用于下一代移动通信的专用处理器解决方案

近几年来半导体技术的发展，使得多媒体及通信应用如雨后春笋般在市场涌现，其中最受瞩目的当属移动通信设备，尤其是结合了无线通信和多媒体技术且体积小巧的手持设备，如目前已大量生产的移动电话、个人数字助理(PDA)，卫星定位系统(GPS)等。由于无线基带技术发展使得移动通信可以非常容易实现，因此像计算机、笔记本电脑制造商等都无需过多关注无线信号编译码等复杂算法，而可以将主要精力放于市场推广上。

目前面临的挑战

设备制造商除了提供轻薄短小高品质产品外，还必须降低产品的生产成本并兼顾市场价格。举例来说，微软在发表其新一代移动通信操作系统Smartphone后，OEM/ODM制造商除了忙于熟悉系统整合及下一代移动电话设计与制造外，同时必须将成本控制在市场可接受的范围。然而，为维持市场竞争力与知名度，制造商还必须不断开发新产品以满足最终用户的各种需求。当前移动通信设备设计与制造面对的挑战可分为五个方面，即功能、体积、功耗、开发周期与成本，其中前三项主要形成产品的品质，后两项则会影响市场表现。

目前移动通信市场趋势为将移动电话、PDA及数字相机功能融合在一起。传统GSM/CDMA电话与PDA之间的界线已渐趋模糊，将这些移动设备功能进行整合对于设计者与设备制造商而言是一个相当大的挑战。

对移动通信设备上的照相机功能而言，除了要能够撷取静态影像分辨率320×240或640×480外，许多产品更整合了数字摄像能力，能够撷取动态影像片段。具备竞争力之产品必须提供至少100万像素以上处理能力且达到每秒24～30帧快速撷取动态影像的效果。

除了功能以外，移动通信设备还必须讲求省电、体积小以及重量轻。然而功能的增加往往意味着所需元件增加，而元件增加则表示体积与功耗增加，且元件多了后所需的PCB面积自然变大且层数增多，因此产品设计更加复杂，需考虑更加周密严谨。

就软件而言，由于功能增加，各外围驱动程序以及所需应用程序更多样化，且需要处理的流程、资源冲突与事件也有很大增加，因此需要更多的处理运算能力以及其它外围相互配合。然而，移动通信设备不比PC或笔记本电脑，由于其使用特性与便利性方面的考虑，它必须使用非常有限的电源支持日常功能运作。对于一些需要持续消耗功率的某些功能例如IEEE 802.11b或GPS来说，电池所能支持的时间实在非常有限。

与低功耗和体积一样，所需功能增多成本就会跟着增加。举例来说，卫星定位系统功能需要额外的模块，至少要增加20美元的BOM成本，若加上内存、处理器、LCD、储存接口、编/译码器、AD/DA转换等外围控制组件以及其它通信模块，成品售价至少要到1,500美元。另外，为了尽快推出以抢得市场先机，移动通信设备制造商必须能够快速反应，以在最短时间内推出多功能高品质产品。

高品质、多样化、小体积及低功耗往往跟有限的成本和开发周期背道而驰，而设备制造商本身的设计能力也是一个很大的挑战。因此，如何协助设计者在最短时间内以有限的成本开发出满足市场需要的移动通信产品便是当前主要课题。

Atlas解决方案

新一代Atlas处理器采用0.18μm CMOS工艺，整合了移动通信设备主要芯片控制接口并具有可扩充能力。

Atlas内建32位ARM9(RISC)及16位DSP两个处理单元，通过AMBA ASB总线,ARM主要负责各功能块控制器，DSP则主要处理多媒体与通信方面的功能。DSP独立于ARM运作，有专用程序存储空间，不用经过ARM便可直接对内存进行存取。

此外，ARM与DSP可互相中断进行适当的工作处理，且各自有其I/O总线，因此Atlas可同时处理不同的功能区块而不影响系统整体运作。采用这种技术的移动通信设备可同时使用GPS进行卫星定位，而RISC CPU则进行地图显示及导航服务；在网络电话应用上，RISC可进行网络层操作(H.323、SIP或MGCP)，而DSP可进行语音压缩及解压缩(G.723、G.729/a/b、G.165m、G.167)。

此外，和传统通用型DSP不同,这里的DSP能直接操作SDRAM，芯片内部只需少许SRAM(10KB，约为通用型DSP的1/20)即可，因此该处理器能以非常小的裸片尺寸整合DSP。另一方面，Atlas使用DSP处理多媒体和通信等数字讯号，由于DSP在数字处理上较RISC效率更高，系统可以较低的速度进行运算处理，降低了整体功耗，相对于一般RISC CPU，当系统进行VOIP通信时，该方案功耗能节省三分之二。

未来发展趋势

移动通信未来的趋势将继续朝向功能加强、成本降低的方向发展，而功耗和产品体积将会直接受到功能需求的冲击。以目前市场趋势来看，新一代移动通信产品将会整合移动电话、PDA、手持式GPS、数字相机/摄影机以及电视的功能；在功能上将追求高品质(如室内卫星定位)、高清晰数字影像录制以及2D/3D游戏运算处理能力。下一代Atlas运算处理器除了以更先进的工艺提高运算速度，还将以SIMD架构提升DSP处理能力，在多媒体方面，可达到720×480每秒30帧MPEG4压缩，在GPS部份，可加速卫星搜寻能力，配合附加信息的应用，冷开机10秒内即可锁定卫星并完成定位。

作者：蔡致仁

Centrality公司

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