手机、数码相机、MP3播放器等便携式设备市场的爆炸性增长已是有目共睹。然而在一片繁荣景象之下,产业格局不断发生各种微妙变化,例如中国手机已出现利润走低、库存增大的现象,显示模块和闪存器件的供应由紧张走向平稳,多功能手机成为开发主流；低端数码相机市场开始萎缩,中高端市场继续增长；MP3播放器还有两三年发展空间,开始面临与其他设备集成和向多媒体播放器升级的发展模式等。此外,新的技术、新的应用正在影响这三种手持设备开发商和制造商未来的研发和市场布局。
便携式设备种类繁多,然而在中国,人们议论最热闹同时也是市场亮点的仍是各种手持设备,包括手机、数码相机和MP3播放器等。综合各种市场调研公司和环球资源集团的分析数据可以看到,2004年全球手机的出货量将增长到6.5亿~6.8亿部,中国可制造超过2亿部；数码相机出货量今年预计会达到7,000万台,中国将生产3,513万台；而今年全球MP3播放器市场规模为1,300万台左右,中国将生产670万台。由此可看到,中国已成为这些手持设备的主要制造基地。从市场需求来看,中国也是兵家必争之地。2004年,预计中国手机、数码相机及MP3播放器市场规模将分别达到1.1亿部、310万台、363万台。
市场和技术的发展变化万千,一幕幕融合和新产品分化的剧目不断上演,产业格局不断演变,例如中国手机已出现利润走低、库存增大的现象,低端数码相机市场正面临可拍照手机的蚕食,MP3播放器设备面临与其他设备集成和增添视频功能的两种发展模式等。这些因素将对中国厂商的研发布局、半导体和技术方案供应商的技术和市场发展战略乃至整个供应链产生深远影响。
本文将结合来自领先半导体供应商、方案提供商和中国厂商的观点,重点分析上述三种手持设备的技术和市场发展趋势,以及关键的软硬件实现技术,包括多功能融合、无线集成、电源管理以及显示和存储技术等。
多功能手机成为开发主流
中国2003年移动用户新增6268.8万,达到2.69亿户。新增用户的绝对量增长明显趋缓,从2001年开始就在6千万户徘徊,这表明虽然中国市场还有较大发展空间,但与前几年相比,已经有所压缩。于是各厂商和手机设计公司纷纷在功能和成本控制上下工夫,加快了新款产品推出的速度,以便刺激需求,提高手机的利润,抢占更大份额。
如果说彩屏、和弦是过去一年中国手机的主旋律,那么集成摄像模块、MP3的手机则是今年下半年和明年年初中国厂商的主打产品,各种国产可拍照手机目前已开始大批量上市。此外,随着运营商加大增值服务(彩信、彩话、下载、在线游戏等)的推广力度,MMS、IVR、Java、WAP浏览等功能开始成为主流配置。除了上述普遍的娱乐和多媒体功能,不少手机厂商还频出新招,在不增加很多成本的前提下定制一些新功能,使他们的产品更具卖点,一个典型的例子海尔在推出信鸽防丢手机后,还将推出诸如紫外线测量、计算热量的健身手机,甚至捆绑小型医疗仪器、可通过GPRS网络进行疾病监控的手机。
与此同时,相比应用功能开发热潮,厂商投入在下一代手机通信技术上的热情并不高。尽管不时有报道说中国厂商开发出3G终端,但在网络基础设施还没有大规模部署,芯片平台还不成熟的情况下,大部分手机厂商仍持观望态度,“这种情况1-2年内都不会有什么变化。3G网络投入太大,很难一下建立起来,还不如投入成本不大的2.75G(EDGE)技术吸引人,手机厂商自然不愿意花很多钱投入到3G终端开发上。”海尔通信有限公司开发中心总监郭滨说。
一些芯片平台供应商也意识到中国市场的这种实际情况,进行了适时的战略调整。新兴的应用处理器提供商安凯开曼公司就表示,不仅要提供支持实时第三代移动通讯应用(如可视电话、视频流传输等)的最高端产品,还计划在今年下半年针对多功能手机市场形成提供基本音频处理功能、基本相机功能和具有强大视频和游戏功能等系列产品。“我们已在一些处理器上提供存储接口,推出了使手机可外接存储卡播放1个小时的电影的方案,当然前景怎么样还要看市场的反映。”该公司副总裁李小明表示。
而对于高端的智能手机/移动PDA市场,中国的状况基本是芯片平台供应商宣传的“雷声大”,手机厂商进入的“雨点小”,真正推向市场的产品很少。手机软件供应商移软科技(南京)有限公司副总裁刘冰介绍说:“今年共有582款手机上市,而智能手机才十几款。”他分析道,由于各种智能手机芯片开发平台还很昂贵,比普通手机平台一般高15-20美元,终端价格昂贵,用户接受度还很低,量上不去,故利润空间不理想,所以厂商虽然在内部预研相关产品,但不愿意冒险大力推广。
不过,这三位业内人士都认为,2005-2006年中国智能手机市场会趋热,增长速度会很快。“从去年底和今年开始,应用处理器、移动PDA引起了国际厂商的很大重视,MIPI联盟的成立就是很好的例子,安凯作为中国公司的一个代表也加入了该联盟。”李小明说。现在市场上有十几种主要应用处理器架构,四种主流操作系统平台,基带Modem、LCD、摄像模块、存储器等外设供应商数不胜数,一旦应用处理器与这些外设之间接口标准被确定,将推动各种开发平台走向成熟,并且极大缩短移动产品制造商和软件开发商的开发周期和设计复杂度,进而推动多功能手机和智能手机市场的发展。
各种无线技术集成升温,手机软件重要地位凸显
除了集成更多的应用功能,手机集成其它无线技术也值得关注。讨论最久的就是蓝牙技术。目前,蓝牙芯片的价位已降到一个较合理的水平,供应商们对它的应用前景表示乐观。TI公司亚洲无线通信业务总监Jean-Francois Barati认为,今后几年蓝牙技术将成为大批手机的标准配置,以提供面向数据同步的低数据率连接和与手机附件(如耳机)的无线连接。飞利浦半导体大中华区移动通讯业务总部副总裁兼总经理Ivo Rutten也同意这个观点,“市场调研公司Strategy Analytics在美国进行的一项调查显示,50%的用户对无线耳机感兴趣,可见这个市场将会加速发展。”他说。
另一种无线技术Wi-Fi在手机中的应用也被一些芯片公司看好。TI的Barati认为,集成Wi-Fi除了可用于实现无线数据接入之外,还可支持无线VoIP。“蜂窝和Wi-Fi同时集成到手机中,用户能选择使用一种可获得的最高效连接方式来进行通话,而且在无线局域网和蜂窝网络之间可进行无缝地、透明地切换。“他说。
目前,TI提出了在单个移动设备中集成蜂窝、Wi-Fi和蓝牙的概念设计,并与几家OEM厂商(如惠普、Motorola)合作,将集成多种无线技术的产品推向市场。
飞利浦半导体的Rutten则对Wi-Fi在手机中的应用前景持保留意见,他表示,集成Wi-Fi在技术上并不十分困难,但还是会牵涉到大量的软件检查工作。而且,蓝牙市场的崛起会成为一个主要的障碍,一旦蓝牙成为一种主流,它将不仅仅只用于无线耳机或者与PC的通信,可能会用于将手机连接到家中固定的集线器上,这样手机就能作为无绳电话来用了。
“WLAN用于在热点打IP电话的应用经常被提及,但这似乎象是回到了公共电话亭,而且WLAN在技术上也不适合高质量通话。目前WLAN市场10%左右的增长率还主要是由笔记本和PDA用户来推动,用来在热点下载大的文件。”Rutten认为手机用户不太接受只能在诸如热点之类的少数地方享受服务。
近距离通信(NFC)技术是一种新兴的低成本短距离无线技术,也适合于集成到智能手机中,可实现很多新型服务,如两台设备只需靠近就可传输数据、安全交易和下载丰富内容。飞利浦等NFC的推动者认为,NFC的目标并非是完全取代蓝牙、Wi-Fi等技术,而是在不同的场合、不同的领域起到相互补充的作用,因为NFC的数据传输速率较低,仅为212Kbps,不适合诸如音视频流等需要较高带宽的应用。
随着手机集成越来越多的功能,传统的通信功能与新增功能之间的逻辑配合成为主要的设计挑战之一,软件的作用越来越明显。“手机的嵌入式软件系统越来越复杂,要考虑各种应用功能与通话功能的交互性,例如你正在听歌来了电话怎么办,所以要考虑逻辑的优化,另外还要更多地考虑通过软件设置来实现一些电源管理策略,以降低平均功耗。”移软的刘冰说。
移软公司目前已积累了一定经验,除了可提供嵌入式Linux操作系统、MMI、MMS、WAP /Web微型浏览器、E-MAIL、手机互动游戏、GUI、输入法、MP3和蓝牙协议栈等方案,还推出了基于Linux的智能手机全方位解决方案mFone,可供快捷移植到多款主流芯片组中。
在功能电话和智能电话时代,开发者需要提供带有高层次操作系统和多媒体应用程序的开放式软件架构,同时能使终端用户和运营商能现场升级服务和内容。对此,软件生态系统的概念被提出,在特定领域具有不同专长的第三方软件公司构成了这一系统。TI的Barati指出,手制造商应充分利用这一生态系统,以便完成丰富多媒体特性带来的复杂设计任务,加速产品的上市周期。
为了提高竞争优势,芯片供应商安凯开曼则干脆成立了自己的软件公司,为手机开发商提供基于RTOS和uCLinux的多媒体手机方案、软件开发平台以及各种便于移植的模块化软件产品(包括MMI、MMS等),并且只向合作伙伴收取很低的技术支持费用。
数码相机市场保持增长,本地设计刚刚起步
IDC的数据显示,2004年全球数码相机出货量将增长39%,明显低于去年的71%。虽说手机领域愈演愈烈的融合之势已经对数码相机市场产生一定影响,但目前还只限于低端市场,特别在中国,主流的可拍照手机仍是30万像素的娱乐性产品,还没法与几百万像素的数码相机相提并论。据环球资源集团的分析,今明两年中国数码相机市场规模仍有望获得126%和88%的高增长,在2005年以后增长率会减缓到30%以下。
目前,排名全球数码相机产量前5名的公司-索尼、佳能、Olympus、柯达、富士均已在中国大陆设立制造厂生产数码相机,并且占据了市场的主要份额。本地制造商如联想、紫光、金拍得丽、中恒讯视、方正等虽然夺得一部分市场,但由于数码相机关键部件受制于日系制造商,目前总产量还不到100万台。
“镜头的供应一直比较困难,因为供应商太少,都在日本。”夏普公司的一位资深工程师指出,“图像传感器方面的供应已没什么问题,总体来说CMOS传感器数量更多一些,主要针对300万像素以下的应用,CCD则主要用于300万像素以上的产品。”
的确,随着Creative Sensor、Pixart Imaging、OmniVision、Vimicro等公司开始打破日系供应商垄断CCD、CMOS传感器的局面,本地厂商的产能有望得到提升,中国国家计划委员会计划2005年将本土数码相机厂商的产量提高到500万台。
而在设计方面,本地厂商也希望打破贴牌的局面,进行自主研发,而且产品定位向400万以上的中高端产品看齐。联想在这方面的进展值得一提。联想研究院的工程师彭少熙介绍说:“我们已自行设计出400万像素的原型,现在开始做500万像素的项目。”他认为,低端市场价格战激烈,加上本地厂商以贴牌为主,利润空间几乎没有,甚至亏损,所以现在的设计项目起码应定位在中端水平上,这样也可以提升国产品牌的形象。
彭少熙所在的研发小组选择了一家日本公司的单芯片(DSP+CPU)方案,主要是考虑到它的开放性较好。“其原代码是开放的,这样我们可以更好的学习和理解,对驱动程序进行改动,便于设计升级和做出有自己特色的产品。”不过,令他们感到最头疼的已不是设计问题和电子类器件/模块的选择和获取。由于在这一领域起步晚,以往没有建立什么联系,他们的采购人员对镜头、闪光灯等光学部件的供应渠道不熟悉,常常找不到合适的供应商。
看来,中国厂商在自主设计的道路上还要克服很多挑战。对于未来市场格局,彭少熙说:“虽然本地品牌还不可能超越那些巨头,但由于整个市场在增长,我们还是能获得属于自己的市场份额。”
MP3播放器两三年内行情看好
在被别的便携式产品融合的同时,MP3播放器本身也在融合更多的功能,朝独立方向继续发展,至少在未来三年内还将保持高速增长。据IDC的调查,2003年MP3音乐播放器全球市场达到12亿美元,到2005年,全球MP3播放器的销售量会从2003年的350万部增加到1,570万部,增长率高达348%。环球资源的分析指出,中国市场规模也将继续走高,今明两年将分别增长102.8%和70.8%。
“不断下降的闪存价格正驱使更多公司以更低价格的产品进入便携式音频播放器市场。而中国每个月都有二、三十个新厂商切入。”SigmaTel公司MP3产品线副总裁Danny Mulligan介绍说。SigmaTel目前是全球闪存MP3播放器领先的芯片提供商,可提供集成了电源管理电路的集成式单芯片MP3系统方案,满足小体积、低成本和低功耗的开发要求,并提供对多种NAND闪存产品的支持,包括新兴的更低廉的MLC NAND闪存。由于在MP3播放器中,闪存占整个元器件成本的比重最高,能支持更低廉的闪存技术对开发者来说非常有意义。
在中国MP3市场上,本地品牌已占70%左右的份额,不过外包设计和制造的现象也很普遍；三星和iRiver等国际品牌仍然占据了高端产品市场。出口市场主力军是ODM企业,这些企业要么以自己的品牌出口,要么以贸易商或买家的品牌进行出口。根据环球资源公司的一份报告估计,2003年中国闪存式MP3播放机的出口量超过150万台。
MP3播放器新锐厂商珠海市魅族电子科技有限公司开发部经理Aber Bai介绍说,目前中国开发的产品大部分采用了SigmaTel公司的单芯片解决方案,主流闪存容量是128-256MB,很多带有FM调频和录音/复读功能,价格上低、中、高都覆盖,但一般在千元以下,高端产品的性能和质量逐步接近韩国的产品。
SigmaTel的Mulligan特别提到了彩色LCD屏将会更多地用于MP3播放器中,一些厂商会增加静态图片回放功能。至于整合视频播放功能,他认为存在价格和电池寿命的门槛,另外视频内容的获得还远不如音频内容自由。“我们对便携式多媒体播放器(PMP)的市场前景还不确定。在美国,很多汽车上都配有DVD播放器,而经常出差的人士可能宁愿用笔记本电脑的大屏幕来看一部电影。”他说。
“
魅族的Aber也认为,便携式视频播放器的发展有些尴尬。从显示屏来说,3英寸的尺寸用于看电影似乎嫌小,屏幕做大了耗电又更大、成本高。不过,市场的发展常常出乎人们的意料,来自先思行有限公司(三星闪存和Cornice微硬盘代理商)总经理李银正认为,随着PMP产品参展明年的CES将会带动这个市场起飞,“我知道一些中国的工厂已在生产PMP,主要面向出口。也有一家本地公司正采用TI的方案进行开发。”她透露。
随着iPod风靡全球,硬盘MP3播放器的发展也引人关注,不过其昂贵的价格加上闪存价格不断下跌和供应稳定,对中国市场来说还不被接受,发展将慢于国际市场。基于闪存的MP3播放机今明两年仍是中国市场的主流,“随着价格更低的MLC闪存更多地被应用,闪存封装从TSOP向更小的BGA发展,能耗更低的OLED显示器也开始使用,MP3播放器会向更低成本、更小体积、更低功耗的方向发展,有望成为年轻一族必备的小玩意。”Aber认为这一市场未来潜力还很大,尽管手机等设备集成MP3功能会挤占一部分市场。
微型硬盘存储技术崭露头角
无论是内嵌式还是外插式应用,闪存在手持设备领域的霸主地位一段时期内还不会被撼动,但在千兆字节以上存储容量的应用中,这种技术已显得力不从心,这给微型硬盘带来发展机会。杰尔系统存储器事业部高级战略行销经理John Harris说:“只有硬盘存储器能以比较合理的成本为诸如几百万像素的数码相机(加入短片拍摄功能)、媒体(MP3和MPEG4)播放器等设备提供千兆字节以上的存储容量。我们认为2-3年内,多功能进一步融合在单一设备中的趋势将推动微型硬盘存储器的应用。”
先思行的李银正指出,微型硬盘毕竟是机电设备,读写速度较慢、防震性较差、耗电大,需要专用电池和散热设计,嵌入时外围设计也比闪存更复杂,而且价位还是偏高,目前市场特别是中国的接收度还比较差。她也认为,除了在高端MP3领域找到一部分市场之外,对存储空间需求较大的3G手机、PMP产品将会是微型硬盘主要的用武之地。
这里探讨的微型硬盘是指2.5英寸以下的产品。1.8英寸产品已在iPod等设备中得到广泛应用,容量也达到20GB以上；1英寸产品在MP3、高端数码相机市场取得了初步成功,目前容量最高达到4GB,供应商也很多,除了进入较早的日立、Conice和南方汇通在不断推出新产品,希捷和迈拓也正在进入；0.85英寸目前只有东芝宣布将在今年推出,容量将有2GB、4GB两种,而南方汇通宣布将在今年底推出0.8英寸的产品。可以预见,更多厂商加入竞争势必将促进微型硬盘的技术不断成熟、价格进一步降低,从而拓展在更多领域的应用。
不过,业界对发展1英寸以下硬盘持怀疑态度。“日立公司本想做0.8英寸产品,但研究后发现没有必要。因为0.85、0.8英寸与1英寸在尺寸上相差不大,而容量会小不少,快要被基于闪存的SD卡、CF卡的容量追上,优势将不明显。”联讯科技资深产品经理Patrick Wang表示,“日立4GB的1英寸产品去年第四季度就已上市,今年底还将推出6GB的产品,以后还有上升到10GB。”他还透露,实力雄厚的希捷将携更低的报价进入,这会对1英寸硬盘市场产生重大影响
目前对于内嵌式应用,微硬盘的嵌入式接口各家很不相同,有待统一；外插式微硬盘的情况稍好一些,杰尔系统存储器事业部战略行销经理Fadi Afa Al-Refaee说:“针对便携式设备的外部接口包括ATA和USB,也有一些还是基于CF II的接口,以便在诸如数码相机和数字音频播放器等设备中实现与闪存插槽的互操作性。不过未来的接口选择预计是同时具备SD/MMC和ATA,USB作为第三种选择。由于SD/MMC将会在各种各样的设备中被越来越多地配备,而且其管脚数也大为减少,故微型硬盘制造商将会支持这种接口。”
主流显示模块供应走向稳定
手持设备的高速增长、日益增加的多媒体显示极大刺激了小尺寸LCD显示模块需求,市场一度出现供不应求的局面,不过今年下半年供应将趋于稳定,原因是手机市场显现出库存增大的情况,下半年产量增长速率会变缓。全球排名第一的小尺寸显示屏供应商EPSON位于苏州的工厂在订单不断的情况下并不打算增加产能,他们已经观察到这一形势。
目前手持设备用量最大的就是彩色STN LCD显示屏,TFT LCD未来两年会有更多应用,但目前价格较高且耗电大。MD-TFD是TFT和STN屏的折衷,比STN亮度和色彩饱和度好,比TFT省电,但是可视角度和综合显示效果仍不及TFT,EPSON目前正在力推这种技术。
便携性、低功耗需求及高画质要求也推动着下一代显示技术的发展,OLED、LTPS正在引起人们的广泛关注。晶门科技业务总监卢伟明介绍说:“OLED很薄、耗电小、视角宽,用于手机副屏较多。其生产投资没有TFT LCD产品高,良品率也越来越高,可靠性虽然没有LCD高,但也能达到5年的寿命,用于手机没问题。目前韩国、日本和台湾已量产,国内已有厂商在做研发,相信用量会越来越大。
他还表示,未来几年画质更佳的低温多晶硅(LTPS)技术在手持设备中的应用也会逐步升温,而目前由于制造商较少,整体产能较小,使供货十分紧张。
晶门科技针对上述显示技术提供了较完整的支持,推出了一系列的驱动器IC方案,并实现了驱动、控制、电源管理集成在单一芯片上。“显示模块与系统芯片组的连接有并行和串行的方式,今后的数据率会越来越快。业界正在制定一些可减少引脚、更加高速的标准。”卢伟明指出。
虽然面向全球市场,但晶门科技公司十分重视中国本地厂商,在深圳等地设立了技术中心,相比日韩公司,在显示器IC供应紧张的情况下会更优先考虑国内厂商。
新兴的电源管理技术
随着便携式设备市场的爆炸性增长以及新功能和新技术的不断推出,电源供应和电源管理行业也迎来了前所未有的市场机遇和严峻挑战。美国国家半导体(NSC)中国区业务发展经理胡觉新说:“自1999年以来,该市场就开始加速,今后还将保持增长,而在手机等产品的推动下,中国市场的增速将高于全球。”他指出,尽管各种便携式设备的电源管理方案会有很大
不同,但它们对更省电、更小封装和更高集成度的需求是一致的。
无论是手机、数码相机还是笔记本、MP3播放器、PDA,这些产品都有两个共同之处:首先它们将具有多个电源,如AC适配器、各种电池甚至USB供电,以及多个电压,如DSP/基带/应用处理器核心电压、LCD显示器偏压、数码相机CCD传感器/变焦马达的供电电压等；其次,它们的电路板可能拥有某种对噪声敏感的无线或音频电路甚至外插电路。与此同时,这些产品正用开关电源取代线性调节器以便延长电池寿命,而开关电源将成为噪声源。更多的噪声源和噪声敏感电路将带来更多的干扰问题。
有鉴于此,凌特公司产品行销经理Tony Armstrong认为,亮点的增长领域有以下三方面:1、随着手持设备尺寸的减少,传统的将噪声源与噪声敏感电路分离的解决方案以不可能,采用屏蔽措施在尺寸和成本的不断下降的今天已不现实。这一趋势迫使IC制造商必须设计在输入和输出噪声和电磁干扰都更小的产品；2、随着USB充电应用的愈加普遍,更多遵守最新USB规范和集成功率通道控制特性的专门电池充电IC迎来了发展机遇；3、LCD显示器的白光LED背光电路要求更紧凑、效率更高和低噪声的供电方式,这对DC/DC转换器产品提出了更高的要求。
在新兴的技术发展方面,减少核心处理器芯片的电压和功耗也是很多电源管理IC供应商的追求。例如,NSC联合ARM、Synopsis、Artisan公司开发和推广可延长下一代便携式设备电池使用寿命的PowerWise技术,该技术的第一种应用——闭环自适应电压调节(AVS)可帮助减少数字处理器的功耗,而相应的电源管理集成芯片与处理器的标准接口PWI也在开发中。
而数字处理器本身正通过深亚微米CMOS工艺的运用使其核心电压向1V以下发展,这需要输入电压更低的新型电压转换IC,它们必须以合理的输出电流、高转换效率、低噪声和低管脚数来提供低于1V的输出。诸如凌特公司的VLDO调节器LT3020就是顺应这种趋势而推出的,它可支持0.9V-10V的输入电压,以100mA的输出电流提供0.2V的电压。
作者:赵艳
京公网安备 11011202001138号
