探討新一代平板電視的發(fā)展趨勢及挑戰(zhàn)

平板電視技術主要包括：TFT-LCD、PDP、OLED、DLP（背投）、LCOS（背投）和無機EL等，其中TFT-LCD、PDP、背投為主流技術。在40英寸以上的大屏幕電視市場中，PDP技術將繼續(xù)扮演重要角色，而LCD將主宰較小尺寸平板電視市場，DLP（數(shù)字光處理）技術的競爭領域則在更大尺寸的市場。

隨著LCD技術的不斷成熟，并向大尺寸方向發(fā)展，這種在解析度、功耗和使用壽命方面占據(jù)優(yōu)勢的平板電視開始蠶食PDP電視的傳統(tǒng)領地。在競爭加劇，利潤空間不斷受到壓縮的情況下，已有企業(yè)（如索尼和佳能）宣布放棄PDP業(yè)務，開始轉向其他技術。由于LCD電視市場的持續(xù)擴張，使得LCD電視控制與顯示驅(qū)動成為目前最大的熱門技術。

目前，全球LCD電視控制IC的主要供應商包括Pixelworks、Trident、Genesis、卓然（Zoran）、凌越（Topro）、兆宏（MagicPixel）、Oplus等。其中，Pixelworks和Trident在2003年曾占據(jù)了LCD電視控制芯片65%的國際市場。另外，其他傳統(tǒng)的TV芯片供應商也早已在平板電視控制芯片領域耕耘數(shù)年，如飛利浦、Micronas、意法半導體（ST）以及NEC、東芝、瑞薩科技等公司。瞄準中國潛力巨大的平板電視市場，諸如臺灣地區(qū)的凌陽以及中國大陸的成都威斯達等IC設計公司也介入這個新興領域，試圖憑借價格優(yōu)勢從中分得一杯羹。

技術趨勢與挑戰(zhàn)

Pixelworks公司的市場與銷售高級經(jīng)理唐霄指出：“在高性能基礎上繼續(xù)提高集成度是今后平板電視控制芯片發(fā)展的方向。”由于集成度的提高，系統(tǒng)開發(fā)商再不需要額外獨立的解碼芯片，使得產(chǎn)品成本大大降低。這理所當然受到下游廠商的歡迎。比較有代表性的產(chǎn)品包括Trident的DPTV-3和SVP EX方案、Pixelworks公司的PW106/PW328以及Genesis公司的gm1601、gm1650等。

出于成本壓力的考量以及技術的進步使得控制芯片的集成度越來越高，但這也為設計人員帶來一些挑戰(zhàn)。世健系統(tǒng)的李其滄表示：“雖然IC芯片的集成度越來越高，使用的芯片比以前少，但電路板上的散熱及信號的干擾等問題比以前更難處理。所以要設計一個既能迎合客戶，又能達到不同市場要求的高質(zhì)量產(chǎn)品，是一項大挑戰(zhàn)。”他還表示，電視方案著重畫質(zhì), 而每個人的要求并沒有一定的標準, 如何平衡OEM客戶與最終用戶的要求是一個關鍵。而唐霄則認為，雖然集成度的提高是一個基本趨勢，但是一味提高集成度必然會在一定程度上影響圖像質(zhì)量。IC廠商在這個問題上需要把握好一個“度”的問題。

圖1：Trident公司的DPTV SVP解決方案。
 
另外，對于出口導向型的電視機生產(chǎn)廠家來說，其產(chǎn)品特別是向美國市場出口的電視具備數(shù)字電視接收模塊是非常必要的。再加上中國數(shù)字電視標準即將出臺，在平板電視中加入數(shù)字電視接收模塊應是大勢所趨。因此在控制技術方面，數(shù)字電視接收模塊無疑會是LCD電視技術革命的下一個推動力。這部分功能相信在不久以后也會被集成到控制芯片當中。李其滄指出：“現(xiàn)在，解隔行掃描和縮放器已經(jīng)整合在一起，今后譯碼器、內(nèi)存、甚至其它聲源部份也有可能集成到主處理器內(nèi)。未來的LCD 電視機將擁有更多功能，如錄像、上網(wǎng)、展示數(shù)碼相片等。”

本文以下部分將介紹各家半導體供應商及分銷商的代表性產(chǎn)品和解決方案，以幫助正在研發(fā)平板電視的工程師把握未來的發(fā)展趨勢。

單芯片解決方案是方向

在LCD電視控制技術方面，Trident是單芯片解決方案的行業(yè)先鋒。Trident公司的DPTV-3D及第五代數(shù)字視頻處理SOC芯片SVP EX，在諸如三星、索尼等國際大廠的產(chǎn)品中都得到了應用。其中，DPTV-3D是一款高度集成的掃描轉換芯片組單芯片解決方案，專為逐行掃描TV/DVD播放器應用而設計，并面向LCD電視和PDP電視應用。

相比之下，該公司新型的SVP EX系列則提供了面向DTV及多媒體筆記本計算機的解碼、處理、定標、顯示控制等功能，并配備了其開發(fā)的DCRe（數(shù)字影院高清引擎）技術。在單芯片中集成了AD轉換器、3D顏色解碼器、解隔行掃描器，同時還專門針對1080i顯示格式進行了優(yōu)化。為了滿足不同種類電視的I/O和成本需要，SVP EX系列提供了6種不同的I/O和封裝組合以供選擇。其中，SVP EX22提供24位TTL顯示接口，用于主流LCD電視。相比之下，SV PEX 32則增加了對8位數(shù)字視頻輸入的支持，顯示接口改為LVDS，面向主流LCD電視和筆記本電腦顯示器應用。在高端領域，該系列提供的是SVP EX 52以及SVP EX 62兩款芯片，其中前者面向有二級解碼器以及HDMI接收器的高端LCD、PDP電視，支持24位數(shù)字視頻輸入和LVDS接口電路輸出；后者則配備了30位TTL顯示接口電路。

Pixelworks去年成功發(fā)布了Photopia系列產(chǎn)品線。作為Photopia系列的升級版，該公司在2005年的CES大會上又推出了集成3D解碼的兩款新一代高集成度電視機芯片――PW106和PW328。在第二代Photopia圖像處理器內(nèi)核的基礎上，PW106/PW328添加了一個3D視頻解碼器和一個高速AD轉換器，并集成了5區(qū)非線性縮放器（Scaler）、運動自適應的解隔行掃描器、位圖OSD、LVDS Tx等功能。Pixelworks公司希望籍由這兩款芯片提供全球兼容的單芯片電視解決方案。該公司CEO Allen Alley表示：“PW106和PW328圖像處理器芯片代表了目前高端電視機市場上最引人注目的單芯片解決方案。已在全球采用并經(jīng)過驗證的視頻解碼器、最佳的DNX視頻性能以及同Pixelworks原有產(chǎn)品的兼容性，這些特點都使其成為制造商繼續(xù)削減下一代高端電視機產(chǎn)品成本時理所當然的選擇。”
 
世健系統(tǒng)正在提供基于Pixelworks Photopia 平臺開發(fā)的方案，主芯片采用PW318、PW2300和ADI公司的AD9398。該方案支持外部雙路解碼器的HDTV（480p/720p/1080i）以及來自PC的SXGA@60Hz數(shù)字信號及SXGA@75Hz的模擬信號輸入。輸出則可從VGA到1080p（TTL, LVDS,DAC,TMDS），并擁有智能縱橫比轉換功能（4:3/16:9/16:10）、逐行/隔行等功能。此外，動態(tài)自適應解隔行掃描器、軟件隱藏式字幕（Closed Caption）/V-Chip、基于位圖的256色OSD以及用來去噪的CleanScreen技術都為該方案增色不少。世健系統(tǒng)的李其滄還透露，該公司正利用Pixelworks 的OPAL Platform開發(fā)新的方案, 主要芯片為PW328。“新的方案將能夠支持10位處理，并內(nèi)置譯碼器，從而擁有比以往方案更高的效能。”李其滄說。

LCD 顯示器控制IC供應商Genesis在收購Sage公司之后也開始進入LCD電視控制IC市場，并推出了白金級（gm1601）、標準級（gm1501）及入門級Entry Level（gm5221、gm2221）的相關產(chǎn)品線，矛頭直指Pixelworks的強勢地位。其中，gm1601是一款兼顧LCD電視與LCD顯示器應用的單芯片顯示控制器，主要針對WUXGA（1920x1200）分辨率的高端多媒體LCD顯示應用。Genesis稱，利用gm1601整機制造商可開發(fā)出能夠同時用于電腦和電視信號顯示的系統(tǒng)。該芯片在單一封裝內(nèi)集成了ADC、幀速轉換接口等電路，從而保證了高品質(zhì)的圖像畫面。此外，Genesis還在其中內(nèi)嵌了一個帶有并行閃存接口的16位MCU以及OSD控制器。

Genesis的另外一款針對LCD電視推出的gm6015芯片采用了該公司的圖像增強解決方案自適應運動視頻格式轉換技術Crystal Cinema Plus，具備畫中畫（PiP）、雙畫面、畫外畫（PoP）、多重畫面顯示（Multi-PiP）、視頻縮放、制式轉換、電影模式處理以及專為電視優(yōu)化的2:2/3:2反轉矯正（Inverse Pull down）功能。它將動畫適應算法和方向性插補技術組合在一起，以求實現(xiàn)高級解隔行掃描功能。此款芯片最高支持雙路1080i YCbCr/GBR數(shù)字信號輸入。輸出則有8/16/18/24/30位YCbCr/GBR多種選擇，顯示格式最高可達720p。

在這三家公司不斷推陳出新的同時，傳統(tǒng)的TV芯片供應商也不甘落后。以飛利浦、瑞薩、東芝等企業(yè)為代表的IC供應商也在追逐著單芯片的潮流。
 

圖2：平板電視系統(tǒng)構成示例

飛利浦的優(yōu)勢是能提供包括調(diào)諧器、彩色解碼器、定標器和微控制器在內(nèi)的完整解決方案。除了早先推出的用于低端LCD電視的單片TDA15500和用于改進高端LCD電視畫質(zhì)的PNX5000，飛利浦今年又再次推出了為降低中端LCD電視成本開發(fā)的TDA15600芯片，從而使得其在LCD電視方面的產(chǎn)品線更加完整。TDA15600支持高達30英寸的屏幕，除中端LCD電視所需的基本功能外，它還擁有先進的用于改善畫質(zhì)的邊緣相關去隔行掃描（EDDI）、細節(jié)適應噪聲消除和可選的集成三維梳狀濾波功能。TDA15600的其他功能包括視頻解碼、聲音處理、控制及圖文電視，它還包含一個縮放器，并集成了一部分RF電路。TDA15600的樣品已經(jīng)面市，將在2006年第一季度實現(xiàn)量產(chǎn)。飛利浦將基于該芯片推出可馬上投產(chǎn)的設計，進一步簡化中端液晶電視的開發(fā)，該參考設計將于2005年第三季度問世。

瑞薩科技則于去年下半年推出專門針對液晶電視的信號處理集成電路DVP-M系列產(chǎn)品，從而將ADC、色解調(diào)、定標等必要的電路匯集在一塊芯片中。DVP-M系列可支持全球電視制式（NTSC、PAL、SECAM），應用范圍從VGA到WXGA，并內(nèi)置了64M的SDRAM和圖文解碼器。它可對信號進行3維Y/C分離（僅NTSC）、顏色恢復、3維I/P轉換以及畫質(zhì)調(diào)整等集成式處理，主要用于32英寸以下LCD電視。

東芝電子也趕上了單芯片的潮流。東芝最新推出的TC90288XBG包括動態(tài)自適應3維Y/C分離（NTSC）、逐行轉換、圖形縮放等功能，內(nèi)置2通道ADC，支持I2C總線、24/48位RGB格式輸出。

另外，三星半導體最新開發(fā)了用于平板電視的控制芯片S5H2200。不過,據(jù)上海三星半導體有限公司的銷售經(jīng)理楊勇透露，該款芯片已被三星集團內(nèi)部公司獨家買斷，短期內(nèi)不再向外界公布技術細節(jié)。

WSC1115是成都的威斯達（Weststar）芯片公司第一顆視頻掃描格式轉換芯片，該公司于2004年開發(fā)了其第二顆視頻處理芯片WSC2000，并正在規(guī)劃其下一代產(chǎn)品WSC3000高級視頻處理器，主要針對高端LCD/PDP-TV和HDTV-READY設備。

DVI/HDMI接口逐漸成為標配

隨著平板電視與數(shù)字電視的融合，在控制芯片中加入DVI/HDMI接口不失為一個明智的選擇。目前部分平板電視、高端CRT彩電都支持數(shù)字視頻接口（DVI）接口。在這方面，Trident SVP EX系列（SVP EX 52）、凌陽科技的SPV301以及成都威斯達的WSC 1115都有所嘗試。不過，WSC1115的DVI輸入并不是標配，而是廠家提供的備選接口。另外，Genesis的gm1601也集成了DVI接收器。

凌陽科技在LCD電視芯片產(chǎn)品上布局已有五年之久。其SPV301是專門面向多媒體LCD/CRT 電視應用開發(fā)的一款高集成解決方案。該芯片擁有3D自適應的解隔行掃描器、2:2/3:2電影模式檢測、SDRAM控制器、CF/MMC/SMC/SD/MS存儲卡接口以及嵌入式CPU。輸入可支持24位RGB（隔行/逐行）和DVI接口（TMDS），最大可達SXGA@75Hz（1280x1024）。此外，它還內(nèi)置可編程OSD引擎和3個10位精度的256點伽馬表。

而對需求最為敏銳的分銷商們紛紛推出帶有DVI/HDMI接口的方案，也在暗示技術的最新走向。世平集團的WPG-301A、世健基于Photopia平臺的方案是這方面的代表。據(jù)透露，世健下一代基于OPAL平臺的產(chǎn)品中，將會有一個同時支持DVI/HDMI的HDMI接口。

10位顯示屏日益流行

雖然目前使用的平板電視面板絕大部分依然8位的，但是10位的LCD電視顯示屏已經(jīng)開始流行。如果從8位的DVD信號源，經(jīng)過8位的AD轉換器，再經(jīng)過8位處理（包括GAMMA、亮度/對比度/飽和度等），最終輸出到8位的顯示屏后，每經(jīng)過一次處理就損失掉一些細節(jié)，實際得到的圖像效果并不是8位的。因此，10位處理技術的流行將是一個趨勢。例如，Trident的SVP EX系列號稱是業(yè)界第一款全集成的十位混和信號視頻處理器。而Pixelworks的唐霄也表示，PW106/PW328定位的應用對象分別是8位處理和10位處理的產(chǎn)品。

唐霄稱：“與業(yè)界某些號稱10位、實際內(nèi)部處理只有8位輸出的處理器相比，PW328內(nèi)部可以做12位處理。” PW106/PW328兩顆芯片管腳也完全兼容，并都采用無鉛封裝。由于與Photopia產(chǎn)品線采用了相同的軟件架構，技術人員可以順利地在在原有開發(fā)平臺上做PW328方案，從而幫助整機廠商加快上市時間和降低系統(tǒng)成本。另外，PW328提供的豐富備選功能使得用戶可以更方便的實現(xiàn)產(chǎn)品差異化以及向數(shù)字電視集成平臺的無縫遷移。