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智能互联时代移动终端的创新趋势
发布者:admin 发布时间:2014-1-1 阅读:722

过去五年间,以智能手机为代表的移动终端得到了迅猛发展,从单纯的硬件指标比拼,到当前更强调用户体验和创新功能,前进的步伐始终未停。随着国内4G牌照的发放,智能终端+4G+智能互联网模式已初见端倪。在此背景下,下一代移动终端应该具备哪些特点?其软硬件的发展方向是什么?异构计算、TDD/FDD-LTE、多核与64CPU、可穿戴设备……一连串眼花缭乱的技术和平台方案,令终端厂商难以定夺。本期封面故事将从多角度剖析智能移动终端的未来发展方向。

智能互联时代的软硬件创新趋势

随着用户对包括视频传输和网页浏览在内的内容消费越来越多,更大的屏幕将成为智能终端新的发展趋势,这是博通(Broadcom)公司大中国区总裁、全球销售高级副总裁李廷伟给出的看法。就目前来看,7-8寸屏的需求量最大,5寸屏的需求增长量最快。但另一方面,大屏幕显示对电池寿命提出了挑战,能否支持低功耗视频播放和快速充电成为不可或缺的元素。博通为此专门设计了BCM28145/155新概念双核(2+2)处理器,并同时集成了Wi-Fi、蓝牙、GPSNFC功能,为实现无线高清显示和多屏互动奠定了基础

移动产品的发展正面临着两个截然不同的挑战,一个是功耗,一个是开发周期缩短。这些挑战控制着计算进步的脚步,并直接回到了过去关于差异化的问题上。”Imagination公司技术高管Alexandru Voica说。一方面,功耗占据了所有有潜力大幅增长的领域——无论是嵌入式计算和移动处理,还是M2M和物联网,平衡高性能和低功耗已经成为一个需要精心设计的行动;另一方面,现在一些客户每6-12个月就要推出新的芯片组,这需要惊人的工程努力。因此,代码可移植性变得非常关键。

从经典的A7/A9/A15,到最新的A12/A57/A53,近两年,ARM公司在处理器产品上的更新换代节奏明显加快。根据ARM中国区移动业务市场经理王骏超的预测,下一代移动终端处理器将呈现以下三种趋势:1. 高端芯片平台不仅支持big.LITTLE大小核(A15/A7A12/A7A57/A53)技术,也会同时支持更高效的GPU计算,协助实现更炫的图形和视频处理;2. 异质系统架构(HAS)和安全架构TrustZone支持CPUGPUVPU等不同架构处理器之间的协作和安全需求,以获得更好的系统性能;3. NFCBLELTE等无线技术用以支持无线高清视频及移动宽带。

移动互联大潮在过去数年间带给移动设备产业积极而深远的影响,随着4G LTE时代的到来,其??增长速度将更快。Marvell全球副总裁李春潮认为,消费者只关心移动终端CPU速度的时代已经过去了,在不远的未来,创新将主要来自云、管、端三个方面。具体而言,就是基于云端的、更富于创意和实用的应用程序大量出现;具有线速连接的4G无线技术使智能设备可以随时随地连接无线宽带;诸如瘦客户端等更多依靠云服务和4G无线速度进行移动计算的高性价比智能设备将出现。

异构计算将是未来移动处理器重要的发展方向。高通(Qualcomm)技术公司产品市场副总裁颜辰巍给出的判断包含两层含义:第一,充分利用处理器的多样性(CPU/GPU/DSP),在最合适的处理器上运行适当的工作;第二,让应用开发者更容易获取可编程的处理器。他同时强调称,与对手不同,高通并不简单地推广硬件配置的速度与功能,而是意在帮助开发者充分挖掘移动计算的全部潜力。以骁龙处理器为例,其硬件对包括DSP、功耗控制、连接、图形/游戏、传感器、安全、导航、多媒体、显示、CPU和相机等在内的众多强大体验引擎进行了高度集成,具备的异构计算能力则可帮助软件和应用开发者充分利用和挖掘各体验引擎的优势,从而提升计算性能,带给消费者期望得到的移动体验。

抢滩4G LTE商机

GSA发布的最新4G LTE生态系统研究报告显示,截至20138月,LTE终端达到了1064(其中有222款可工作于TDD模式),涉及111家设备制造商。其中,智能手机所占比重最大(共计360款,占比为33.83%)。该报告同时指出,目前,除某些高端智能手机之外,越来越多的中端智能手机也开始支持LTE通信,内置4G通信模块的平板电脑及个人热点设备的出货量也迅速增大。而随着国内TD-LTE牌照的颁发和终端进入量产降价阶段,预计2016TD- LTE Dongle/MiFi/CPE等数据型终端出货量约为2,324万台,平均销售价格会出现4-5成不等的跌幅。

根据不久前颁布的《宽带中国战略及实施方案》勾勒的图景,2020年我国3G/LTE用户普及率将达到85%,总用户数12亿,LTE基本覆盖城乡。李春潮认为,这就意味着LTE设备价格必须非常实惠,其成功的关键将取决于移动芯片组。多核与64CPU技术已是大势所趋,但用户体验从中所获价值的多少,还取决于应用软件和整个生态系统的状况。他呼吁说,市场需要引导,处理器内核数量和CPU时钟速率不应该是用户购买手机或平板电脑最看重的指标,精明的用户一定要避免只从跑分测试是否理想来判断CPU的设计好坏。

这一理念也将体现在Marvell LTE多模多频产品设计中,即不再简单的以AP核数多少作为考量,而是更倾向于整体用户体验的提升,数据处理能力、GPU进行多媒体图形处理能力的增强,CPU利用存储器带宽进行低功耗设计,以及创新性的LTE应用开发。Marvell2009年开始启动LTE芯片研发,搭载PXA1802的中兴U9815手机,8月成为中国首批获得TD-LTE入网许可证的智能手机之一。

颜辰巍对此持类似观点,在新兴市场用户逐渐成为智能手机消费主力军之后,如果LTE终端过于昂贵将不合时宜。终端厂商关注的是,从入门级到中高端,是否可以利用同一个芯片平台推出满足完整市场需求的产品系列,这对于处理器厂商提出了很高的要求。

在对4G LTE终端的支持上,高通的目标只有三个字:’”——即,一个平台支持全球所有主流4G/3G/2G通信制式和各类型LTE多模终端;推出成熟的商用版第三代LTE多模芯片组和参考设计平台;以单一平台支持中国三大运营商LTE部署。他特别提到了最近很多国内外企业利用骁龙400处理器发布面向大众市场的LTE智能手机,包括天语、海信、北斗小辣椒等,认为这是高通将原本属于高端处理器的性能平移到大众市场,支持LTE/3G全球模迈出的重要一步。

虽然AP最吸引人目光,但它并不是移动SoC中仅有的要素,其它功能(基带通信处理、多线程处理器等)同样重要。在Alexandru Voica看来,与使用一个单线程CPU内核相比,开发人员通过使用IMG在优化LTE基带栈方面的成果,以及来自多个提供商的多线程RTOS支持,能够在LTE流量吞吐量性能方面多实现37-53%的收益。

多核与64CPU:平台方案新方向

iPhone 5S率先采用64CPU这一做法,在一定程度上打乱了其他厂商的产品节奏。2014年,为智能终端选择什么样的平台?多小核,多大核,还是64CPU,相信是对产品规划者和手机厂商提出的严峻挑战。

颜辰巍没有给出高通64位处理器面世的具体时间表,但表示已提上日程,并在有条不紊的进行中。他同时强调称,对一个出色的平台方案而言,不应只关注仅占SoC 15%CPU性能,如何确保剩余85%的多样化引擎(4G LTE调制解调器、Adreno GPUHexagon DSP)在低功耗模式下高效工作,以便能提供卓越的用户体验,包括快速、稳定的4G LTE连接、超高清(4K)视频拍摄与播放、高清音频、高级数码相机功能、快速网页浏览以及无缝视频流等,才是高通最为关注的。

“ARM预计未来会有厂商推出基于648(4A574A53)的高端旗舰产品,而在中低端领域,在已有大量基于32位的应用基础之下,是否支持64位和多核则需要同时考虑性能、功耗、成本之间的平衡。因此,选择64位还是多核的考虑重点将来自相应软件生态系统的影响能力。但总体而言,王骏超还是对64位处理器的发展前景持乐观态度通过高端平台先期过渡到64位,进而推动软件生态系统向64位迁移;从平台厂商来看,同一硬件平台跨设备应用会拓宽市场空间,操作系统和软件工具的跨平台则会实现简化开发者的研发投入。

网络市场使用64位架构已经有一段时间了,越来越多的客户需要64位内核,尤其是针对数据结构膨胀而且码量增加的网络应用程序。但Alexandru Voica说,对于大众市场和中端设备,保持成本尽可能低仍是首要问题,64CPU可能目前还不那么合适。况且,具有丰富特性的高性能32CPU,也将能很好地满足一个全新的可穿戴和物联网类型设备的市场。

可穿戴设备:下一个智能终端爆发点

继智能手机后,以谷歌眼镜、智能手表为代表的可穿戴产品有望成为下一个智能移动终端的爆发点。近期发布的健身追踪器和智能手表代表了第一代智能可穿戴设备,被设计来监控/分析/了解我们的实体环境并让我们生活的更美好。”Alexandru Voica说,在这个背景下,可穿戴设备正成为一个连续的链条,从收集数据的微传感器设备到具有复杂OS、能够提供娱乐、通信以及其他更多的全功能系统。而且这些可穿戴设备正在演进成为设备的互联系统,共享连接性、意识以及低功耗。

但他也同时指出,每一个可穿戴设备能否满足特定的性能和功能需要,这取决于它们在可穿戴链条上的所处位置。目前呈现出的新趋势是可穿戴设备正在向健身和多媒体应用以外发展,例如IMG正在与一些公司合作,共同开发超低功耗无线系统来监测一般护理病人重要信号,包含轻型、可穿戴、单一病人使用补丁,每隔两分钟监测病人的心率、呼吸率和体温,并以无线方式将重要数据通过一个桥传送至护士站或任何网络设备。

20139月,通过推出采用Mirasol显示技术的Toq智能手表,高通拉开了进军可穿戴设备市场的序幕。颜辰巍说,可穿戴技术有很多高度相关的解决方案,具体的实现方法会基于各种因素,因项目而异,但适时推出一款相关产品来展现可穿戴领域的潜力是十分重要的,因为可穿戴技术将在高通以数字第六感为核心的愿景中扮演非常重要的角色。

可穿戴市场的火爆既源于细分市场(老人、小孩、运动健康)的需求,也来自年轻一代对于更酷设备的需求。前者需要与传感器结合并实现后台数据的分享与利用,后者的卖点除了智能化之外,装饰性也是不可或缺的。但目前来看,可穿戴设备市场缺乏有明确可针对性的软硬件平台,主要还是面向手机平台,功耗比较高。同时,缺乏专用操作系统和应用,以及相应的软件生态系统。

因此,不同于高端的智能手表或实验性的谷歌眼镜,博通所谈论的可穿戴技术是许许多多采用无线连接技术,简单、廉价且专为某一目的而设计的产品,涉及智能设备、快速消费和零售产品、家庭自动化产品、无线充电、医疗保健、健康健身、车载应用等多重领域,低功耗、占用内存空间小、可无线充电、具备出色网络连接能力和可靠的安全性将是其必备特性。

在博通目前的WICED产品组合布局下,借助近场通信(NFC)技术,消费者可以购买新型可穿戴设备,并将其方便地连接到智能手机,进行快速安全的通信;借助Bluetooth SmartWi-Fi技术,消费者可以从可穿戴设备中获取数据,并将数据传送到智能手机或云端;借助Wi-Fi Direct,消费者可以直接将两个Wi-Fi设备连接在一起,不需要接入点或计算机;将可穿戴设备与定位技术结合起来,可以实现一些有趣的新应用功能。比如医生可以在临床环境中跟踪患者的情况,零售商可以向消费者发送有针对性的广告信息。

李春潮的观点是,可穿戴设备已经成为智能手机和平板电脑的延伸,它们不需要太强的计算能力,但其中却包含了大量的传感器与微处理器/控制器,从而使连接到云端的智能手机变得更加智能有趣。尽管器件功耗和无线充电仍然面临挑战,但他相信先进的半导体工艺和其它新技术变革,将使智能可穿戴设备变得更受欢迎。同时,可穿戴设备的自主学习能力和个性化定制也很可能会为用户带来难以置信的使用体验。

产业融合,完善生态系统

有分析认为,智能终端的大量出现,使得融合成为产业发展的关键词,例如产品融合,行业融合,厂商融合,营销渠道融合等等。这意味着需要上下游产业链进行更紧密的合作,让应用服务与软硬件平台之间形成良性的互动,更多的将应用服务需求映射到芯片设计实现中。

我们已经看到太多移动设备与数字/智能家居协同工作,以及对当今娱乐和广告业工作方式产生改变的案例。今后,这种现象会愈加普遍,移动设备不再独立存在,融合将改变移动业务运行的方式。作为涉足存储、网络、多媒体、智能能源、连接性等多领域的技术型厂商,Marvell的特点在于能够与运营商、OEM/ODM设备厂商、应用开发商和来自生态系统的战略合作伙伴保持良好协作,提供端到端的整体解决方案,为新一代移动产品的演进带来富于创造力的创新。

有两个方面也许能够对当前的移动行业发展给出最好的定义:破坏、融合与集成。”Alexandru Voica说,破坏直接指向创新,了解到未来消费者的行为意味着对前方可能的道路有广阔的认识,这自然地引导做出正确的决定;融合则是可塑造消费类市场的技术,它能够将那些习惯于使用信用卡大小的个人计算设备的消费者,吸引到智能电视、便携式游戏机或互联汽车等新兴市场来;而集成不仅带来了显著的性能改进,也推动了更小、更轻薄的配置发展,设备们都为成为梦寐以求的世界最薄而展开竞赛。

 
 

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