账号:
密码:
最新动态
产业快讯
CTIMES / 文章 /
MP3播放机关键元件与厂商
 

【作者: 鍾俊元】2000年02月01日 星期二

浏览人次:【11993】

从系统架构来看,MP3播放机关键零组件包含微控制器、MP3解码器、数位类比转换器以及快闪记忆体与可携式储存卡等,由于MP3播放机产品发展体积日益缩小、功能趋于多样化、节省电源等,故其关键零组件体积、规格要求日趋严苛,而供应厂商也纷纷投入开发,期以提高零组件的附加价值。以下简单描述各关键零组件在MP3播放机的功能:


MP3播放机关键零组件

一、晶片组(Chipset)

音讯解码是MP3播放机的核心,稍早可由一般用途的CPU晶片来处理,而非具特有演算法的ASIC晶片,目前已有专用晶片内含DSP及MP3解码程式,负责MP3音讯解码功能,而市面上大部分MP3播放机使用的MP3晶片方案,是德国Micronas Intermetall的「MAS3507D」或意法半导体的「STA013」晶片,它们都具有低耗电率及低价位之优点;新一代微控制器晶片大多采用开放式平台设计,即晶片本身含微处理器,它提供厂商可依本身发展的压缩格式或著作权保护技术,来进行可程式化的解码设计等,故厂商可以掌握多种压缩格式解码与著作权保护机制,也可以推出符合SDMI规格的数位音乐播放机与网路下载服务。下列将分别介绍MP3各晶片功能与晶片发展现况:


1.微控制器晶片

微控制器晶片(MCU)系指具有播放机周边控制、可程式解码功能的微处理器或数位讯号处理器(DSP),目前主要有凌云逻辑(Cirrus Logic)的「EP7209」晶片,它即采用ARM的RISC处理器核心「ARM720TDMI」;南韩现代电子也以该公司拥有的DSP为基础,开发出MP3用「HS61C930」晶片;三星电子有「CalmRISC」微控制器晶片;德州仪器(Texas Instruments)的「TMS320C5000」晶片;台湾创品电子的「T3351X」微控制器等;也有厂商使用一般用途的微处理器配以自行开发的系统韧体,做为MP3播放机控制功能使用。


2.MP3解码晶片

MP3解码晶片则是MP3音讯规格专用的解码晶片,有些更加入可处理下一代AAC(advanced Audio Coding)规格的音讯讯号,主要有日本东芝的音讯解码「TC9446F-004」晶片,它即可处理AAC与MP3规格的音讯讯号;南韩业者TLI的「TL7230MD」晶片;甚至,TLI新出晶片「TL7231MD」除了MP3音讯解码外,已内建数位类比转换器(DAC);意法半导体(ST Microelectronics NV)的「STA013」;德国Micronas Intermetall的「MAS3507D」解码晶片。除上述业者外,德州仪器、Motorola、南韩STAR Micro Systems、台湾凌阳科技、华邦电子、联圣科技等均投入MP3解码晶片开发。


3.多功能与整合性单晶片

在多功能与整合性单晶片发展上,其中有整合微控制器、解码器与数位类比变换器等三项零组件于一单晶片中,有南韩Media Logic的单一化晶片方案;德国Micronas Intermetall也有单一化晶片方案,其中就整合「MAS 3507D」信号处理器与「DAC 3550A」数位类比转换器;另外,为了其他附加功能例如支援AAC音讯规格、CD/DVD播放解码、录音功能、相容无线通讯功能、广播节目编解码或数位音乐安全机制功能等,例如德国Micronas Intermetall推出MP3专用解码器与具备数位转类比或类比转数位等功能的晶片,另也进行支援「MS Audio 4.0」及「AAC」晶片的开发;ESS Technology的「ES4280」晶片的方案,则提供结合网路浏览、收发电子邮件、从事电子商务等功能。由于各厂商纷纷提出不同解决方案,使得MP3产品差异化、多功能程度日增,市场竞争也趋于白热化。


二、快闪记忆体

MP3播放机音乐的储存可分内建式记忆体与可携式的储存卡两部分,内建式记忆体就是以快闪记忆体(Flash Memory)为主,内建式记忆体直接置于MP3播放机中,供使用者由个人电脑下载MP3音乐档案至播放机使用。快闪记忆体属非挥发性记忆体之一种,即使不充电也能保持原来的纪录资料,它原在记忆体整体市场上实微不足道,甚少受到注目,但由于近年来数位相机、行动电话、 MP3播放机等产品盛行,快闪记忆体与以快闪记忆体为主的记忆卡成为主要储存元件,由于快闪记忆体逐渐进入高容量、高密度制程,加上各标准的快闪记忆卡控制介面、封装与组装等制程独特,以致技术进入障碍高,至今仍为少数厂商所垄断。


由于快闪记忆体可依储存程式或资料的不同,快闪记忆体的技术发展架构主要可分为「NOR型」及「NAND型」二大主流产品。 「NOR型」产品,是由Intel所发展出来的架构,读取速度快,而且可以在单位区块(Block)上进行指令程式的读取与写入,操作时适合随机性资料的存取,其特性为高电压、较长的抹除时间、较大的抹除区块(16Kb以上),其写入寿命约10万次,密度范围广,电压低(2.7V);由于「NOR型」产品的高速效能,故适合​​个人电脑的程式指令的储存,可缩短指令的读取/写入时间,而其​​低电压及低功率的特性,除了应用在个人电脑与周边产品及PCMCIA记忆卡外,亦广泛应用在可携式及无线通讯产品上。除此,Intel近来提出多位准(Multi-level Cell)技术的StrataFlash快闪记忆体,不仅大幅提升记忆容量,且将快闪记忆体延伸至资料储存应用之方向发展。现阶段「NOR型」产品,由AMD/Fujitsu、Intel/Sharp、Micron、TI、Toshiba等公司生产,占约整体快闪记忆体市场约80%。


「NAND型」产品,是由Toshiba所发展出来的架构,读取速度较慢,但​​具有较小的记忆胞单位面积,在高密度(大于216Mb)的成本较「NOR型」低,其写入寿命约100万次,且比「NOR型」快闪记忆体操作电压低,操作时适合序列位址性资料的存取,故可应用于可携式MP3、DSC、DVC等产品中,或应用于消费性电子产品作为资料储存使用;但此类快闪记忆体供应厂商少,目前主要由南韩三星电子、日本东芝所生产,该二公司在「NAND型」产品市场占有率约九成。「NOR型」及「NAND型」快闪记忆体产品的比较如(表一)所示。



《表一 闪存技术「NOR型」及「NAND型」产品比较》
《表一 闪存技术「NOR型」及「NAND型」产品比较》

在全球快闪记忆体市场方面(图一),1999年产值达39亿美元,出货量约10亿颗,平均单价约4.1美元,预料2003年快闪记忆体产值将达80亿美元;但由于全球行动电话、Set-top Box、数位相机、可携式装置等产品市场蓬勃发展,快闪记忆体单价仍维持约4美元水准,看不出有下跌的迹象,故可知如果MP3播放机制造商一味寄望未来快闪记忆体价格下跌,来带动MP3播放机市场成长,将可能只是海市蜃楼的梦想;短期间内,厂商仍应以其他储存方案因应,但长期而言,厂商应亟思提高产品的其他附加价值,以获取消费者的青睐。


《图一 全球闪存市场》
《图一 全球闪存市场》

三、可携式的储存卡

在可携式的储存卡方面,它主要是供使用者扩充音乐储存容量,以及方便于外部携带为用途,常见有SanDisk推出的Compact Flash卡、SanDisk与Siemens发展的MultiMedia Card卡、Toshiba开发的Smart Media卡、Sony新出的Memory Stick卡、Matsushita与SanDisk新出的Secure Digital卡、IBM高容量的Microdrive碟机以及Iomega的Clik!等。由于MP3播放机制造厂商基于不同的产品策略、储存标准优劣等(表二),各家MP3播放机也采用不同之外部储存方案;由于快闪记忆体价格短期内不太可能降价,已有少数MP3播放机厂商(例如南韩Saehan情报系统的「MP-C10」、Palo Vision的「Clik Man」等产品)采用Iomega开发之40MB Clik! 外部储存方案,而目前也有厂商提供Compact Flash-2介面,可采用Microdrive方案的产品问世,虽然「Clik!」、「Microdrive」具有较廉的储存成本,但也不可避免之高耗电的缺点。



《表二 可携式的储存规格比较》
《表二 可携式的储存规格比较》

MP3播放机关键元件厂商现况

一、晶片组

从MP3播放机晶片组开发厂商来看,其开发晶片产品特征与功能将朝向整合性晶片与多功能性两方向发展。尤其在下一代播放机方面,将往整合微控制器(含微处理器)、解码器、数位类比转换器、快闪记忆体等功能之系统单一晶片方向发展,其中将提供可程式化的解码功能与著作权保护技术纳入晶片中,而这是针对多种压缩格式及符合SDMI规格的定位产品;在多功能性方面,在数位音乐播放功能外整合其他音讯、通讯、资讯产品特征于晶片中,例如:数位语音录音、FM/AM收音、网路浏览、收发电子邮件、从事电子商务等功能;另外,MP3解码播放功能也逐渐扩散于许多​​通讯、资讯产品的晶片中,例如:无线通讯手机、笔记型电脑、个人数位处理器、CD /DVD播放机、音乐伴唱机、车用播放机等,这是针对附加功能产品的晶片发展。除上述产品特征与功能外,低耗电能、小体积、下载处理快速等特点是晶片组厂商努力之重点,开发MP3播放机晶片组厂商,其产品特征与详细功能摘录如(表三)。



《表三 MP3播放器芯片组特征与功能》
《表三 MP3播放器芯片组特征与功能》

二、可携式的储存卡

1.Compact Flash

「Compact Flash」是1994年美商SanDisk研发之快闪记忆卡规格,它不但拥有控制晶片、快闪记忆体、软体与封装的技术,也对外授权Compact Flash相关技术,故其快闪记忆体卡广受国际间业界支援。1995年SanDisk成立Compact Flash Association(CFA),目前成员包含Kodak、Canon、Apple、Polaroid等125家厂商,Compact Flash卡储存容量可从8MB至192MB,具有50接脚的介面,写入速率达1.4MB /s,由于Compact Flash卡必须包含控制晶片,故体积比其他可携式的储存媒体厚,成本也较高些,但由于随着Compact Flash容量增加其控制晶片成本相对缩小下,成本劣势已不如低容量时严重了。


2.Multimedia Card

「Multimedia Card」是1997年SanDisk与Siemens(现为Infineon)合作研发的小型快闪记忆卡,也是SanDisk继Compact Flash后发展出更适合可携式产品的记忆卡,1997年成立Multimedia Card Association,目前会员已超过40家厂商。日立今年初预定开始量产16MB产品,而松下则供应快闪记忆体给SanDisk生产。最近该公司决定将原本该公司在美国生产的32MB容量的Multimedia Card移至台湾量产,据悉半导体的测试及封装将分别交由台湾的矽品精密工业及矽丰二家公司负责,已开始正式量产,目前已有许多MP3播放机采用。 「Multimedia Card」容量有4MB、8MB、16MB、30MB等,目前价格约为40美元、50美元、80美元、130美元等。


3.Smart Media

「Smart Media」是日本东芝(Toshiba)研发的可携式的储存媒体,它体积也可媲美其他快闪记忆卡,市面仍以16MB为主。目前东芝已发表一款储存容量达64MB的「Smart Media」快闪记忆卡「TH58512DC」,将以高画质数位相机及数位音乐播放机等为主要应用领域,样品产品目前已开始出货。由于Smart Media内部不含闪记忆体控制器,必须仰赖可携式装置的控制功能;但正因为如此,「Smart Media」卡的读写速度受外在使用之机器影响甚巨,不同容量快闪记忆卡与机器的相容性也易出问题,故常引起消费者困扰;除此,另一缺点是Smart Media 32MB以上高容量产品市面不易买到。综合上述问题,目前许多可携式产品已放弃Smart Media作为储存媒体,未来可能逐渐萎缩。


4.Memory Stick

「Memory Stick」记忆卡为SONY自行研发的小型快闪记忆记忆卡,目前已实际应用于SONY数位相机、数位摄影机等产品上。为加速产品的普及,该公司先后已授权技术于日、美、欧等25家厂商,其中除富士通为SONY代工生产厂商外,其余5家均计画推出一系列支援「Memory Stick」的产品,包含数位录音机、MP3播放机等。


「Memory Stick」最大写入速率为1.5MB/s,具有SDMI著作权保护功能,目前产品线计有4MB与8MB两款,1999年陆续推出16MB(66美元)、32MB(129美元)产品,2000年一月推出64MB(199美元),希望于2001年能将储存容量扩充为256MB。 SONY将会积极寻求其他厂商的支援推出「Memory Stick」数位音乐MP3播放机;而SONY规划之数位音乐播放机,采用SDMI相容标准,储存容量64MB的Memory Stick,预计2000年上市,每台售价约400美元,希望创造新的市场商机。


5.MicroDrive

「MicroDrive」是IBM推出的微小型硬碟机,尺寸仅约铜板大小,其附带一个转接器,介面为「CF Type-2」适用于MP3播放机、数位相机及手持式装置等电子产品,硬碟容量为340MB,可从网路上下载音乐档案,播放时间长达6个小时或储存300张以上照片。 「MicroDrive」的价格为495美元,虽比其他可携式的储存媒体昂贵,但若以每单位容量成本计算,应仍是最经济之选择,但目前尚未见到「MicroDrive」播放机上市。IBM对「MicroDrive」的未来发展相当乐观,已有许多电子厂商表示有采用该产品的意愿。


6.Clik!

「Clik!」是Iomega推出的小型磁性纪录碟片,碟机尺寸为70mm×170mm×6.5mm,重88公克;碟片尺寸为54.9mm*50.1mm*1.95mm,重10公克,碟片容量40MB ,价格约10美元,故单位容量的价格比快闪记忆体便宜,故是目前价昂快闪记忆体的另一选择,但由于驱动功率达2瓦,耗电量高是可携式播放机的缺点,另Clik!碟机与碟片尺寸较大,不利于播放机的小型化设计。除此,Iomega只授权机器使用Clik!碟机,但碟片不授权制造,仅提供自有品牌行销Clik!碟片。目前,已有Varo Vision公司推出「Varoman Plus」播放机;Sensory Science公司推出「RaveMP 2100」播放机使用Clik!碟机;台湾Addonics、OptoMedia也有意开发Clik!的MP3播放机。


7.SD记忆卡

另外在新一代可携式的储存卡研发方面,1999年八月松下、东芝、美国San Disk宣布,共同开发搭配著作权保护机能的下世代记忆卡「SD(Secure Digital) 」记忆卡,可用于下一代可携式数位音乐播放机、PDA(个人数位助理器)、数位相机或数位录音机等;该三家公司已组成SDA(Secure Digital Association)协会,推广SD记忆卡开发与应用,目前据悉已有Microsoft 、Compaq、IBM、Eastman Kodak等71家厂商加入,也有23种产品计画采用。SDA希望推动该规格成为国际新的可携式储存标准,使广泛应用于未来的消费性电子、无线传输产品、网路接取装置等,计画六至七年后可占有全球记忆卡50%的市场。


「SD记忆卡」的快闪记忆体,将结合San Disk快闪记忆体控制与MLC(Multilevel Cell)技术和东芝的0.16u及0.13 u的NAND制程技术,未来计画开发512Mb与1Gb的快闪记忆体。 「SD记忆卡」产品大小为24 mmx32 mmx2.1 mm,与普通小面额邮票的面积相当,初期记忆容量有32MB、64MB两种,可与旧有的MMC卡相容,传输资料速度每秒2MB ,比目前其他记忆卡速度快。东芝与San Disk预定2000年第一季64MB样品出货,第二季开始量产,预定2001年亦将供应256MB的记忆卡;而松下等亦预定在2000年上半年推出应用SD记忆卡的机器。


相关文章
以霍尔效应电流感测器简化高电压感测
智慧家居大步走 Matter实现更好体验与可靠连结
车载软体数量剧增 SDV硬体平台方兴未艾
以固态继电器简化高电压应用中的绝缘监控设计
以半导体技术协助打造更安全更智慧的车辆
comments powered by Disqus
相关讨论
  相关新闻
» 意法半导体突破20奈米技术屏障 提升新一代微控制器成本竞争力
» Pure Storage携手NVIDIA加快企业AI导入 以满足日益成长的需求
» ROHM推SOT23封装小型节能DC-DC转换器IC 助电源小型化
» 意法半导体先进高性能无线微控制器 符合将推出的网路安全保护法规
» ST推先进超低功耗STM32微控制器 布局工业、医疗、智慧量表和消费电子市场


刊登廣告 新聞信箱 读者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2024 远播信息股份有限公司版权所有 Powered by O3  v3.20.1.HK83SDAY4N6STACUKO
地址:台北数位产业园区(digiBlock Taipei) 103台北市大同区承德路三段287-2号A栋204室
电话 (02)2585-5526 #0 转接至总机 /  E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw