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张鹏:2012年移动终端元器件发展趋势研究  

2012-05-09 14:40:42|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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独家供稿:移动Labs


  1.引言

  一般在移动终端行业内,大家称2009年为3G终端元年,在这一年,国内三大运营商的3G终端陆续上市,并在终端领域拉开了竞争的序幕。而2010年,则被称为了智能终端元年,在这一年随着苹果的iPhone,Google的Andorid终端的兴起,“智能终端”这个词成为各大终端厂商竞相追逐的目标,在接下来的两年中,智能终端的销量在2011年有望超过5000万部,占整体移动终端销量超过1/4。

  与此同时,随着“智能终端”概念的普及以及市场的认可,智能终端已经从高端走向了中低端,近期千元价位的智能机已经进入了人们的视野,曾几何时3-4千元的手机现在只需要不到1000元就能买到,这个情景相信大家都不陌生,在几年前电脑领域何尝不是这样。在移动终端不断发展,日益繁荣的现象背后,实际上是和终端设计、制造环节不断发展成熟、终端元器件的飞速发展紧密相关的。就像20年前买一辆70马力大众桑塔纳就需要20多万,而今天花15万可以买到一辆150马力的雪佛兰,就这进步吧。

  本文将介绍的内容就是,在飞速发展的移动终端元器件领域,2012我们将看到什么样的技术发展趋势,这些发展会为我们带来什么样的新产品和新生活。


  2.移动终端硬件架构

  智能终端相较于功能终端(Feature Phone)而言,目前最大的区别是有一个独立的应用处理器(AP :应用处理器,相当于电脑的CPU以及显卡综合体),当然目前也有芯片厂商会将CP(通信基带、协处理器,用于通信协议处理)及AP封装在一起,或者通过虚拟实现的方式将通信基带部分加载于AP上,但是总的而言,一个强大并独立(不一定是封装独立)的应用处理器,是目前智能终端与功能终端的最大区别。其次,通信单元是移动终端上最为关键的部分,负责用户与外界的联络问题。这里面包括:移动蜂窝通信功能,即我们常提到的2/3/4G通信功能;近距离通信工功能,比如蓝牙功能、红外功能、NFC功能等等;WLAN通信功能,用于WiFi热点的接入等等。射频单元指移动终端用于接收或者发射信号的部分,包括天线、功放、滤波器、耦合器等。电源管理单元全面负责移动终端的各个元器件(从AP、射频到外设)的电源、功耗策略管理,对于终端的功耗控制发挥关键作用。此外,还有众多的外设组件,如大家所熟知的,屏幕、键盘、存储、电池、扬声器等等。

  总而言之,移动终端是由一系列专业化的元器件所构成,这些元器件所涉及的领域从半导体、材料、到电子电路、无线通讯。可以说,一个小小的移动终端包含了一个技术含量极高、涉及范围极广的产业链,来自不同厂家的产品通过产业链的合作,整合到一起,形成一个完整的产品,并成为大家生活中不可或缺的工具。这条产业链通过日新月异的发展,将大量高科技成果与大家的日常生活紧紧联系到一起,这种紧密的关联在人类的科学发展史上,都是前所未有的。本文即通过分析当下移动终端元器件的发展趋势,展望在2012年移动终端可能出现的发展变化,及其给大家带来的精彩生活。


  3.终端元器件发展趋势

  作为整体产品,移动终端的变革与各个元器件的发展紧密相连,每一个元器件的变革都会为终端产品带来性能、体验的提升,本文将从各个主要元器件当前的情况以及未来一年的发展趋势进行分析,研究2012年移动终端的发展趋势。

  3.1移动终端应用处理器发展趋势

  2011年上半年一线终端厂商推出的旗舰终端在应用处理器方面的特征主要有:架构上采用单核Cortex A8或双核Cortex A9架构;主频集中在1.0-1.2 GHz;GPU性能在三角形填充率30-40MT/s、像素填充率2---300Mpix/s ;工艺多味45nm级别。

  而根据终端厂商将于2011年年底或在2012年Q1即将推出的机型来看,双核Cortex A9已经成为旗舰终端的标准配置,主频将提升到1.5GHz左右,GPU性能将进一步提升,工艺将暂时稳定于45nm,如下表典型机型的AP配置参考所示。

  

张鹏:2012年移动终端元器件发展趋势研究 - 移动Labs - 中国移动研究院(移动Labs)
 

  图1:典型机型的AP配置参考

  同时,分析主流的AP厂商的产品路标趋势,如三星、Ti、Nvidia等(高通处理器将于通讯芯片分析中涉及)。2011年下半年以Nvidia Tegra 3、三星4412为代表的4核的Cortex A9处理器将进入产品化阶段,预计在2012年Q1-2,4核移动终端产品即将面世,届时处理器的主频将达到1.5-1.8 GHz水平,GPU性能进一步提升,720P以及1080P的视频编解码对移动终端将不再是瓶颈。2012年该领域更将启动新的ARM Cortex A15架构,在新的架构下,主频将突破2 GHz,工艺也会从32nm提升至28nm以进一步提高效率。

  总而言之,在2012年,AP的发展会给移动终端带来更加强大的处理能力,移动终端的处理能力将接近PC,同时功耗相较PC更加容易接受,大型3D游戏、高清视频、大型应用将进一步登陆至移动终端,移动终端在将向个人计算、数据中心的阶段发展,以后你只需要一台手机或者平板电脑,就能完成办公、娱乐、生活的需求。

  3.2移动终端 TD芯片发展趋势

  TD-SCDMA通信基带芯片(简称TD芯片)以及相关技术已有很多相关研究分析,这里着重从芯片产业链及技术发展趋势来谈。在经历2008-2010 TD芯片不断成熟进步,2011年TD芯片的状态已经达到较为成熟的水平,同时除联芯、展讯、STE外,高通、Marvell、联发科等合作伙伴也加大了对TD的投入,为TD产业链注入了大量新鲜的血液。

  TD芯片厂家产品不断发展,制造工艺也跟上了世界通信芯片的发展趋势,2010年大多数的TD芯片制成工艺还处于90-65nm级别,而展讯于2011年发布的40nm SC8800G TD芯片,将TD芯片工艺水准拉到与其他制式芯片同一水平。此外,2011年TD芯片基本都已经具备HSPA能力(上行2.2Mbps/下行2.8Mbps),在2012年HSPA+的TD芯片也将具备量产能力。可以说,从2011年起,TD芯片不论是从成本、工艺、稳定性方面与其他制式芯片的差距已经不大。

  在智能终端大行其道的今天,通信芯片厂家也在向这个方向努力,多个厂家纷纷推出CP+AP的单芯方案,志在提供低成本智能终端解决方案,比较有代表性的有Marvell公司推出的920芯片,此类芯片的推出,将TD智能终端的价格拉到了千元以下,为TD智能终端的普及起到了积极的推动作用。

  2012高通发布了一款8960芯片,在其规划中TD-SCDMA、WCDMA、EV-DO甚至是LTE都在其能力覆盖范围之内,一款芯片兼容全球多个通信制式,成为通信芯片发展的一个新趋势。在可预见的2012年里,以高通8960、Marvell 978为代表,高通、Marvell、联芯、STE等芯片厂家都将会推出3G多模、3G/LTE多模等芯片,在通信制式的统一方面,芯片厂家迈出了第一步。

  可以想象,在2012年里,TD终端将进入一个上升发展期,TD与其他制式的差距在慢慢地缩小,高集成度的单芯方案让智能终端进入大众普及阶段,对用户而言,制式的选择将会变得不那么重要,多模终端的出现,将一机走天下的梦想变得更加现实。

  3.3 移动终端屏幕发展趋势

  自从Apple发布iPhone以来,大屏幕触屏成为移动终端一股强劲的潮流,所有的移动终端,无论是手机还是平板电脑目前都无一幸免,于是占终端大比例面积的屏幕在终端的重要性急剧提升。

  2011年上半年,各厂家旗舰终端的屏幕尺寸一般在3.7-4.3英,分辨率范围在480x800-540x960,所采用的材质一般为AMOLED或传统的TFT-LCD。

  而根据目前终端厂商将于2011年年底或在2012年Q1即将推出的机型(如图-2)来看,屏幕尺寸有进一步增大的趋势,旗舰终端将具备4.3以上的尺寸,同时分辨率也进一步提升,720P的高分屏将为用户提供更加细腻的显示效果,材质方面则以AMOLED或传统的TFT-LCD改良型为主。

  

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  图2:典型机型的屏幕配置参考

  三星在经历了2009-2010年AMOLED产能受限,导致高性能屏幕供不应求的窘境后,加大了对AMOLED产线的投入,据悉2012年三星的AMOLED产线将能满足所有大屏智能终端的需求量。虽然AMOLED相较于TFT-LCD而言在色域、视角、厚度等方面具有较大的优势,但是除三星外,还没有其他厂商能提供具备稳定成品率的AMOLED产品,加上成本方面的考虑,可以预计AMOLED还不会成为移动终端的主流,TFT-LCD及其改良技术产品仍然占据市场主导,但AMOLED对高端旗舰产品还是具有难以抵抗的吸引力。

  在2012年,大家可以看到手机的屏幕会越来越大,当然,还是会有一个限度,目前看来不会超过5英寸。分辨率的不断提升将会给用户带来良好的视觉体验,随着高清视频播放、3D游戏等需求的增强,屏幕的其他性能指标如色域、视角、响应时间等也逐渐会成为普通用户关注的要点。

  3.3 移动终端摄像头发展趋势

  摄像头作为移动终端越来越重要的一个部分,已经成为很多用户不可或缺功能,原本作为鸡肋的功能随着技术的发展,甚至有取代消费级数码相机的趋势。

  在2011年前期,大部分终端厂家在其旗舰终端上配置的摄像头一般为500-800W像素,光圈范围在F2.6-F2.8。而根据目前终端厂商将于2011年年底或在2012年Q1即将推出的旗舰机型(如图-3)来看, 主流的仍然将采用500-800W像素的摄像头,但是为了追求更佳拍照效果,光圈也成为了一个重要指标,大光圈不仅仅对于专业单反照相机很关键,对于移动终端摄像头也同样重要,范围在F2.2-F2.4的更大光圈将为用户更加优秀的成像质量。

  

张鹏:2012年移动终端元器件发展趋势研究 - 移动Labs - 中国移动研究院(移动Labs)
 

  图3:典型机型的摄像头配置参考

  在2012年,一款具备高像素、大光圈的移动终端可以在大多数的生活场景里满足普通用户的需求,通过一台手机,就能完成拍照、后期处理、发送分享等全部功能,真正做到了一机走遍天下。

  3.4 移动终端其他元器件发展趋势

  移动终端的元器件还有很多,每一项元器件的技术发展都会影响移动终端在大家生活中发挥的作用,限于篇幅,这里只做简单的描述。

  移动终端的内存在目前阶段,稳定NAND (非易失闪存技术的一种,用于存储数据,类似于电脑中的硬盘)+RAM(随机存储器,用于临时数据高速存取,类似于电脑中的内存)这样的一个配置组合,NAND主要用于用户数据的存储,由于拍照、音乐、游戏、大型应用等需求的发展,对存储量的需求也将不断提升,高端机型的NAND存储容量要求将超过16GB。RAM性能对于终端响应速度至关重要,RAM的主频、工艺、功耗性能在2012年都将不断增强,1GB容量,主频超过600Mhz,并且支持低功耗的LPDDR2类型RAM将成旗舰机型的标准配置。

  电池作为用户非常关注的一项,随着高性能处理器、大屏幕、3G等功能不断的发展,电池的续航能力变得更加关键,手机充一次电使用一周的美好阶段好像已经越来越远,但是通过优化正负极配方,提升制造工艺等方式,电池的能量密度也在不断的提升,超过2000mAH的大容量电池今后会越来越多的出现在大家手中,当然,电池的安全保障是不可或缺的。


  4.结束语

  在移动通信、移动互联网技术飞速发展背景下,移动终端慢慢已经成为人们生活的一件必需品,各类技术发展密切的影响着人们的生活方式和质量,关注元器件的发展趋势,实际上就是在关注人们未来的生活。在可以预见的未来,人们的生活需求也将不断地驱使移动终端元器件的技术持续演进,同时元器件的发展变革也会越来越深的影响人们的生活,移动终端最终将发展成为人们工作、娱乐、生活的核心要素,让我们一起拭目以待,迎接移动终端的新时代!


本博文作者发表在移动Labs的原文链接是:http://labs.chinamobile.com/mblog/2381/171220


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