《轉貼文章》手機的系統整合—電子五哥的秘密

分享:   作者： 本報訊 | 台灣立報 – 2012年10月28日 下午10:15
■科學月刊
■曲建仲 （任職美商德州儀器公司）

我們身邊所有的電子產品，如手機、電腦、液晶電視、數位相機、數位錄影機、DVD播放器……等，都必須先進行「系統整合」才能變成一個具有完整功能的科技產品。進行系統整合的廠商稱為「系統整合商」；台灣最大的科技公司，包括鴻海、廣達、仁寶、宏碁、華碩等赫赫有名的電子五哥，就是屬於系統整合商，讓我們來看看科技產品是如何進行系統整合的吧！

硬體、軟體與韌體
硬體：硬體泛指具有實體的電子元件或設備，例如一台個人電腦、一塊主機板、一張網路卡，甚至一顆積體電路等，只要是占有空間的元件或設備都稱為硬體，負責設計與製作硬體的工程師稱為「硬體工程師」。

軟體：軟體泛指在電子元件或設備（硬體）內執行的程式，例如手機的作業系統、應用程式等在積體電路內執行的程式。所有的電子產品都必須有軟體程式才能執行工作，因此不只是電腦或手機，還有數位相機、數位錄影機、DVD播放機，甚至可以控溫的冰箱、冷氣、汽車電子等設備內的積體電路一定都有軟體存在，負責撰寫軟體程式的工程師稱為「軟體工程師」。

韌體：韌體其實也是一種軟體，只不過我們特別將「用來驅動硬體工作的軟體」稱為「韌體」，也就是我們一般俗稱的「驅動程式」，負責撰寫韌體程式的工程師稱為「韌體工程師」。

系統整合的種類

系統整合包含「硬體系統整合」與「軟體系統整合」兩個部分，其中軟體系統整合比較困難，是整個系統整合工作成敗的關鍵。

硬體系統整合：硬體工程師將各種功能不同的IC，安裝在印刷電路板上，讓所有的積體電路一起工作，而達成我們所需要的功能，形成一個具有完整功能的產品。舉例來說，主機板就是一個最好的例子，將中央處理器、北橋晶片、南橋晶片與其他數十個功能不同的積體電路安裝在印刷電路板上，就是所謂的主機板。

軟體系統整合：軟體工程師將各種功能不同的軟體與韌體整合起來，並且安裝到硬體工程師設計好的系統中，而達到我們所需要的功能，便會形成一個具有完整功能的產品。
行動電話的系統整合

行動電話的系統方塊圖如圖一所示，由於目前的行動電話都與數位相機結合，提供照像、錄影，甚至影像電話的功能，所以通常含有2~3個核心晶片，此外，也同時有視訊輸入與輸出、音訊輸入與輸出，「A/D」為類比數位轉換器、「D/A」為數位類比轉換器，分別描述如下。

應用處理器（AP）：是目前手機最重要的晶片，尤其是智慧型手機，負責執行手機的作業系統，例如：iOS、Android等，以及各種APP。

基頻晶片：又可以稱為「數位基頻晶片」，用來處理數位語音訊號的壓縮、解壓縮、加密、解密，以及其他語音訊號處理工作，台灣的聯發科技就是基頻晶片供應商。

中頻晶片（IF）：又可以稱為「類比基頻晶片」，其中D/A可以將天線接收進來的電磁波（類比訊號）轉換成數位訊號；A/D可以將數位訊號轉換成電磁波（類比訊號），再經由天線傳送出去。

射頻晶片：包括功率放大器、傳送接收器、合成器。功率放大器用來將訊號放大，再經由天線傳送出去，或是將天線接收進來的訊號放大，再傳送到傳送接收器與合成器進行訊號處理工作，射頻晶片大部分是使用砷化鎵晶圓或矽鍺晶圓製作。

聲音輸入與輸出：由於手機主要是用來通話，我們的語音先經由麥克風接收，經過A/D將類比訊號轉換成數位訊號，再傳送到基頻晶片進行語音壓縮運算；同理，手機接收進來的語音，也會經由基頻晶片進行語音解壓縮運算，經過D/A將數位訊號轉換成類比訊號，再傳送到喇叭播放出來，目前大部分使用在處理音訊的A/D與D/A都是整合在同一個晶片，稱為「Auido codec」。

視訊輸入：手機相機的影像輸入通常是使用影像感測器，目前最常使用CCD與CMOS兩種影像感測器，由於影像感測器傳送出來的訊號仍然是類比訊號，所以必須使用一個A/D將類比訊號轉換成數位訊號，這個A/D一般稱為「類比前端」（AFE）。

視訊輸出：手機的影像輸出通常有兩組，一組是數位訊號連接液晶顯示器，另外一組先經過一個D/A將數位訊號轉換成類比訊號，再使用一條訊號線外接到電視機，這個D/A一般稱為「Video encoder」。

其他週邊元件：包括NAND型快閃記憶體（NAND flash）用來儲存作業系統與應用程式，低耗電兩倍資料速度動態隨機存取記憶體（LPDDR）做為暫時儲存資料的地方，SD記憶卡可以增加儲存資料的容量，按鍵控制等。

結語
系統整合是台灣電子產業的命脈，卻也是利潤愈來愈低的產業，軟體系統整合困難度高，卻是整個系統整合工作成敗的關鍵，更是產品差異化提升競爭力的關鍵，而台灣的電子產業長期以來重硬體而輕軟體，造成競爭力下滑，這是教育單位必須重視的問題，唯有增加軟體的投資，才能提升電子產業競爭力。


轉貼來源:
http://tw.news.yahoo.com/%E6%89%8B%E6%A9%9F%E7%9A%84%E7%B3%BB%E7%B5%B1%E6%95%B4%E5%90%88-%E9%9B%BB%E5%AD%90%E4%BA%94%E5%93%A5%E7%9A%84%E7%A7%98%E5%AF%86-141559485--finance.html