從純聽音樂的MP3播放器到看得到影像的PMP,再進化到融合成一體的智慧型手機與可攜式導航機,這些典型的可攜式裝置堪蔚為近代個人消費電子設計主流。設計的趨勢,除了外觀尺寸時尚感與輕薄化外,產品設計本身各種性能的不斷提升已成為解決方案廠商努力的方向。本文將從音訊編解碼器、微控制器與FPGA三元件在代表性廠商端的新品力作對本文主題的發展勾勒出大致輪廓。
音訊編解碼器提升聽覺的享受
Audio CODEC音訊編解碼器在可攜式裝置中扮演轉化聲音品質的樞鈕,從早期單聲道,雙聲道到立體聲的演進,當前對雜訊品質與功耗的要求也成為音訊編解碼器廠商研發上的重點。
可攜式音訊編解碼器晶片供應商如Cirrus Logic, Leadis,NXP,OK,TI與ADI等在今年均有新品問世,其中TI(德州儀器)與ADI的新作值得一提。
* TI整合電源管理與雙miniDSP音訊處理引擎
對可攜式平台幾乎無所不包的TI,近來新品推陳出新不斷,包括DSP與類比產品均在低功耗成效上展現驚人成績.該公司新推的高度整合音訊編解碼器採用整合電源管理與雙miniDSP音訊處理引擎，可幫助設計人員降低整體音訊解決方案成本，對手機、可攜式導航以及可攜式媒體裝置的高級音訊功能設計上更為容易。
透過TI的PurePath Studio開發工具套件可進一步簡化設計複雜性，並加速產品上市時程。此外，該編解碼器的PowerTune技術使設計人員可透過調節裝置達成各個操作模式電源效能的最佳化，從而延長錄放時間。
TLV320AIC3254是TI首款整合了可高度程式miniDSP音訊處理引擎的產品，使設計人員在該元件上進行複雜演算法的同時，還可釋放主要處理器被MIPS所佔用的效能。透過TI這款具有192 kHz採樣率的全新編解碼器，客戶無需掌握演算法專門技術，也不必增加代碼開發投資，便可添加最完整的進階數位訊號處理系列功能，提高包括支援20頻帶立體聲圖形等化器、多頻帶動態範圍壓縮、客製化FIR與IIR濾波，以及3D處理在內的音訊效能。
此外，該產品還採用PowerTune技術，在不影響音訊品質的同時，便可延長電池使用壽命。該技術可為客戶提供高度的靈活性，使他們在任意使用模式下均可達成功耗最佳化，在超低功耗操作與訊號噪音比(SNR)之間取得平衡，實現更高的音訊品質。例如，專注功耗問題的設計人員可在效能程式化至SNR為90 dB時，透過調節系統使立體聲播放功耗低至2.4 mW。相反地，如果客戶希望實現效能最大化，那麼可在立體聲播放功耗為5.1 mW下達成100 dB的 SNR。為了進一步提高效能，TLV320AIC3254還支援數位麥克風，以改進系統級雜訊抗擾性(noise immunity)。
* ADI音訊編解碼器提供業界最佳音效體驗及最低功耗
ADI新推出一對用於高性能可攜式音訊電子產品的編解碼器(編碼器/解碼器)——ADAU1361與ADAU1761，其高效能的功耗處理,能在不影響音質的情況下延長電池壽命。ADAU1361與ADAU1761 24位元音訊編解碼器非常適用於無線手機、可攜式媒體播放器、可攜式導航設備、數位相機及其他行動音頻與電話應用。ADAU1361具有大於100 dB的信雜比(SNR)，而在立體聲撥放模式下的功耗不到5 mW。ADAU1761音訊編解碼器中增加了SigmaDSP數位音訊處理器，用於客製化終端用戶的音效體驗。ADI的SigmaStudio圖形化設計工具易於實現與ADI公司SoundMax演算法套件、用戶開發的演算法和/或第三方音訊演算法的組成與整合。
ADAU1361與ADAU1761音訊編解碼器包括立體聲音訊ADC(類比數位轉換器)與DAC(數位類比轉換器)，支援8 kHz～96 kHz的取樣速率和數位音量控制。類比輸入級支援立體聲線路輸入、立體聲類比麥克風介面，以及為麥克風偏置電壓供電的電路。類比輸入級還支援新的高性能、低雜訊數位麥克風標準。類比輸出級包括兩個差動輸出和三個單端輸出，允許直接連接立體聲耳機、聽筒及其他輸出裝置。為了實現耳機介面，類比輸出級支援交流耦合或“無電容”(capless)配置。
作為完整可攜式音頻信號鏈的一部分，ADAU1361與ADAU1761可以與任何類比麥克風或脈衝密度調變(PDM)數位麥克風進行介面，包括ADI的ADMP401類比麥克風與ADMP421數位MEMS麥克風。這兩款編解碼器還能與ADI的立體聲以及單聲道D類音訊放大器進行良好匹配ADAU1361與ADAU1761樣品，將在2008年11月量產，均採用5 mm × 5 mm、32引腳QFN封裝，且引腳與外形尺寸相容。
微控制器低功耗設計成主流
微控制器的應用廣泛, 依照應用複雜度使用的微控制器型態與架構也有所不同,目前8位元與32 位元微控器市場可謂百家爭鳴,各具特色.在以可攜式產品低功耗為訴求的眾多新品中, 今年上半年Silicon Labs(芯科實驗室)發表業界最低電壓0.9V微控制器的新品尤顯得突出。
芯科實驗室首款操作電壓最低0.9V的微控制器，使可攜式產品首次能從一顆電池取得所需電源。C8051F9xx產品線創新的8位元架構包含1個高效率直流升壓轉換器，最多提供65mW電力給內部微控制器和其它元件，協助廠商發展出真正的單電池系統解決方案。C8051F9xx系列特別適合可更換電池的產品，例如無線感測器網路、煙霧警示器、可攜式醫療裝置、遙控器、電腦週邊和可攜式音訊裝置，使它們體積更小和電池使用時間更久，還能透過單電池和雙電池模式降低系統總成本。
在許多操作範圍從0.9V到3.6V的低耗電應用裡，微控制器多數時間都在休眠模式，並會定時喚醒擷取資料。C8051F9xx利用創新的設計技術將典型休眠模式電流減少到50nA以下。這款微控制器可於2微秒內從低耗電休眠模式回到CPU處理速度高達25MIPS的正常操作模式，並立即開始測量類比數位轉換器的輸出，這能將微控制器執行測量和演算法的時間減到最少。為了節省正常操作模式下的電池耗電，C8051F9xx的省電架構能將操作模式電流減少到170μA/MHz。
C8051F9xx產品線不僅擁有高效能和低耗電，還在很小的封裝中提供了前所未見的豐富功能。C8051F9xx系列是最先將64kB快閃記憶體和4kB RAM記憶體整合至4 x 4毫米封裝的微控制器，提供更多記憶體給資料記錄等常見應用。這個最新的低電壓、低耗電微控制器產品線還包含1個10位元、300ksps類比數位轉換器(ADC)和能夠快速喚醒的電壓參考；1個SmaRTClock計時模組；以及多種不同的內部振盪器選項，提供一套真正的系統單晶片解決方案。
Silicon Labs利用標準低耗電CMOS技術和創新的設計技術實現這種前所未見的功能整合度，協助客戶減少外部零件數目和節省用料成本。
超低功耗FPGA切中可攜應用需求
在嵌入式應用廣泛的FPGA(現場可編程閘陣列)過去常因耗電問題登不上可攜手持應用檯面,但在今天經過FPGA廠商從架構與設計技術上的提升,功耗降至微瓦已不是夢。以低功耗在FPGA市場打響名聲的Actel,日前推出IGLOO和ProASIC3 FPGA的nano版本，功耗降低至2 W(微瓦)，封裝尺寸縮減至3x3mm，並且擴大其商用溫度範圍至零度以下，同時提供產品已完成封裝且不需要前置時間的交貨，此一新元件將以高產量的可攜式消費性產品市場為目標。Actel並提供價格低於1美元的50種以上不同款nano FPGA，從而打破了FPGA的價格障礙。
Actel總裁兼全球執行長John East表示：「我們開創出一片新的市場區隔，將FPGA帶入一個全新的領域。當其他FPGA供應商關注於這個市場的時候，只有Actel擁有獨特的能力即時提出針對快速發展中的可攜式消費性產品的設計需求。由於這些市場瞬息萬變，Actel建立起了策略性的存貨，可立即為那些需要大量且具競爭力產品的客戶提供合適的產品組合。」Actel還為測試但未封裝的晶元業務(known good die business)提供支援以便滿足可攜式應用所需的前置時間和數量的要求，例如智慧型電話、PDA、個人醫療監控設備、個人導航設備、電子書，以及可攜式銷售終端(POS)工具等。
nanoPower、nanoSize和nanoTemp IGLOO nano FPGA的功耗低至2 W，閘數範圍為1萬至25萬閘，這些元件支援1.2V至1.5V核心電壓和I/O運作、具有匯流排保持功能的超低功耗Flash*Freeze模式，以及先進的I/O功能如熱插拔和史密特(Schmitt trigger)觸發器輸入。這些器件還支援1.2V電壓燒錄，省去了對多種電壓電源的需求。
為了站上產業重要的里程碑，Actel將提供採用3x3mm封裝的低功耗IGLOO nano FPGA，這是目前市場上最小的可編程邏輯元件封裝。全新的微型封裝與其現有的小型4x4mm、5x5mm、6x6mm和8x8mm封裝相輔相成，使得IGLOO nano FPGA成為功耗敏感度和空間受限的掌上型設備別具吸引力的選擇。 Actel還擴大了其產品標準商用環境工作溫度的範圍，IGLOO nano FPGA提供溫度範圍為-20°C到+70°C，使得大多數可攜式應用產品能夠在世界各地零度以下的環境操作。
客戶還可立即取得測試但未封裝的晶元的尺寸和成本利益以及設計整合的優勢。nanoPrice大量訂購時，採用QNG48封裝的1萬閘A3PN010的起價為0.69美元，測試但未封裝晶元的價格為0.49美元。Actel將為高量產的應用產品提供超過50種價格低於1美元的產品。Actel並計畫在11月提供低成本的nano入門級套件，價格為49.95美元，它配備有一個採用VQG100封裝的IGLOO AGLN250，這款電路板提供多種電壓，能夠進行快速的原型構建，並可存取到所有的I/O接腳，展示Flash*Freeze模式控制並實現電池供電的運作。
音訊編解碼器提升聽覺的享受
Audio CODEC音訊編解碼器在可攜式裝置中扮演轉化聲音品質的樞鈕,從早期單聲道,雙聲道到立體聲的演進,當前對雜訊品質與功耗的要求也成為音訊編解碼器廠商研發上的重點。
可攜式音訊編解碼器晶片供應商如Cirrus Logic, Leadis,NXP,OK,TI與ADI等在今年均有新品問世,其中TI(德州儀器)與ADI的新作值得一提。
* TI整合電源管理與雙miniDSP音訊處理引擎
對可攜式平台幾乎無所不包的TI,近來新品推陳出新不斷,包括DSP與類比產品均在低功耗成效上展現驚人成績.該公司新推的高度整合音訊編解碼器採用整合電源管理與雙miniDSP音訊處理引擎，可幫助設計人員降低整體音訊解決方案成本，對手機、可攜式導航以及可攜式媒體裝置的高級音訊功能設計上更為容易。
透過TI的PurePath Studio開發工具套件可進一步簡化設計複雜性，並加速產品上市時程。此外，該編解碼器的PowerTune技術使設計人員可透過調節裝置達成各個操作模式電源效能的最佳化，從而延長錄放時間。
TLV320AIC3254是TI首款整合了可高度程式miniDSP音訊處理引擎的產品，使設計人員在該元件上進行複雜演算法的同時，還可釋放主要處理器被MIPS所佔用的效能。透過TI這款具有192 kHz採樣率的全新編解碼器，客戶無需掌握演算法專門技術，也不必增加代碼開發投資，便可添加最完整的進階數位訊號處理系列功能，提高包括支援20頻帶立體聲圖形等化器、多頻帶動態範圍壓縮、客製化FIR與IIR濾波，以及3D處理在內的音訊效能。
此外，該產品還採用PowerTune技術，在不影響音訊品質的同時，便可延長電池使用壽命。該技術可為客戶提供高度的靈活性，使他們在任意使用模式下均可達成功耗最佳化，在超低功耗操作與訊號噪音比(SNR)之間取得平衡，實現更高的音訊品質。例如，專注功耗問題的設計人員可在效能程式化至SNR為90 dB時，透過調節系統使立體聲播放功耗低至2.4 mW。相反地，如果客戶希望實現效能最大化，那麼可在立體聲播放功耗為5.1 mW下達成100 dB的 SNR。為了進一步提高效能，TLV320AIC3254還支援數位麥克風，以改進系統級雜訊抗擾性(noise immunity)。
* ADI音訊編解碼器提供業界最佳音效體驗及最低功耗
ADI新推出一對用於高性能可攜式音訊電子產品的編解碼器(編碼器/解碼器)——ADAU1361與ADAU1761，其高效能的功耗處理,能在不影響音質的情況下延長電池壽命。ADAU1361與ADAU1761 24位元音訊編解碼器非常適用於無線手機、可攜式媒體播放器、可攜式導航設備、數位相機及其他行動音頻與電話應用。ADAU1361具有大於100 dB的信雜比(SNR)，而在立體聲撥放模式下的功耗不到5 mW。ADAU1761音訊編解碼器中增加了SigmaDSP數位音訊處理器，用於客製化終端用戶的音效體驗。ADI的SigmaStudio圖形化設計工具易於實現與ADI公司SoundMax演算法套件、用戶開發的演算法和/或第三方音訊演算法的組成與整合。
ADAU1361與ADAU1761音訊編解碼器包括立體聲音訊ADC(類比數位轉換器)與DAC(數位類比轉換器)，支援8 kHz～96 kHz的取樣速率和數位音量控制。類比輸入級支援立體聲線路輸入、立體聲類比麥克風介面，以及為麥克風偏置電壓供電的電路。類比輸入級還支援新的高性能、低雜訊數位麥克風標準。類比輸出級包括兩個差動輸出和三個單端輸出，允許直接連接立體聲耳機、聽筒及其他輸出裝置。為了實現耳機介面，類比輸出級支援交流耦合或“無電容”(capless)配置。
作為完整可攜式音頻信號鏈的一部分，ADAU1361與ADAU1761可以與任何類比麥克風或脈衝密度調變(PDM)數位麥克風進行介面，包括ADI的ADMP401類比麥克風與ADMP421數位MEMS麥克風。這兩款編解碼器還能與ADI的立體聲以及單聲道D類音訊放大器進行良好匹配ADAU1361與ADAU1761樣品，將在2008年11月量產，均採用5 mm × 5 mm、32引腳QFN封裝，且引腳與外形尺寸相容。
微控制器低功耗設計成主流
微控制器的應用廣泛, 依照應用複雜度使用的微控制器型態與架構也有所不同,目前8位元與32 位元微控器市場可謂百家爭鳴,各具特色.在以可攜式產品低功耗為訴求的眾多新品中, 今年上半年Silicon Labs(芯科實驗室)發表業界最低電壓0.9V微控制器的新品尤顯得突出。
芯科實驗室首款操作電壓最低0.9V的微控制器，使可攜式產品首次能從一顆電池取得所需電源。C8051F9xx產品線創新的8位元架構包含1個高效率直流升壓轉換器，最多提供65mW電力給內部微控制器和其它元件，協助廠商發展出真正的單電池系統解決方案。C8051F9xx系列特別適合可更換電池的產品，例如無線感測器網路、煙霧警示器、可攜式醫療裝置、遙控器、電腦週邊和可攜式音訊裝置，使它們體積更小和電池使用時間更久，還能透過單電池和雙電池模式降低系統總成本。
在許多操作範圍從0.9V到3.6V的低耗電應用裡，微控制器多數時間都在休眠模式，並會定時喚醒擷取資料。C8051F9xx利用創新的設計技術將典型休眠模式電流減少到50nA以下。這款微控制器可於2微秒內從低耗電休眠模式回到CPU處理速度高達25MIPS的正常操作模式，並立即開始測量類比數位轉換器的輸出，這能將微控制器執行測量和演算法的時間減到最少。為了節省正常操作模式下的電池耗電，C8051F9xx的省電架構能將操作模式電流減少到170μA/MHz。
C8051F9xx產品線不僅擁有高效能和低耗電，還在很小的封裝中提供了前所未見的豐富功能。C8051F9xx系列是最先將64kB快閃記憶體和4kB RAM記憶體整合至4 x 4毫米封裝的微控制器，提供更多記憶體給資料記錄等常見應用。這個最新的低電壓、低耗電微控制器產品線還包含1個10位元、300ksps類比數位轉換器(ADC)和能夠快速喚醒的電壓參考；1個SmaRTClock計時模組；以及多種不同的內部振盪器選項，提供一套真正的系統單晶片解決方案。
Silicon Labs利用標準低耗電CMOS技術和創新的設計技術實現這種前所未見的功能整合度，協助客戶減少外部零件數目和節省用料成本。
超低功耗FPGA切中可攜應用需求
在嵌入式應用廣泛的FPGA(現場可編程閘陣列)過去常因耗電問題登不上可攜手持應用檯面,但在今天經過FPGA廠商從架構與設計技術上的提升,功耗降至微瓦已不是夢。以低功耗在FPGA市場打響名聲的Actel,日前推出IGLOO和ProASIC3 FPGA的nano版本，功耗降低至2 W(微瓦)，封裝尺寸縮減至3x3mm，並且擴大其商用溫度範圍至零度以下，同時提供產品已完成封裝且不需要前置時間的交貨，此一新元件將以高產量的可攜式消費性產品市場為目標。Actel並提供價格低於1美元的50種以上不同款nano FPGA，從而打破了FPGA的價格障礙。
Actel總裁兼全球執行長John East表示：「我們開創出一片新的市場區隔，將FPGA帶入一個全新的領域。當其他FPGA供應商關注於這個市場的時候，只有Actel擁有獨特的能力即時提出針對快速發展中的可攜式消費性產品的設計需求。由於這些市場瞬息萬變，Actel建立起了策略性的存貨，可立即為那些需要大量且具競爭力產品的客戶提供合適的產品組合。」Actel還為測試但未封裝的晶元業務(known good die business)提供支援以便滿足可攜式應用所需的前置時間和數量的要求，例如智慧型電話、PDA、個人醫療監控設備、個人導航設備、電子書，以及可攜式銷售終端(POS)工具等。
nanoPower、nanoSize和nanoTemp IGLOO nano FPGA的功耗低至2 W，閘數範圍為1萬至25萬閘，這些元件支援1.2V至1.5V核心電壓和I/O運作、具有匯流排保持功能的超低功耗Flash*Freeze模式，以及先進的I/O功能如熱插拔和史密特(Schmitt trigger)觸發器輸入。這些器件還支援1.2V電壓燒錄，省去了對多種電壓電源的需求。
為了站上產業重要的里程碑，Actel將提供採用3x3mm封裝的低功耗IGLOO nano FPGA，這是目前市場上最小的可編程邏輯元件封裝。全新的微型封裝與其現有的小型4x4mm、5x5mm、6x6mm和8x8mm封裝相輔相成，使得IGLOO nano FPGA成為功耗敏感度和空間受限的掌上型設備別具吸引力的選擇。 Actel還擴大了其產品標準商用環境工作溫度的範圍，IGLOO nano FPGA提供溫度範圍為-20°C到+70°C，使得大多數可攜式應用產品能夠在世界各地零度以下的環境操作。
客戶還可立即取得測試但未封裝的晶元的尺寸和成本利益以及設計整合的優勢。nanoPrice大量訂購時，採用QNG48封裝的1萬閘A3PN010的起價為0.69美元，測試但未封裝晶元的價格為0.49美元。Actel將為高量產的應用產品提供超過50種價格低於1美元的產品。Actel並計畫在11月提供低成本的nano入門級套件，價格為49.95美元，它配備有一個採用VQG100封裝的IGLOO AGLN250，這款電路板提供多種電壓，能夠進行快速的原型構建，並可存取到所有的I/O接腳，展示Flash*Freeze模式控制並實現電池供電的運作。
