手机基带双处理器概念：数位讯号处理器＋应用处理器

手机基频双处理器概念：数位讯号处理器＋应用处理器
－.背景说明
早期手机的功能较为阳春，主要提供语音通话及文字短讯的传送，当时的基频零组件也较为单纯，主要含括有类比基频(Analog Baseband)、数位基频(Digital Baseband)、记忆体(Memory)、功率管理(Power Management)四大部分。但随着手机应用不断的扩充下，基频零组件数目也越来越多，多媒体处理器(Multimedia Coprocessor)提供和弦铃声、CMOS/CCD感光元件(CMOS/CCD Sensor)及影像处理器(Image Processor)提供照相功能等，手机基频零组件元件数随着手机应用功能扩充也不断的增加。
手机基频零组件数目，随着应用的扩充而不断增加，应用处理器的出现，形成手机基频双处理器的概念，此概念让数位讯号处理器负责语音讯号的处理，应用处理器负责影音应用的处理。 

二、基频新架构：应用处理器概念
由于手机上影音功能不断的扩充，在影像方面，彩色萤幕的色阶越来越高，由早期的4096色阶到现在的262k色阶(实际为262,144色阶)；在相机模组上，由早期搭载11万画素的CMOS/CCD相机模组，到现在百万画素以上的CMOS/CCD相机模组。而音乐方面，手机铃声的发展上，由16和弦、32和弦到64和弦，还能将录音的内容当作铃声，再来则是转为音乐的播放，支援MIDI、MP3形式的播放，还有强调立体声的喇叭。除了上述的影音功能，还有许多无线传输与应用，如：蓝芽传输、Wi-Fi、GPS及FM收音机纷纷加在手机上。

表一 手机多媒体功能规格的演进

资料来源：工研院IEK(2005.02)

这些影音加在手机上，大量资料讯号的处理势必增加在基频上，在这样的趋势下，手机基频不但要处理既有的语音讯号，还要加入大量的资料讯号，对于原先的数位讯号处理器来说，无疑是一大负担。在影音发展的初期，简单的影音传送，资料的处理还是落在数位讯号处理器上，但随着影音规格不断提升，处理和弦铃声相关，必须多一颗和弦铃声IC(Melody IC)，处理照相功能相关，必须再多一颗影像处理器(Image Processor)，基频的零组件越加越多，所占的面积也越来越大。
为了整合这些影音元件，应用处理器(Application Processor；AP)的概念因应而生，让手机基本的语音讯号处理由原先的数位讯号处理器负责，而影音方面的资料处理就交由应用处理器负责。

 

资料来源：工研院IEK(2005.02)
图一 手机基频双处理器架构：数位讯号处理器＋应用处理器

影音资料处理交由应用处理器负责，这样作法有两个好处。
1. 减少数位讯号处理器重新设计与认证，加快产品上市时程
随着数位讯号处理器在处理速度上的提升，要将部分的影音资料处理交由数位讯号处理器也未尝不可，但这样做的缺点为，一旦手机影音规格变化，则数位讯号处理器必须做不同的设计及验证。
依据上述考量，若将所有的影音处理整合在一颗应用处理器中，不但减少数位讯号处理器因多媒体功能的改变，而重新设计的时间，也只针对单一应用处理器元件进行认证，对于推出各式影音规格不同的多媒体手机，应用处理器的概念将可加快产品上市的时间。
2. 元件整合降低零组件的成本
以射频零组件的整合为例，当元件的离散度越高，则元件的面积越大，成本也越高，随着元件的整合，尺寸与成本才有办法进一步的下降。同样的道理，在基频零组件上，当处理影音资料的元件，分布成处理和弦铃声的和弦铃声IC及处理照相功能的影像处理器，对于元件的尺寸及成本都比整合为单一应用处理器来得高。在手机的大小越来越小，成本要求越来越低的要求下，应用处理器的概念，不但可以满足处理影音资料，更可以缩小元件尺寸，达到降低成本。

三、基频零组件市场规模

2004年全球基频零组件的总产值为176.1亿美元，较2003年的150.6亿美元，成长16.9%，2004年数位讯号处理器的占有率较2003年略微下滑，为35.2%，应用处理器则成长到3.8%；影音相关的零组件（CMOS/CCD感光元件、影像处理器、多媒体处理器、应用处理器）占基频零组件的比例越来越高，2004年影音相关零组件占了9.9%，较2003年成长了3.1%。（由图二所示）

资料来源：IDC；工研院IEK(2004.12)
图二 2003年、2004年手机基频零组件产值分布

全球基频零组件产值在2004年依然维持成长，数位讯号处理器的产值也突破60亿美元，应用处理器的概念大约在2003年底被提出，当年的产值约为2.1亿美元，隔年产值则是提升到6.6亿美元，产值成长率高达217%，预估到2008年，应用处理器仍可保持20%以上的成长率。（如图三所示）

资料来源：IDC；工研院IEK(2004.12)
图三 2003~2008年手机数位讯号处理器、应用处理器产值

四、结论

当手机上影音多媒体的规格不断提升，再加上越来越多的应用结合在手机上，大量的资料讯号得依赖手机基频来处理，使得手机基频除了数位讯号处理器外，必须再外加许多影音处理等元件，这样一来使得手机基频的面积不断扩大。

手机基频双处理器概念：数位讯号处理器＋应用处理器，解决了上述的问题，数位讯号处理器专心处理语音资料，应用处理器负责影音应用的相关资料。选用应用处理器时必须考量到应用处理器与周边元件（数位讯号处理器、LCD萤幕、相机模组等）连接介面、控制介面、传输介面的设计，尤其是传输介面的设计，因为手机可携带的电量有限，许多影音的控制若不需要应用处理器处理，跳过(pass)应用处理器的机制、应用处理器休眠的机制，都可延长手机的待机时间与使用时间。