借助物联网的东风,智能硬件正散发着诱人的魔力,巨大的商机吸引产业供应商纷纷推出的一体化解决方案或未来新兴技术,甚至颠覆性的控制台产品。日前,在易维讯(EEVIA)组织的ICT产业媒体论坛暨2015产业和技术展望研讨会上,来自飞思卡尔、ADI、富士通、硅谷数模、集创北方等五家厂商共同分享了相关产业趋势。
飞思卡尔:开放式物联网的未来与应用
用“物联网大爆炸”来形容当前的市场热度并不为过,越来越多的设备与人们的生产、生活互联,物联网迎来了一个爆发式的增长,而受益的主要包括处于产业上游的芯片厂家。飞思卡尔的高层曾经接受媒体采访表示,2014年该公司全球业务增长主要是来自物联网和智能互联增长的贡献,Q3净利润实现同比暴涨 4.4倍。
风不仅已经来了,而且还停不下来。在两三年前,每个人身上的电子设备大概是一部手机加一个蓝牙耳机。但如今,大多数人身上都有手机、蓝牙耳机、智能手环、汽车遥控器等。消费者身上接触到的智能设备越来越多,这使得连接物联网的器件数量快速增加,而这个数量未来五年可能会翻倍增长。与此同时,汽车电子、工业自动化、消费类电子等领域与物联网的关系也愈加密切。有数据表明,在物联网和智能互联设备的增长趋势推动下,到2020年全球的互联设备数量将达500亿只,是2015年的两倍,而这五年时间内,全球总人口数的增长不会超过10%。
在今年的CES展上,很多的火爆产品如智能睡眠监测、虚拟现实、无人机、智能汽车上都有采用飞思卡尔的芯片,而过去一年,大陆做智能手环和智能家电的客户也在飞速激增,这些都为飞思卡尔大力推广物联网策略提供了信心保证。
物联网的发展使得上游的芯片厂商将更多的精力投入到这个领域。作为嵌入式处理解决方案的,飞思卡尔认为开放式物联网的应用在未来前景广阔,也把物联网作为了公司发展的重要市场,并且对物联网有一定优势。飞思卡尔微控制器亚太区业务发展高级经理孙东表示,飞思卡尔在物联网行业的应用主要涉及工业、汽车、网络以及消费四大领域,从产品的分布上,不论是前端的物理感知到数据的传输、处理、网关,再到云端,飞思卡尔都有相应的产品和方案支持整个产业链的实现,例如传感器系列产品(压力、温度、湿度、陀螺仪和加速度传感器)、局域网的模块(蓝牙、WiFi、网关)、数据处理方面有低功耗M0+的产品和通讯能力比较强的M4系列产品。
专为物联网打造的Wi-Fi模块
然而,没有统一的标准一直阻碍着物联网发展。孙东透露,飞思卡尔在物联网标准方面积极推动,其与Google联合发起的Thread联盟,上个月吸引到小米的加入,为该联盟组织增添了新的砝码。他说:“标准将在二季度末制定,我们也在联合加入这个联盟的物联网企业在国内推广这一标准。”
更进一步的是,飞思卡尔不仅卖芯片,还开始联合知名的IoT和细分市场厂商开发新的产品和提供软件解决方案。近期,飞思卡尔联手高通推出一款针对物联网的 Wi-Fi模块。“市场对Wi-Fi模块需求比较大,BAT分别投资Wi-Fi模块厂商,我们也在利用自身优势,与国内外Wi-Fi模块厂商合作,产品将于2月份推出。”孙东说。
他继续表示,该Wi-Fi模块硬件上结合了俩家的优势,有信心将成本控制得很低,客户将得到原厂的直接支持,这一点对于长尾市场客户而言十分重要。“我们还希望通过这个合作模式改变传统闭塞的Wi-Fi支持模式,让它在开放的平台上实施。”他说,“比较前沿的是,除了传统的Wi-Fi连接,我们也把苹果公司的一些技术放在这个项目上。这个平台貌似是一个MCU的Wi-Fi模块,但软件上我们加入了新的协议,后续还会把一些其他的协议架在这个模块上实现。长远来看,物联网要做开放的平台,特别是芯片要和不同的产品兼容才能覆盖更多的目标市场和更多的客户。”
除硬件模块,飞思卡尔还积极与腾讯微云、百度云、阿里云、360云盘、天翼云等本土云服务公司合作,并合作海外嵌入式云服务公司,使客户的软件在他们的模块里得到很好的支持,顺利进入海外市场。
除了大应用、大客户、大市场,飞思卡尔也在寻找创客的市场应用,已研究了开放的Wi-Fi模块开发平台,除Wi-Fi接口,还支持基于Wi-Fi的语音、红外、蓝牙、PM2.5传感器、云存储等设备开发,飞思卡尔还提供BSP和所有外设驱动。
“这是家把创客的需求会聚在一起开发的开发板,以开放的形态支持大客户、小客户,甚至第三方器件,把大家在每个应用领域有优势的方案集成到我们的方案进行推广。”孙东说,“前一阵与深圳比较火的几家创客空间也在积极合作,探索新的扶持方式。”从应用案例来说,深圳已有多家客户利用开发板搭建Wi-Fi 智能音响原型。
One Box一体化网关方案
考虑到不同应用对应不同的系统的网关,如智能家居、能源管理、个人医疗等,为了在一个平台上兼容众多标准,飞思卡尔去年与ARM、Oracle合作推出了一体化网关方案,即“一体化盒子One Box”物联网解决方案,一举解决了不同盒子支持不同IoT服务、终端用户面向多个运营商且升级不便等局面。
飞思卡尔的One Box,实际上是对网关完成三件事,一是协议的转换,二是不同协议标准的支持,三是完成传统网关加密、数据存储。孙东介绍说,局域网端,该方案支持面向市场所有不同的短距离无线通信标准,蓝牙、Wi-Fi、Zigbee、抄表协议等,远端支持光线、电力线载波。
“硬件上运用Jave、Oracle开源操作系统,目标是让客户不用管底层支持,只需要关注自己应用层的开发。”孙东说,“底层我们做好,客户做应用开发,对系统的稳定性有很大的提高,用户的便利度和体验也有很大的提高。”
他继续表示,术业有专攻,一个公司不可能在全产业链上占有自己的位置,产业分工会越来越细,飞思卡尔会在自己专长和想投入的方向上占自己的位置。“通过三家的合作可以从物理节点,终端数据传输到协议转换、协议管理以及到后台云处理、调用可以做到无缝的衔接和管理。”他说,尽管一体化网关方案于去年年中推出,但现在回过头来看,国内做嵌入式物联网的机制,嵌入式云服务的公司其实都走这条路线,作为硬件厂商不可能构建很大的团队搭建全套的体系,飞思卡尔采用开放式的心态和软件厂商合作,把云端和嵌入式服务和节点的数据库搭建起来。
孙东表示:“我们希望构建一个开放的平台,而开放的平台不仅仅是软件的服务商或者用户合作开发一些产品,也不仅仅是和竞争对手的合作,更多的是整合上下游的资源,从而帮助客户开发创新的产品。”一家公司很难把整个物联网系统做得非常完善和完备,因此要通过企业间软件、平台以及和云服务商的合作,共同打造一个开放性的平台,这样不仅能服务更多的客户,同时也能满足新兴市场的应用需求。
ADI:集成式RF收发器供不应求,SDR创新应用层出不穷
应用的丰富对更高带宽和更高速率4G网络的需求不断攀升,反过来,他们的发展也对物联网的发展起到推波助澜的作用。然而,从2G、3G、4G,LTE制式繁多,频点的控制也十分复杂,OEM往往需要针对不同的硬件平台支持不同的制式,这时,具有灵活性、可配置性和支持现场升级的软件定义无线电(SDR)平台成为众多应用/市场OEM制造商的必选项。
目前,OEM对SDR需求处于被压抑的状态,原因在于现有的集成式宽带捷变收发器解决方案在性能、可调带宽方面受限,无法支持众多应用。在基站方面,随着铁塔公司的出现,要求正变得苛刻,通信设备安装后不得随意更换硬件,要求灵活配置,支持软件现场可升级。而在通用消费领域,消费者对带宽的需求变得无限扩大,这对于器件供应商来说,AD要快,但快的话功耗高、成本贵。困难的是滤波器,因为一个宽带的系统要支持200k的GSM,必须把带宽缩下来。宽带不支持窄带,窄带不支持宽带,形成的矛盾。
另一方面,许多OEM制造商缺乏实现实用性、高性价比的SDR的能力或资源,包括硬件和RF信号链设计技术、软件开发,以及上市时间延迟,而且分离式 SDR设计成本高。对于工程师而言,产品上市时间的压力很大,还要降低风险和成本。工程师碰到的问题是做基带,也就是懂协议的人需要懂模拟,需要懂嵌入式设计,因为他是懂系统的,很可惜他对模拟往往一窍不通。而反过来,射频工程师的射频玩得非常好的一般不懂数字,协议更不懂,两者的协调非常麻烦。这时候就需要这样的东西:集成式RF收发器,像手机射频级芯片那样,信号送出去以后工程师就不用再考虑。
集成式射频收发器供不应求
ADI公司渠道管理以及新兴应用市场高级应用经理章新明表示,该公司推出的软件无线电关键器件——集成式射频收发器AD936x,很好的满足了市场的渴求,去年在市场上的表现可以用供不应求、洛阳纸贵来形容。“我们的芯片精度高、易用,且有仿真、开发原代码和参考设计,让你的系统一开始就能做好。”他说,“ADI把AD9361/64芯片做在开发板上,并配上Xilinx接口板,硬件系统已经全部OK。软件工程师直接在上面做应用开发,开发速度非常快,是我们成功的原因。”
章新明介绍说,该系列芯片都是可配置的,内置一千多个寄存器,集成了模拟滤波、混频器、数据转换器、发射和接收的频率合成器。单芯片集成了所有其它功能,灵活可配置,是真正的软件无线电,可以现场升级,没有风险;可以实现快速上市,实现了体积小,还解决包括散热、功耗的问题。
AD9361/64芯片的工作范围从70MHz到6GHz全部支持。带宽从200KHz到56MHz都支持,也就是从GSM到微波的范围全部支持。“这款芯片点亮了整个市场,使得做一个标准基站或者非标产品也能像做手机一样简单。”他说道。
AD9361包含高性能2X2 I/Q收发器,接收通道有低噪放、解调器、滤波器。他介绍说:“因为信号很小,如果有些特别苛刻的环境可以在外部加低噪放,芯片有三个输出通道,也就是它可以支持三个天线,每个天线的带宽不太一样。芯片里集成了混频器,也就是本身的本振,它的频率是6G到12G。这里有各级的增益放大器,这些增益是可调的,后面有模拟滤波器,AD之后有数字滤波器,这些增益控制范围80dB,30dB是数字的,1dB的步进。”
这里画的是两个AD,实际上是个零中频架构的芯片,这种架构有一个弱点,就是它的镜像抑制本振泄*露的问题,大家可以这样理解,一个本振信号,发射的时候,一个本振信号发射的时候是直接相乘,这个本振信号发射出去,这就是本振泄漏,这个信号在空中通过解调器再解回来的时候又变成直流,这个直流很讨厌,会导致AD的范围缩小,这个直流会波动,一定需要一个直流校准的算法,去除这些直流。另外零中频的问题还有正交性,因为他是IQ接收,就是90度,实际上做不到,因为空中多径效应,导致天线不是90度的,信号回来也不是90度,芯片里面这个地方I和Q的增益也是不相等的,相位也是不相等的,所有的这一切导致后解调非偏差,我们需要正交误差校准功能,让我们的芯片、系统正交性尽量保持良好。这是很重要的功能。
为了支持各种制式的带宽,我们使用速度很高的ADC和DAC,在AD前面有一个抗混波滤波器,信号采样率需要是信号带宽的两倍,大家理解为是信号的两倍,如果AD比较慢,比较高的信号有会混叠。比如说芯片要支持56兆带宽,要支持200K带宽,AD至少要到100兆。但是有一个问题,用一个方法解决带宽的问题,改变AD的采样频率很低,行不行呢?看上去行,但是问题是现在的是芯片有56兆带宽,射频前端的带宽都是超过56M的,那么它的各次高次谐波噪声的噪声全部会混过来,如果前面没有滤波器的话,就会混迭回来。这时候信噪比会急剧恶化。
现在的问题是,现在的芯片要支持56兆带宽,按道理不能做固定的、硬件200K的带宽是不可能,如果做可变的就要用电容、电感,这些参数误差很大,而且要开关切换,因为芯片做电容太难,要占面积,这是不可能的。“我们是用了一种非常高速的AD采样,AD本身不混迭,采完以后,要把数据再降下来,现在做数字滤波,再抽取,把数字降下来,通过这样的方式可以实现它的带宽可调,200K到56兆,但现在国内在要求60兆带宽,基站需要100兆带宽,往后需要24M带宽,那怎么办呢,这个芯片没办法,我们需要再提高AD的速度,这个对噪底要求很高,对通道噪声的要求,我们再重新设计,同样的架构,我们后面的芯片会支持基站的设备,支持100兆带宽,甚至高的带宽,他的功耗很低。这个方案与原来的手机不一样的,因为原来的手机为了照顾低功耗,它的AD是很慢的,架构不同。”章新明解释说。
“另外是支持频点,我们支持70M到6G,这是为方便大家,单芯片技术,频点这是各个国家宝贵的资源,在中国也是有在管理,我们的芯片可以保证在什么地方都可以用。通道带宽是我们现在痛苦的地方,200K到56兆,因为不同的制式要求不同的带宽,一个芯片全部可编程,我们的芯片也比较贵,怎么办呢?对于某些固定带宽的应用,20兆或是40兆的,对某种通讯专用的,我们会把系列产品里挑出一个带宽专门测试,打特殊编号卖给大厂。”他说。
AD9361的优点还包括出色的接收器灵敏度。“我们接收机的灵敏度已经做到2.5dB,这个不算太低,也不算太高,我们2.5dB是考虑到后面ADC的干扰和整个通道折算回来,后面是有增益,后面都要除以增益往回算,这个芯片本身不是基站级的芯片。刚才讲到基站的设备、基站的厂家需要这样芯片的时候,我们现在需要将指标提上去,现在的做法是增加低噪放。发射需要高线性,芯片能做到EVM≤-40 dB,也就是1%的误差。EVM是入场矢量的概念,我发一个信号,有相位的问题,需要一个矢量,我发出来是错的,就看这两个角之间差了多少,我们保证误差不会超过1%。这也是很重要的指标,也是基站和通讯标准能不能用的指标。产品里碰到的问题都是基于这个展开的。”他继续表示。
AD9364和AD9361的差别AD9364是1×1的,是单通道的,因为有些应用不要那么宽的带宽,一个就够了。
“上市支持上,有快速的上市套件,包括FPGA夹层卡(FMC)和广泛的设计资源(Gerber文件、参考代码、Linux示例应用和驱动程序以及设计支持包)以供下载,并联合Xilinx、安富利(AVNET)合作开发基于 SDR架构的参考设计。这个demo真的是自己收自己发,接上天线就可以了,Xilinx可以提供他们平台的支持,我们有代理商是安富利,他们也有专门的平台,比较方便。”章新明补充说。
包括热门无人机在内的创新应用
软件定义无线电能够在测试仪器、通信尤其是4G微蜂窝基站、通用无线电平台、军用通信、手持通信中获得更多应用。章新明分享几个创新应用案例。一则是测试仪器,像频谱仪和网络分析仪一般既重由贵重,不易带出,而现场测试人员又很需要这样的设备。“用AD9361就能实现这种功能,可以把频谱仪做成低功耗便携式网络分析仪、频谱仪。”章新明说,“当然我们现在也有客户支持的问题,精密仪器的要求比芯片高一个等级,客户的支持难度很大,他们希望把每个参数优化好,把信号的潜力都挖出来,ADI也将进一步改善产品。”
另一个应用是通讯遥测设备,比仪器的需求量大很多。章新明列举了当下非常热门的四轴飞行器,客户非常需要实时的图像传输。Wi-Fi通信距离太近,飞行器飞高飞远了就会没信号,AD9361就非常适合做这种产品,将图像方案与通讯射频方案移植到一起就能够实现这一应用。“这个市场非常大,芯片也非常好用。”他说。
富士通:为系统创新而生的FRAM
FRAM以其独特的读写与掉电特性,日渐在物联网、工业设备、医疗器械及医疗电子标签、电力自动化、汽车后装设备、认证芯片、POS机/金融ATM机等领域的应用风生水起。作为FRAM全球领导供应商,富士通半导体上海有限公司市场部经理蔡振宇介绍了FRAM技术和工作原理、与其他存储介质相比的性能优势,更重要的是,他还带来了FRAM在多个高可靠性领域的创新应用案例。
铁电的性能优势
FRAM是Ferroelectric Random Access Memory的缩写,铁电的称谓由来是它运用铁电材料(PZT等)的铁电性和铁电效应来进行非易失性数据存储。FRAM兼具了DRAM和SRAM的快速读写特点,又可以像Flash和EEPROM一样掉电后保持数据的特点,可谓优点兼而有之。
从FRAM内部构造来看,整个工艺具有上下两层电极,基本的区别在于工艺中加了一层PZT膜。这层膜放大来看,边上是整个铅原子的构造,中间蓝色的是氧原子的掺杂,红球是贵金属的原子。
当一个电场被加到铁电晶*体时,中心离子顺着电场的方向在晶*体里移动,当离子移动时,它通过一个能量壁垒,从而引起电荷击穿。内部电路感应到电荷击穿并设置记忆体。移去电场后中心离子保持不动,记忆体的状态也得以保存。铁材料本身带有迟滞特性,原子运行到上面定义为0的位置,运行到下面定义为1,通过判断这两个位置来判断数据是0还是1的极化值。
与其它存储器相比,FRAM的特点非常明显。EEPROM属于异质性,掉电后数据会丢失。写的周期来说,FRAM一般是150纳秒的数量级,现在有20纳秒数量级。寿命方面,FRAM至少保证10的12次方,即有1万亿次读写的次数,EEPROM和FLASH都是100万次,SRAM也是无限次擦写。功耗方面,FRAM 读写时的功耗大概10微安,EEPROM和FLASH都是毫安级的,SRAM也是毫安级的。
那么具体FRAM有多快富士通蔡振宇介绍称,与常用的E2PROM相比,铁电FRAM更加快速、耐写以及低功耗。铁电FRAM有40000倍于 E2PROM的烧写速度,FRAM只需0.5秒可以传送的数据,E2PROM需要13.4S。同时,铁电FRAM还具有高读写耐久性1万亿次的特点,可以频繁记录操作历史和系统状态,这一点强于E2PROM一百万倍(E2PROM只有一百万次)。而且只有其1/1000的超低功耗,写入时无需升压。
蔡振宇认为,FRAM的特长可归结为三个方面。一是无须电源保护,意味着它无须后备电池,可以瞬间断电保护以及RF-ID应用,那么它就可以实现小封装化、低功耗、环保,从而适用于便携式设备中,并且减少维护保养工时。二是高速/高读写耐久性,能够实现信息数据的实时频繁记录。
值得一提的第三个特性在于其抗辐射性。与其他传统存储器相比,FRAM不易受到射线(α射线、中性电子线等)影响,从而适用于医疗器械应用,满足可靠性要求。
FRAM应用面面观
那么,这些特性将为FRAM带进哪些具体应用中呢?蔡振宇介绍说,富士通FRAM包括三大类:单体FRAM、RFID FRAM和认证FRAM,可以广泛应用于RFID标签、智能计量仪表(电表、水表、燃气表)、ATM机、有线内窥镜、通用验证芯片等等产品中,其中 FRAM RFID产品成就斐然。蔡振宇列举了下面八个典型的应用案例,通过这些案例表现了富士通FRAM的优点。在物联网世界里,很大一部分就是要做到信息数据实时、频繁的记录,FRAM可以允许快速、频繁的擦写,这也是富士通FRAM的优点所在。而FRAM的抗辐射性,也使得FRAM在医疗以及一些工业领域受到了广泛的应用。
1.基于无需后备电池的特性,FRAM用于数控机床和重工业设备。中国电网的断电往往给设备造成困扰,数控机床需要实时记录重要数据,数据量很大的情况下,以往都是加上一个后备电池用于保存数据。采用FRAM后,就可以把后备电池拿掉。后备电池的劣势在于它会漏电,用两三年电漏掉后要更换,对后面的维修也会造成麻烦。去掉它,可以减少维护保养的时间,并且环保。采用FRAM比SRAM+电池的方案可能会更便宜。
2.基于其抗辐射特性,FRAM RFID将应用于需要大量辐射的医疗和工业场合。比如手术台的追溯、药剂盒子、类似于穿刺、血透的管子,美国和欧洲会有很多接触到医疗器械的地方,需要经过伽马放射性射线消毒。普通的RFID满足不了要求,只能用到FRAM的RFID。原来是美国和欧洲的要求比较多,然而现在,中国的医院和客户也慢慢对此提出了要求,并且会越来越多。目前市场上只有富士通的FRAM RFID可以满足这些需求。还有一个特殊的案例是关于2011年福岛海啸引发的核泄漏,FRAM可以抗核辐射的释放,普通的EEPROM被伽马射线照射后数据会被破*坏。
3.利用其读写次数多、读写速度快的特性,内嵌FRAM的RFID产品应用于交通收费卡。在广东,有些交通的收费卡在进站和出战时读不出来,原因在于卡的使用频率较高,超过一百万次就失效。FRAM RFID则不会读到极限(10的12次方次)。另外,它不存在EEPROM读写距离不同的问题—EEPROM RFID在写数据时要先升压到9V或12V才能收集电场能量,FRAM则无需。
4.FRAM RFID用于冷链控制。当需要追溯运输途中每一节点温度的变化,怎么保证整个运输途中都是在这个温度以下?就需要在整个车箱里加一个RFID的模块,实时把数据传到接收端,客户读一下就可以看出一小时运输范围内有没有超过温度系数、温度范围,才接收认为合格的产品,SPI接口可以做这样的作用。
“有家杭州客户是进行疫苗运输的,采取集装箱柜方式运送,需要实时记录温度系数和运送时的具体温度。”他介绍说,以前是运用主动标签,一个点一百多元人民币。车里做一个WiFi的节点,送到驾驶室,目的地再把节点的数据读出来。改为FRAM RFID的方式后,一个结点用简单的MCU加温度模块加FRAM RFID即可。运输到数据可以RFID五个点一读,就可以把运送的流程拿出来。这给客户省了不少钱,一百多元的主动标签还是比较贵,新的方案基本上可以降到一半的成本。
5.工厂自动化和维护应用。在汽车的生产线上,像大众这种大厂,每年的生产量都会往上提。生产量往上提,要把现有生产线的效率提高。在整个汽车生产中就要使用RFID,要把生产线、流水线变快的话,RFID读取速度要变快。这就需要更快的流水线运转速度,提高RFID读取速度。富士通的128C就已成功运用在这样的领域。
6.波音飞机。飞机每过一段时间需要大修、年检。每个零件可以照取,可以把维修记录通过RFID反映出来,知道哪个部件要坏了,哪个部件可能有问题要更换等等。
7.基于FRAM的认证芯片,用于打印机真假磨合的辨认。佳能、EPSON的打印机能够识别墨盒真伪,假的墨盒它就会弹出来,并告诉你用了盗版墨盒。实现这一功能,靠的就是富士通的认证芯片。“原理很简单,把芯片分别放在打印机端和墨盒端,认证芯片内含AES128加密数据。这样一来,打印机取墨像对暗号一样进行验证,出厂前就和厂商谈好了每种不同的打印机和墨盒有对应的暗号,验证的好处在于客户的知识产权得以保护。”蔡振宇说。
8.认证内窥镜转换头。内窥镜有一个转换头,有一个客户希望转换头匹配自己内窥镜片的头。他把认证芯片加到内窥镜的头里,实现了类似于墨盒的工作,验证后规定的机器只能配规定的头。
后,蔡振宇表示,富士通从1999年开始量产FRAM产品,14年累计销售23亿片,在日本三重和合津若松两处设有晶圆制造厂,在中国南通也设有封装厂,实现高品质产品的稳定供货。
硅谷数模:高速接口IC,技术远超市场
以接口类IC闻名的硅谷数模(Analogix)半导体公司成立12年来,一直在接口标准比较主流的DisplayPort技术上,进行外部或内部连接 SlimPort产品的开发。硅谷数模市场总监梁茜介绍说:“目前全球内置DisplayPort芯片出货量超过10亿台,其中比较著名的是iphone 的AP从A5到今天的A8处理器里面都有,直到今天上个月还在跟苹果谈一个新版的AP,后续iphone的AP会持续支持。今天拿的iphone的接口实际上内部跑的是我们的架构。”
外部连接向4k2k迈进
她进一步分享了该公司在数字高速显示接口方面前沿的技术以及的部署进展。她表示,随着屏幕分辨率提高,AP处理器到屏的带宽变得越来越大,才能输出 4K、2K或者1K的显示。之前的老式接口已经不能满足大数据的带宽,新的连接方式已经转向了更高速率的接口方式。
现在手机、平板、笔记本里会内置一个传输芯片,将4K、2K或者1K这种大带宽、大数据的内容向外输送。目前看到的普遍接口是SlimPort USB的方式。SlimPort采用了和iPhone的IP同样的技术,单通道带宽达到了6.75Gbps。SlimPort现在支持的向外输送视频的带宽已达4K×2K。
“基本上接口*技术发展的规格也就是这个程度了。”梁茜表示,由于带宽的富余,在外部连接这里,除了做高分辨率视频向外输送外,还加上了480M USB的数据以及快速充电功能。
梁茜继续介绍了与屏的另一款芯片:“硅谷数模把前期LVDS接口换成EDP接口方式,三星开发的屏是5K×3K显示器,里面用的是我们的TCON。大家可以搜索一下,市面上大部分4K×2K的笔记本电脑大部分都是用的这个,是跟三星合作的。”
她还表示,在外部连接上,从2012年开始硅谷数模向全球的手机厂商介绍SlimPort技术,先由Google开始采用,后来华硕平板、LG平板都采用了SlimPort连接方式。发布的亚马逊系列平板电脑也都支持SlimPort输出。她继续说道:“目前主要的客户是海外厂商,国内比较少。 SlimPort业务2014年营收7000万美金,利润率超过40%,贵的芯片卖到5到6美金,在消费品的IC里面,可以和AP相比了。这也是我们为什么一直做接口间的精尖技术的原因。”
内部连接单通道速率已高达8.1G
“在屏幕中的TCON也有一些芯片,包括一些平板和高分辨率笔记本。跟屏的合作伙伴主要集中在全球的三家,LG、三星和国内的BOE。”梁茜坦言,“截止到今天,单通道速率已高达8.1Gbps,四条通道达到30多Gbps。iMac后面有一个接口是DisplayPort加上了PCIE。我们觉得在消费类电子这一侧,IC厂商今天开发的速率可以说是已经非常的。从应用上来讲,今天连5.4G都没有用到。所以从技术开发到应用角度讲,还是有一段差距的。在连接方式上,把它加入了很多东西,包括充电,并把DisplayPort加到了USB。”
DisplayPort作为的标准,定义了USB接口连接方式上输出的标准,用USB连接器,把DisplayPort数据传出来。micro-B的标准2012年就出来了,Type-C近才推出。Type-C同时支持充电功率达到100瓦20伏的电压,能够实现3.1的传输速率。关于 USBType-C应用时间,梁茜表示,首先比较感兴趣的是笔记本厂商,而海外厂商对Type-C观望程度浓一点。目前国内厂商对时间的要求特别强烈,先是从笔记本开始,后续到平板电脑、手机,以及其他显示。
颠覆性通用控制台NANO.COSOLE
梁茜继续分享了她对于移动应用模式变化的观察和思考,她认为中年一代的人都是从PC时代过来的,但现在的孩子将不再会逆潮流学习Windows,安装、卸载程序的使用习惯将被触摸、手持、云处理所取代。
“我们对于未来美好的理想,就是人们出行只用带一个手机加一个折叠蓝牙键盘,不用带笔记本跑来跑去,文档资料存在云端。”梁茜设想道,“家里甚至不需要盒子、X-BOX,手机变成OTT盒子读取优酷、爱奇艺内容,还可以直接配一个小手柄玩手机里的游戏。”
为此,梁茜着重介绍了硅谷数模在CES2015上刚刚发布的一款名为SlimPort NANO.COSOLE的通用控制台,实现了对OTT盒子、主机游戏以及移动计算的创新性颠覆,也是芯片厂商向智能设备小周边配件制造延伸的尝试。 NANO.COSOLE采用SlimPort接口*技术,克服了移动设备上传统接口空间架构的限制,使得手机、平板电脑能够通过现有的移动USB接口进行高清多媒体连接和内容共享,实现全高清的用户体验。
NANO.COSOLE平台由盒子底座、蓝牙遥控器、电源以及HDMI和micro-USB线缆构成。它是盒子的形态,一个底座加盖一个小摇控器,盒子里配一根线。使用时,用户通过micro-USB线缆与智能设备连接,盒子的另一边则通过HDMI线缆与高清显示屏相连;蓝牙遥控器可与手机配对,实现对手机中短距离的遥控。由于简单、方便与易用性,NANO.COSOLE也被形象的比喻为一款“智能硬件APP”。
“用户只需将智能设备的micro-USB端口与NANO.COSOLE连接,就可以自*由按需点播多媒体内容,而不再受客厅机顶盒的限制;消费者也无需再购买昂贵的游戏主机即可玩视频游戏,还不用担心耗电问题;也无需携再带个人计算机即可执行移动办公。集成无线 NANO Remote具有高效、易用的控制功能,让消费者能够舒适、便捷地享受OTT视频内容和互联网应用。”梁倩表示。
它支持移动端播放到4K的输出,这样就可以将手机变成4K内容获取源,再配上4K高清电视,就可以自己拍摄和播放4K视频。同时,它支持7.1声道,4K×2K和7.1声道可以同时输出,这样唱卡拉OK直接买一个话筒就可以了。又比如说看电视节目,不用跑电视机旁边去快进快退,拿小板控制即可。除了HDMI的接收端,连投影、DVI它都可以。后续,硅谷数模在游戏场景方面还会跟手柄厂商合作,将推荐的游戏改成可以用手机玩。SlimPort还计划与汽车车载做连接,使手机可以直接到汽车的显示屏。
集创:集智创“芯”,超越“屏”凡
移动智能终端日新月异,在集创北方公司副总裁陈馗看来,尽管市场看上去很热闹,但是实际上没有突破。他认为,现在的智能穿戴只解决了人体穿戴硬件和手机腾讯,但内容不到云上,智能穿戴就还是不行。
“把可穿戴做好一定要满足人体的特征,智能终端的本质是人体ID。这个问题突破的话,穿戴式设备一定非常火,不需要简单数据传输,而是丰富数据传输。这种情况下,外设的设备变成状态非常轻、体积非常薄,而且交流是透明的。硬件载体变成数据传输工具,大量的数据变化在云端处理,然后把计算结果传下来。”陈馗说道。
他相信,从消费到医疗再到汽车,可穿戴产品是物联网的接口。未来移动产品的三个趋势就是轻、薄、透,而柔性屏绝对会为可穿戴设备的移动产品带来另一次变革。并且,未来的人机交互是无处不在的,触摸屏也将覆盖所有的显示设备,即有屏的地方就有输入,显示和人机界面交互将一定在一起。
因此,触控+显示技术的结合就成为了一种必然。而集创一直是专注于平面显示技术的IC设计公司,去年经受了Mediapad M1、联想YOGA和三星Tab3的大批量考验,2015年显示技术融合的趋势不变,IDT是明确的方向。
ITD是显示驱动与触控整合,是业内颠覆性一体化创新方案。国际触控IC厂商相继发起并购,为显示与触控IC整合铺路。完全整合的方案还未出现,国内有望实现跨越式突破。集创北方是国内一家立足于显示屏,同时具备触控与显示芯片设计能力的公司。目前,集创正在力图打造“国际团队”,去年上半年在新竹成立新的分支,意欲为了未来显示技术融合做准备,推出触摸、电源管理、驱动、TCON集成在一起的All-in-one整体解决方案。
集创在本次研讨会上也正式宣布推出拥有自主知识产权的触控芯片全新解决方案ICNT86系列触控芯片,该系列产品采用互电容+自电容的架构,支持真实10 点触摸,搭载32位MCU及DSP,其数字处理能力经测算相当于单8位MCU的20倍,还支持智能跳频、防水等功能,并能有效抑制RF、LCM干扰,更强的抗充电器干扰能力。
ICNT86支持智能手机、平板电脑等多种移动终端全尺寸屏幕。可满足用户在各种复杂环境和场景的触控应用中保持精准。相比上一代产品来说,除了定制化保护、真实防水、随手触控以及智能跳频等特性之外,ICNT86还增加了对On-cell及In-Cell模组的支持。