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数字电视技术内涵与芯片设计发展趋势

发布时间:2007/9/7 0:00:00 访问次数:338


        相较于传统模拟电视仅以单一芯片因应所有电路需求,数字电视需要更多的集成电路,除了解调器(Demodulator)之外,标准定义的DTV与数字缆线/卫星STB所需IC极为类似。

相较于传统模拟电视仅以单一芯片因应所有电路需求,数字电视需要更多的集成电路,除了解调器以影音压缩芯片而言,Main Profile @ High Level规格的MPEG-2译码器有逐渐取代Main Profile @ Main Level规格MPEG-2译码器的趋势,各种数字地面电视的电子解调设计都不太相同,主要差别端视产品销往的地区是选择ATSC标准或DVB-T(数字影像广播)标准。以下将详细介绍DTV Tuner所包含半导体组件之技术内涵与芯片整合发展趋势:

一、技术内涵:

(一)DTV Tuner功能介绍

1.调谐器(Tuner):接收模拟(或数字)广播或有线电视节目讯号,并将频率调整至正确的频道。

2.数位解调器(Demodulator):以8-VSB解调器(美规ATSC)或COFDM解调器(欧规 DVB-T)将输入的数字讯号进行解调。

3.传输分工器(Transport Demultiplexer):将解调后的讯号经由分工器处理,输出MPEG数字影像及杜比数位音效(Dolby Digital)数据流。

4.MPEG-2&NTSC/PAL译码器(Decoder):

(1)MPEG-2译码器:根据算法将Transport Demultiplexer传来的数字影像进行解压缩,并处理影像定标(scalable)、转换及屏幕显示(OSD)后,再透过DAC转换出自然界的影像。

(2)NTSC/PAL译码器:将Analog Video Decoder输入的模拟影像讯号(Analog Video) 进行译码动作。

5.音效处理器(Audio Processor):针对杜比数位数据(Dolby Digital)与其它环绕音效(Stereo Audio)数据进行解压缩后,再透过DAC转换成模拟音效。

6. CPU:管理、联系半导体组件,运作软件应用程序。

7. IEEE1394及DVI界面:对TV外围提供一个数字连结。

2.DTV BOM表分析:

(1)ATSC TV Tuner

        就材料成本(BOM Cost)来看,2002年ATSC TV Tuner的BOM cost仍高达158美元,随着内部组件不断整合与相关授权金的下降,加上FCC及各国政府极力推动下促使模拟电视2006年后逐步走向全面数字化之政策效应,预期也将进一步带动经济规模的形成及终端产品的急速下探,使TV Tuner的BOM cost以每年24%的平均降价幅度推进,直到在2007年降到40美元的市场普遍接受水准。

        就ATSC TV Tuner芯片整合发展时程来看,2003/2004年Stereo/AC-3等音效译码器预计将率先被整合到MPEG decoder/Graphics中。随后在2005年左右(MPEG decoder/Graphics+ Stereo/AC-3)将进一步整合NTSC/PAL decoder、Transport Demultiplexer、VBI数据分割、色彩处理等功能组件到CPU当中。2005年底至2006年初,因应FPD相关Controller走向高整合(SoC)阶段,除可望进一步把TV面板Controller整合进来,也将整合前端8-VSB解调器与DVI/HDMI/1394等数字接口IC。

        经过不断整合的结果,TV Tuner的内部组件最后就仅剩下CPU、Memory、Audio DAC等横跨数字、模拟、内存三大领域的关键IC,此时就必须借重与SIP、设计服务等业者的共同合作,迈向真正的SoC,高度整合的关键IC不仅尺寸更轻薄短小,价格也更具竞争力。

        就系统面而言,目前包括Sony、Philips、Samsung等传统电视机品牌大厂多拥有许多自有研发IP及相关半导体部门来生产TV相关IC,以供本身内部系统产品所需。

(2)DVB-T Tuner

        至于欧规的DVB-T部份,其BOM cost同样将随着前后端IC的走向整合,而进一步带动终端产品的成本下探,包括Transport Demultiplexer、CPU、绘图处理器、影音译码器、COFDM demodulator都将逐步整合为一,而此解决方案也将锁定有线/卫星STB等市场,加上一个可选择的Modem,以满足用户对交互式应用的要求。

        根据估计,若扣除Modem成本,COFDM DTV Tuner的BOM cost可望在2007年降至28美元水准。

(二)DTV相关芯片解决方案发展趋势。

        呼应前述四大SoC整合应用趋势,本节将就个别芯片厂所提出之solution做一验证,并归纳出以下四大方向:

1.TV Tuner前后端芯片整合走向SoC。

        以TV Tuner的芯片解决方案而言,厂商普遍先将MPEG-2、NTSC/PAL decoder、Graphics、CPU等后端核心组件整合为一;进而纳入Audio CODEC等音效组件;之后再追求统一的内存架构(如Broadcom)以节省成本,并将PCI/USB等接口功能整合进来。

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        相较于传统模拟电视仅以单一芯片因应所有电路需求,数字电视需要更多的集成电路,除了解调器(Demodulator)之外,标准定义的DTV与数字缆线/卫星STB所需IC极为类似。

相较于传统模拟电视仅以单一芯片因应所有电路需求,数字电视需要更多的集成电路,除了解调器以影音压缩芯片而言,Main Profile @ High Level规格的MPEG-2译码器有逐渐取代Main Profile @ Main Level规格MPEG-2译码器的趋势,各种数字地面电视的电子解调设计都不太相同,主要差别端视产品销往的地区是选择ATSC标准或DVB-T(数字影像广播)标准。以下将详细介绍DTV Tuner所包含半导体组件之技术内涵与芯片整合发展趋势:

一、技术内涵:

(一)DTV Tuner功能介绍

1.调谐器(Tuner):接收模拟(或数字)广播或有线电视节目讯号,并将频率调整至正确的频道。

2.数位解调器(Demodulator):以8-VSB解调器(美规ATSC)或COFDM解调器(欧规 DVB-T)将输入的数字讯号进行解调。

3.传输分工器(Transport Demultiplexer):将解调后的讯号经由分工器处理,输出MPEG数字影像及杜比数位音效(Dolby Digital)数据流。

4.MPEG-2&NTSC/PAL译码器(Decoder):

(1)MPEG-2译码器:根据算法将Transport Demultiplexer传来的数字影像进行解压缩,并处理影像定标(scalable)、转换及屏幕显示(OSD)后,再透过DAC转换出自然界的影像。

(2)NTSC/PAL译码器:将Analog Video Decoder输入的模拟影像讯号(Analog Video) 进行译码动作。

5.音效处理器(Audio Processor):针对杜比数位数据(Dolby Digital)与其它环绕音效(Stereo Audio)数据进行解压缩后,再透过DAC转换成模拟音效。

6. CPU:管理、联系半导体组件,运作软件应用程序。

7. IEEE1394及DVI界面:对TV外围提供一个数字连结。

2.DTV BOM表分析:

(1)ATSC TV Tuner

        就材料成本(BOM Cost)来看,2002年ATSC TV Tuner的BOM cost仍高达158美元,随着内部组件不断整合与相关授权金的下降,加上FCC及各国政府极力推动下促使模拟电视2006年后逐步走向全面数字化之政策效应,预期也将进一步带动经济规模的形成及终端产品的急速下探,使TV Tuner的BOM cost以每年24%的平均降价幅度推进,直到在2007年降到40美元的市场普遍接受水准。

        就ATSC TV Tuner芯片整合发展时程来看,2003/2004年Stereo/AC-3等音效译码器预计将率先被整合到MPEG decoder/Graphics中。随后在2005年左右(MPEG decoder/Graphics+ Stereo/AC-3)将进一步整合NTSC/PAL decoder、Transport Demultiplexer、VBI数据分割、色彩处理等功能组件到CPU当中。2005年底至2006年初,因应FPD相关Controller走向高整合(SoC)阶段,除可望进一步把TV面板Controller整合进来,也将整合前端8-VSB解调器与DVI/HDMI/1394等数字接口IC。

        经过不断整合的结果,TV Tuner的内部组件最后就仅剩下CPU、Memory、Audio DAC等横跨数字、模拟、内存三大领域的关键IC,此时就必须借重与SIP、设计服务等业者的共同合作,迈向真正的SoC,高度整合的关键IC不仅尺寸更轻薄短小,价格也更具竞争力。

        就系统面而言,目前包括Sony、Philips、Samsung等传统电视机品牌大厂多拥有许多自有研发IP及相关半导体部门来生产TV相关IC,以供本身内部系统产品所需。

(2)DVB-T Tuner

        至于欧规的DVB-T部份,其BOM cost同样将随着前后端IC的走向整合,而进一步带动终端产品的成本下探,包括Transport Demultiplexer、CPU、绘图处理器、影音译码器、COFDM demodulator都将逐步整合为一,而此解决方案也将锁定有线/卫星STB等市场,加上一个可选择的Modem,以满足用户对交互式应用的要求。

        根据估计,若扣除Modem成本,COFDM DTV Tuner的BOM cost可望在2007年降至28美元水准。

(二)DTV相关芯片解决方案发展趋势。

        呼应前述四大SoC整合应用趋势,本节将就个别芯片厂所提出之solution做一验证,并归纳出以下四大方向:

1.TV Tuner前后端芯片整合走向SoC。

        以TV Tuner的芯片解决方案而言,厂商普遍先将MPEG-2、NTSC/PAL decoder、Graphics、CPU等后端核心组件整合为一;进而纳入Audio CODEC等音效组件;之后再追求统一的内存架构(如Broadcom)以节省成本,并将PCI/USB等接口功能整合进来。

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