基于Marvell PXA 920單芯片的智能手機(jī)解決方案

　　TD-SCDMA移動(dòng)通信發(fā)展關(guān)鍵在于終端，這于業(yè)界已形成共識。好手機(jī)需要好“芯”。好在哪里？簡而言之，無外乎集成度高，性能穩(wěn)定，功耗低，價(jià)格合理。其實(shí)，對于如何判斷好“芯”，移動(dòng)手機(jī)廠商最有發(fā)言權(quán)。手機(jī)廠商特別是品牌廠商對產(chǎn)品性能穩(wěn)定性和普適性比芯片平臺廠甚至運(yùn)營商更有經(jīng)驗(yàn)。他們充分了解需要怎樣的芯片，他們也會(huì)對其平臺以及終端產(chǎn)品進(jìn)行大量測試，甚至超出中國移動(dòng)所指定的測試范圍。中國移動(dòng)的入庫測試隨著近幾年來經(jīng)驗(yàn)的積累，伴隨著對TD技術(shù)的不斷發(fā)展，其測試項(xiàng)目得以不斷豐富完善，測試結(jié)果的公信力自然不言而喻。

　　上月底，華碩手機(jī)與中國移動(dòng)聯(lián)合推出了采用Marvell PXA 920芯片的智能手機(jī)。相信不久的將來，市面上將迅速出現(xiàn)大量采用同款芯片的TD智能手機(jī)機(jī)型。Marvell自三年前開始設(shè)計(jì)PXA 920芯片，半年后首批流片，于今年1月已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段。

　　Marvell PXA 920芯片是一款高度集成的與ARM指令集兼容的系統(tǒng)級芯片，是首創(chuàng)的雙模（TD/EDGE）單芯片（Modem& AP）解決方案。PXA 920處理器包含有功能強(qiáng)大的應(yīng)用處理器和通訊處理器（無線調(diào)制解調(diào)器），它與射頻器件、智能電源管理芯片、WiFi、藍(lán)牙、調(diào)頻FM等一起組成TD智能手機(jī)通信平臺。PXA 920處理器的TD智能手機(jī)可以簡單說是四片機(jī)，即包括基帶芯片、無線收發(fā)機(jī)芯片和智能電源管理芯片， 還可以外加Marvell WiFi/藍(lán)牙/調(diào)頻FM芯片。如此高度的集成化可以幫助手機(jī)做得很薄，時(shí)尚美觀。

　　PXA 920芯片是面向多媒體型智能手機(jī)的高集成度3G平臺，處理速度高達(dá)1GHz。通過高性能低功耗的應(yīng)用處理器技術(shù)，支持3G標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA制式，高速上傳和下載分組接入 （HSxPA）。與2G、2.5G GSM 、EDGE通信功能相結(jié)合，提供無縫的無線接入，實(shí)現(xiàn)圖像、高清視頻、3D圖形加速，為大眾用戶帶來上網(wǎng)瀏覽、即時(shí)視頻聊天、個(gè)人音樂訪問、網(wǎng)絡(luò)游戲和其他流行手機(jī)應(yīng)用的最終用戶新體驗(yàn)。因些，該單芯片解決方案既是后來居上的一顆新星，卻又不失為受眾人矚目的新貴。

　　本文主要介紹TD-SCDMA單芯片PXA920智能手機(jī)解決方案的特點(diǎn)。

　　一、性能高

　　CPU 處理器采用Sheeva CPU核心技術(shù)，支持800-1000MHz 的處理速度。內(nèi)置 SRAM和BootROM。 處理器通過安全引導(dǎo)、密鑰保護(hù)、安全JTAG 重啟，來保證移動(dòng)安全性。

　　通信處理器 由ARM9和DSP雙核組成，具有數(shù)據(jù)包處理加速器和 L1/L2 緩存。

　　改良的ARM 架構(gòu)帶來了更大的擴(kuò)展空間，留有余地增添新功能和提升性能。 Marvell 擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的改良優(yōu)化的ARM 架構(gòu)，而且與ARM指令完全兼容，給嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)者帶來了極大的便利性。

　　三核硬件體系架構(gòu)具有專用調(diào)制解調(diào)器和應(yīng)用處理器核心。其中采用Marvell Sheeva CPU 技術(shù)的應(yīng)用處理器后向兼容XScale CPU 核。基于這樣的架構(gòu)，平臺實(shí)現(xiàn)了通用應(yīng)用處理器軟件棧在多種空中接口和手機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的重復(fù)利用，并能防止應(yīng)用處理器 （AP） 和調(diào)制解調(diào)器分離子系統(tǒng)之間出現(xiàn)有害的干擾。高性能內(nèi)部存儲(chǔ)器架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)外部存儲(chǔ)器共享，不會(huì)因?yàn)殚W存和 DDR 各自獨(dú)立，而帶來額外的成本和空間上的開銷。在AP 和調(diào)制解調(diào)器之間使用共享的外部 DDR，具有高性能、高效率處理器內(nèi)部通信接口，并降低BOM成本。 圖1描述PXA 920 通信平臺方塊圖。

　　圖1:PXA 920 通信平臺方塊圖。

　　終端高速傳輸數(shù)據(jù)性能高達(dá)HSDPA 2.8 Mbps和HSUPA 2.2 Mbps。手機(jī)解決方案集成了 3.5G 調(diào)制解調(diào)器和協(xié)議棧，符合全球領(lǐng)先運(yùn)營商的標(biāo)準(zhǔn)。3G/WLAN/藍(lán)牙共存，并支持 IMS、VoIP 和運(yùn)營商的其他高級服務(wù)。通過廣泛的 IOT 測試、GCF 測試和在中國開展的外場試驗(yàn)測試以及在通信網(wǎng)絡(luò)中的傳輸?shù)冗M(jìn)行驗(yàn)證。

　　終端高速傳輸數(shù)操作系統(tǒng)（OS）軟件平臺支持所有領(lǐng)先的開放式操作系統(tǒng)（OS）軟件平臺，包括 Linux、Android 、OMS以及 Windows Mobile。圖2 是TD智能手機(jī)體系結(jié)構(gòu)示意圖。

　　圖2:TD智能手機(jī)體系結(jié)構(gòu)示意圖。

　　多媒體應(yīng)用包括視頻、3D、音頻、圖像和顯示功能。支持以 30 fps速率 播放 H.264、WMV、MPEG-4、H.263 格式的 720p 視頻;以 30 fps 捕捉 H.264、WMV、MPEG-4、H.263 格式的 D1 分辨率視頻;具有最高每秒 1200 萬個(gè)三角形處理能力（持續(xù)速率）和每秒 2400 萬個(gè)三角形（50% 剔除速率）的 3D 圖形能力，集成2D 加速器，支持行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) API;獨(dú)特的音頻加速器子系統(tǒng)，可通過音頻流技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低功耗音頻播放;支持圖像傳感器，適合采用 MIPI CSI-2 和并行接口的主要和次要智能圖像傳感器，支持一個(gè)MIPI-CSI2 串行接口。LCD 顯示控制器通過同步信號支持 8/16/18 位并行智能面板接口或 16/18/24 位并行有源矩陣接口上的并行LCD 顯示器，主/從顯示器支持最多 4 個(gè)顯示器同時(shí)堆疊，可以無變化以及旋轉(zhuǎn)縮放。

　　單芯片結(jié)構(gòu)，包含CP和AP。整體解決方案的套片結(jié)構(gòu)包括射頻器件、智能電源管理芯片、無線801.11n/WiFi/藍(lán)牙/調(diào)頻FM等少數(shù)幾個(gè)芯片。精簡的結(jié)構(gòu)使OEM手機(jī)廠商能加快設(shè)計(jì)進(jìn)程，縮短開發(fā)周期，提高投放市場的速度。

　　二、功耗小

　　采用先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝?yán)诮档凸摹?5納米工藝帶來節(jié)省約10-20% 的功耗。由此裝備的TD智能手機(jī)容易比目前市場上大部分處于65納米芯片的手機(jī)做得更緊湊一些。采用內(nèi)置應(yīng)用處理器和調(diào)制解調(diào)器的終端專用系統(tǒng)芯片SoC，消除了額外開銷，為降低功耗奠定了基礎(chǔ)。印制板上電路數(shù)量少，典型參考設(shè)計(jì)可以小到51X51毫米，機(jī)身更薄一點(diǎn)。加上電源管理效率高，所以手機(jī)功耗低。

　　提高電源管理效率是關(guān)鍵。 電源管理技術(shù)一貫是受重視的焦點(diǎn)，電源管理PM芯片包含有多項(xiàng)專利在內(nèi)。首先是減少元器件數(shù)量，配置的套片少，并注重減小電流量。使用PXA 920的手機(jī)，普遍充電間隔時(shí)間長，待機(jī)時(shí)間也會(huì)更長，用戶體驗(yàn)自然更加滿意。

　　芯片體積小。正因?yàn)榫€寬小密度高，PXA 920芯片封裝尺寸僅為12X12毫米。 如此之小的面積，不僅有功耗低的好處，也給終端帶來設(shè)計(jì)上的空間。用戶都喜愛薄而時(shí)尚的外觀。

　　功耗優(yōu)化。目前從2G、3G話音和高速數(shù)據(jù)下載上傳的測試來看，功耗都相當(dāng)?shù)?。在一系列外場測試以后，在已提交工程樣品再到批量生產(chǎn)的過程中，功耗優(yōu)化達(dá)到了精益求精的程度。

　　三、成本低

　　價(jià)格合理。瞄準(zhǔn)大眾市場，讓廣大用戶買得起，即花中低檔的價(jià)錢，用上中高端的智能手機(jī)，是運(yùn)營商和芯片設(shè)計(jì)者的共同心愿。當(dāng)智能終端的成本大幅降低之日，便是互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用走向大眾之時(shí)。要想生產(chǎn)出普通百姓用得起的TD智能手機(jī)，必須依賴技術(shù)創(chuàng)新。

　　半導(dǎo)體工藝采用55納米技術(shù)。線寬的縮小，涉及從設(shè)計(jì)、布線到工藝生產(chǎn)線上一系列的決策。 國內(nèi)新投資的12英寸晶圓片生產(chǎn)線，從90納米一步到位，跨過65納米，走向55納米和40納米，不乏考慮性價(jià)比因素。今后的LTE產(chǎn)品將鎖定32納米，28納米。半導(dǎo)體技術(shù)的核心是保持成品率高水準(zhǔn)，這需要豐富的經(jīng)驗(yàn)和膽略。單位晶圓片的芯片產(chǎn)量相應(yīng)提高，成本也隨之降低。

　　BOM比較低。 在單芯片高度集成后套片結(jié)構(gòu)非常緊湊，整體器件數(shù)量減少。PXA 920處理器本身將通信處理器和應(yīng)用處理器集成到同一系統(tǒng)芯片SoC上， 余下的芯片就不多了。套片主要有射頻器件、電源管理芯片、無線器件包括802.11n、WiFi、藍(lán)牙、調(diào)頻FM功能。

　　這樣的結(jié)構(gòu)帶來的是成本的降低。

　　結(jié)語

　　總之，實(shí)力是硬道理。TD智能手機(jī)廠家之所以樂意采用Marvell PXA 920作為核心處理器，正是看中它的競爭力，因?yàn)樗鼛砹擞脩羰走x的三個(gè)特點(diǎn)，外觀更薄、效能更高、價(jià)格更優(yōu)。經(jīng)過多城市一系列嚴(yán)格的外場測試驗(yàn)證，PXA 920受到國內(nèi)外業(yè)界多家手機(jī)廠商的青睞。尤其是，能通過品牌廠商的測試，產(chǎn)品性能穩(wěn)定性和普適性可望高于目前市場上的TD終端產(chǎn)品。PXA 920平臺讓廣大移動(dòng)用戶在能承受的經(jīng)濟(jì)條件下全方位享受TD智能手機(jī)帶來的愉悅生活方式。