

对此,飞思卡尔香港有限公司无线与移动系统事业部市场经理邝景亮表示:“ZigBee具有路径选择、自动连结网络及自我回复等主要功能,非常适合监控、控制与感测式网络应用。但由于涉及设备更新和成本问题,ZigBee将首先在灯光控制中得到应用。”例如,富昌电子已采用该公司的ZigBee兼容平台开发出的一款自动照明系统。邝景亮坦言,ZigBee技术仍需要针对实际应用进行优化,比如降低协议的复杂程度,提供简化版本,从而以较低的成本和易于开发的特性用于不需要那么复杂控制的应用中。

其它非标准射频协议虽然没有蓝牙、Zigbee等的宣传声势大,但也受到不少参展商的追捧,并在各自应用领域中各具特色,直接挑战蓝牙和Zigbee。

例如,美国的模拟电路专家Integration公司基于其自有标准的短距离无线技术的产品,价格可低至ZigBee方案的1/3,且外围器件少,仅需要一个SRAM和晶振,无需外围容阻件,设计简单,生产时无需统调,被用于家电遥控器、智能窗帘控制、汽车遥控锁、烟感器控制以及车载GPS遥控等多个家庭自动化领域。

而直接挑战蓝牙音频应用的nRF24Z1是一种完整的数字无线音频流解决方案,它使用了Nordic公司最新的MegaZtream平台,在一个超低功耗的、稳定可靠的4Mbps无线2.4GHz收发器中嵌入了QoS子系统。该芯片相对以往多芯片解决方案,具有高带宽、不易受干扰、不需要数据压缩、功耗低、体积小和传输距离远(10米)的优点,很适合无线耳机、从PC机声卡到Hi-Fi系统的音频流、MP3音频耳机、CD无线耳机等应用。

汽车电子强调实用,音频娱乐方案最热

针对汽车应用的音频娱乐解决方案是本届IIC展汽车电子的热点,作为汽车电子娱乐系统开发的急先锋,飞利浦在IIC上展示了C4 music汽车音响娱乐系统,主推高性能的CD/MP3车载音响方案。该方案基于飞利浦TEF690X单片汽车收音/音频处理芯片和SAF784X CD/MP3解码芯片,除了提供硬件参考设计外,还提供低层控制的软件,如收音机自动调校、RDS处理和CD的控制等。这样,用户只需要一个简单的单片机,开发相关的上层控制软件,就可以完成一个全新的设计。

飞利浦还同时展出的汽车收音机参考设计,采用了TEF6730数字中频调谐器和SAF73370 DSP,支持单调谐或双调谐系统,后者可消除多径干扰,以获得高质量的接收信号。瑞萨科技也展示了汽车收音机/CD解决方案,该方案基于瑞萨M30260F6AGP,可以支持6碟到10碟换片操作。

车载MP3 FM发射器(FM transmitter)是将MP3音乐信号转换成FM立体声调频信号,通过汽车收音机接收播放,能让驾车人士在享受MP3音乐的同时,获得与CD播放媲美的音质。台湾地区的笙科电子(AMIC communication)展示了他们最新一款FM发射器IC。在使用收音机进行FM调频收音时,时常会遇到调频不准信号不稳定的情况。据介绍,笙科电子这两款FM发射器因为具有锁相环路而可以确保稳定的频率,使用过程中不会出现频率飘移而音质下降。关于噪音干扰的问题,笙科电子产品市场经理陈秉群解释说:“发射器是以无线方式将MP3音乐以FM信号发射出去的,使用时需要避免与当地电台已用的频段有冲突。该发射器的频率可由软件或手工进行调节。”

英恒集团(Intron Technology)则携旗下汽车电子全线产品参展,其中免钥入车系统与之前RKE产品最大的不同是采用了自动开锁设计。当车主进入汽车1米范围内,无需按键,车锁便自动开启;反之,当车主离开汽车超过1米范围时,也无需按键,车门便自动锁死。这极大提高了开汽车门的便利性,和汽车安全性能。

此外,CAN/LIN解决方案、汽车仪表方案、车门/车镜控制以及车窗升、轮胎压力监测系统(TPMS)等解决方案也都有所展示。例如,瑞萨科技展示了多个汽车电子应用解决方案,包括CAN总线应用、汽车联网、汽车动力、安全、导航等领域的解决方案,但这些方案都是基于已有的实用成熟技术。汽车电子巨头英飞凌除了展示CAN/LIN解决方案外,还展示了基于其32位数字信号控制器TC1165/66系列的双缸发 动机控制单元参考设计。NEC展示了基于其闪存单片机的汽车仪表、CAN/LIN解决方案,该公司称通过其V850ES/DJ2,可在一个芯片上实现仪表显示控制。该公司称会提供CAN驱动程序软件,可使开发带CAN2.0的应用程序更容易。 Altera展示了汽车仪表解决方案。

在汽车导航系统开发方面,本次展会也没有厂商展出具体的解决方案,Sharp公司只展示了基于其LH7A40X 的车载导航系统解决方案框图。

MCU厂商角逐IIC,8位MCU以低成本演绎高性能

据市场研究公司IMS的报告,从2004年到2010年,工业半导体市场以平均7%的年增长率稳步增长。在2006年 IIC展会上,英飞凌亚太公司汽车、工艺及多元化事业部微控制器(MCU)高级总监石敬岩表示,英飞凌希冀凭借其在汽车控制领域的多年经验和技术进一步提升在工业半导体市场的份额。为扩展面向工业应用的优化解决方案组合,英飞凌计划在今年内推出多款闪存MCU,包括40款8位MCU、8款16位MCU、以及2款面向高端应用的32位MCU。

“尽管8位MCU的价格在不断下降,但其用量却在上升,因此8位MCU的市场仍不可忽视。” 石敬岩认为。英飞凌新推出的XC886和XC888 8位MCU在单片上集成了CAN控制器与LIN支持功能,通过提供高级网络功能改进XC800系列8位微控制器。片上CAN模块减轻了CPU处理大部分网络任务的负担,使这些8位MCU特别适合高可靠性要求的马达控制器。此次英飞凌展示了基于8位MCU的无传感器电动车解决方案和交流变频空调方案。其中,基于XC866的电动车解决方案,实现了零速度启动控制技术,可提高电机的使用寿命;XC866的T13控制PWM占空比可调特性使电动车能进行无级调节;集成在XC866中的8通道、高精度(10b)ADC模块可实现快速实时监测,而且由于集成的ADC,该方案相对其他厂商的方案,可省去3个芯片。

Silicon Labs在8位MCU中集成高分辨率的数据转换器、温度传感器、PWM以及晶体振荡器等丰富的外围,面对便携式市场和仪表市场。比如此次新推出的10款C8051F41X系列,集成了200ksps的12位AD转换器、两组12位DA转换器、温度传感器、可编程电压参考和比较器,并且集成如此多外围的芯片封装后尺寸仅为5x5mm。

麦肯积体电路发展重心一直在8位MCU领域,其8位MCU在汽车安防及小家用电领域销量最大,该公司不仅向汽车防盗产品著名品牌铁将军大量供应8位MCU,另外,大陆家电厂商美的也是麦肯积体电路的一大客户。

卓荣在本次展会上主推的产品是8位高性能微处理器AX2001,内嵌高速8051 MCU内核,最大速度可达200MIPS,内置USB2.0全速OTG和10M以太网接口,具有2个可编程Serdes模组,可以配置成I2C/SPI/UART等三种串行接口,支持IAP/ISP/ISD等多种编程和调试接口。与其前几代产品相比,AX2001的应用领域更加广泛,可广泛用于USB电话、无线USB电话、指纹识别鼠标、小灵通基站、无线音响、网络电话网卡等产品中。据卓荣半导体市场副总监陈斌表示,与竞争对手的产品相比,AX2001的主要优势是成本低,速度快,目前已实现量产。


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