听左强讲山寨那点事儿：MP4主控芯片大阅兵
发布时间：2011-5-18 10:28
发布者：绝对好文
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多媒体播放器和U盘与SD卡不同，整个产品的核心围绕主控芯片展开。也曾经拥挤着为数最多的国内外主控芯片设计公司，可谓刀光剑影，硝烟不断。 在便携播放器发展的早期，机器无论技术、整合度、功能、性能、存储容量和今天的集成电路为基础的数码产业都不可同日而语。机器设计主要从功能实现角度出发，生产成本可谓昂贵。 让我们先来看看1998年的技术。帝盟的Rio300，以NEC公司的8位单片机为主控制核心（CPU），处理屏的显示以及控制调度。Actel公司的 FPGA作为接口控制器和卡的控制器，因为当时的主控芯片都未集成Nand Flash和卡的控制器，因此都是采用FPGA来进行各种接口的逻辑处理。Micronas公司的DSP进行MP3的解码处理。存储采用三星（Samsung）的4片8M字节的Nand Flash作，在当时造价也不低。电源管理（PMU）部分采用了美信（Maxim）芯片。而Micronas DAC将数字音频转换成模拟音频，同时由飞利浦的功放芯片推动喇叭和耳机，最终保证了即使在2009年今天，这款古董的音质依然出于中上水平。 Micronas是一家总部在瑞士苏黎世的主要以汽车电子和消费电子芯片为主的芯片设计公司，在2000年以前，Micronas几乎是唯一的解决方案。 MP3刚出生的两年间，甚至不具备USB接口，使用并口来进行PC数据传输。 
注 现场可编程门阵列，是一种可编程芯片，可以灵活的通过烧入不同程序，实现不同的功能。在早期芯片集成度不高的年代，FPGA经常被使用作各种接口的逻辑控制实现。单价要高于同功能的定制芯片，应用在用量不大，且无现成芯片可用的场合。 DSP 数字信号处理器，是处理器的一种，CPU主要用来作各种控制，而DSP主要用来处理各种数据运算，可用根据各种算法的特点进行指令增强设计，使其专门擅长某种算法的处理，例如音频MP3，或视频MPEG4的编解码等。 DAC 数模转换单元，芯片解码MP3后为数字音频信号，经过DAC变成模拟信号，在经过功放器件放大，就可用驱动喇叭或耳机发声。 到2000年，很多人已经看到MP3播放器将会对未来产生的影响。著名音频Codec芯片（相当于Micronas的DAC芯片）设计公司Cirrus Logic，凭借其产品线在播放器中近水楼台的优势，推出了以ARM7为核心的播放器主控芯片EP72XX系列，主频可达73MHz，处理性能已经强大到完全不用DSP而直接采用纯c代码软件实现MP3的解码，开辟了MP3软件解码的先河。由于c语言的方便性，Cirrus Logic的主控+音频Codec（DAC）+NAND FLASH+USB控制器（OKI/PHILIPS）成为了主流方案。此时，方案仍采用分离器件，然而市场对于各种接口的集成提出了日益明确的需求。 
2002年开始，MP3开始逐渐被市场接受。与此同时，美国Sigmatel公司（341x，35xx系列）和Philips公司（SAA7750、 PNX010X）推出了集成度更高的播放器主控芯片，一举成为方案的主流。其中，他们都实现了单芯片解决方案，集成了USB接口和音频 Codec（DAC）。到2004年以前，Sigmatel凭借其性能成本优势，占据了7-8成市场份额，与以重低音见长的Philips芯片（飞芯）方案一起几乎垄断了整个市场。两者各有优势，也分别都有忠实的拥戴者。 
2004年，正当Sigmatel和Philips各自推出新方案互相争斗之时，珠海炬力悄然成势。炬力的ATJ2085 完全为山寨而打造：芯片封装采用LQFP 64管腿，对比Sigmatel的100个管腿少很多，对比Philips 的BGA封装需要专用贴片机焊接而言，有绝对的加工优势，任何普通的工人，手工就能进行该芯片的焊接；该芯片的集成度极高，周边元器件极少，更有利于生产复杂度和成本降低；该芯片功能强大，支持到USB2.0 (FS)传输，不但支持MP3/WMA/WAV等音频播放，还突破支持MTV电影播放，支持JGP、GIF、BMP格式图片浏览等功能，配合媒体炒作，一举混淆消费者对于MP4播放器的概念，将MP3提升到MP4的范畴；尽管AT2085的音质极其一般，FM效果也不佳，仅单凭绝对价格优势，炬力很快以 ATJ2085以及2005年推出的ATJ209X一举吃下大片中低端市场达6成以上，演绎了炬力历史上的最强音。 
注： LQFP 64管腿 一种芯片的封装标准， 64个管腿或管脚，一般平均分布在芯片四周，每边8个，这种封装焊接和返修十分方便。 BGA 一种芯片的高级封装标准，管腿在芯片下面，成球形，这种封装焊和返修都需要专用设备，对于工厂生产能力有一定要求。 古代剑客高手过招，都不会轻易使出绝招，因为一旦绝招不能一招制敌，就会被对手看到并学习，甚至丧命。在中国企业的成长中，当成长到一定威胁时，必然要和国际高手过招，在屡次的过招中，我们欣喜的看到，中国企业在学习、模仿，并成功的以彼之道换之彼身，同时取得最终赢利。 2005年，大势已去的Sigmatel使用了绝招，以MP3专利侵权向美国国际贸易委员会提起诉讼，斥炬力违反其多项专利，以阻止炬力海外发展。 根据法律规定，法庭诉讼接受之日起，即使没有最终裁决，也要先暂停被告的海外一切销售，此为国际竞争的一种商业手段，另一方面也表明炬力已经足够成长壮 大。最终，美国国际贸易委员会裁决炬力并未侵犯Sigmatel的专利。可是，当时已同样身为剑客高手的炬力，成功的施彼之道，在短短一个月后，展开专利 反击，向深圳中级人民法院提起诉讼，指控Sigmatel的STMP35XX系列侵犯炬力拥有的一项数字音频处理技术专利，以禁止Sigmatel在中国 全部的设计、生产和销售，同时试图发起收购。Sigmatel因此遭受重创，加之其本身研发经营不善，业绩不断滑坡赤字，最终淡出市场。直到2007年， 双方长达2年的口水战最终达成全面和解协议，Sigmatel方才又出现在人们眼前。此时，炬力早已利用新一代的ATJ2097，以完善的音质表现，自主 产权的高性能视频压缩算法，一举占据7-8成中低端MP3/MP4市场，并冠名采用炬力芯片的机器外壳赫然印有“Action InSide”标识，成功的赢得了市场发展的时间和空间。这一案例，再一次显示，在技术专利方面，本土企业正在学习中逐渐走出思路。 2006 年－2007年，多种市场条件，促成MP4市场群英会，演绎了便携多媒体历史上精彩的瞬间。首先，市场存在空白。当时最高端产品方案有美国德州仪器TI， 以其3.5英寸QVGA屏幕，支持多种格式真正的MPEG4 AVI视频的播放，高昂的生产入门费用，产品价格均在千元以上；最低端MP3方案有台湾中颖、扬智（Ali）、炬力等；低端MP4只有炬力，但受限于芯片 性能，屏幕最大只能支持到2.0英寸QCIF的分辨率；中端方案只有台湾凌阳（SunPlus），利用其数码相机领域芯片切入MP4市场，实现2.5英寸 模拟屏的PMP方案，但只能支持非主流的MPEG4 ASF，而非AVI格式。而这中间有太多的空白市场，受限于现有芯片方案的各自缺陷，尚无人可作。 其次，追溯到2003年，看到中国集成电路行业的空白和前景，大批海归人士回国创办IC设计公司，并吸引入大规模的海外风险投资。获得风险投资后，不仅要求 快速的出芯片，还要求芯片带动的产品线足够档次和丰富，无疑多媒体处理器成为众多当时的这样的IC设计公司的首选。因为以多媒体音视频播放为核心，可用切 入PMP、GPS、数码相框、手机、IPTV等多种领域，也形成很好的创业故事。而2003年初创的这样的公司，到2005-2006年，其第一代芯片陆 续推出市场，PMP无疑成为其首选快速切入的市场。一时间，瞄准2.0-2.5英寸数字显示屏幕，支持真正的MPEG4 AVI格式的PMP市场芯片有：炬力、韩国Telechip、三星、美国的Spasion、Atmel、ADI、奥地利微电子、台湾的凌阳、旺宏、上海交 大汉芯、Chipnuts、杰得、北京中星微、君正、福州瑞星微（Rockchip）、深圳艾科创新等等，一时间，硝烟四起，烟雾弥漫。其中多数以ARM 为核心的SOC，通过ARM纯软件实现音视频播放，快速灵活的切入市场，下一代又以硬核解码，降低功耗，提升解码性能为策略。 注： ARM 是美国一家全球著名的芯片设计公司的名字，该公司研发出一系列指令兼容的通用32位嵌入式CPU内核，名该内核被通称为ARM。该内核通过授权方式提供给 各家芯片设计公司，各家公司通过集成一些外围接口单元，如屏控制器逻辑单元，USB控制器逻辑单元，存储器（Nand flash）逻辑控制逻辑单元，内存（SDRAM）控制器逻辑单元等，十分快速的形成一颗完整的芯片。也正因为此，各家以ARM CPU为内核的芯片设计公司也面临芯片功能和性能同质化严重，应用领域也基本重复的局面。 SOC System On Chip，是一类芯片的统称，该芯片以嵌入式CPU内核为核心，集成一些接口逻辑单元模块，形成一颗依靠编程实现各种功能的通用CPU芯片。一套操作系统 运行在芯片的CPU上，并通过标准应用编程实现一些音视频图片等功能，意为片上可运行操作系统的芯片。 整个混战的时期，各家芯片方案卖点 层出不穷。首先是上海交大汉芯率先依靠其ARM为核心的SOC，以200MHz的主频纯软件实现QVGA(320X240)分辨率的MPEG4 AVI视频解码方案，产品于2006年7月20日成功实现量产销售，实现首款2.2英寸数字屏的真MPEG4格式播放机型，当时正值“交大汉芯造假风波” 事件高.潮，很少有人关注此事，后公司被迫更名为上海硅智；两周后的8月，福州瑞星微26XX系列芯片方案量产产品上市，以高集成，低成本，迅速占领整个 市场，并向下直压2.0英寸以下的炬力市场；之后Atmel以个性化的方案设计，首款电子书朗读，任天堂、世嘉模拟器游戏支持，也曾占有市场一席之地，随 后Spasion以低功耗，低成本高调切入市场后因方案开发配合不利而全盘策划失败；三星方案只有魅族一家自主研发苦苦支撑；ADI一直以高成本高性能实 现32位的GBA游戏模拟器以及首家量产化的RMVB，始终占据一块高端领地；上海杰得始终因芯片成本过高而盘旋于尴尬的高端，最终于2008年金融危机 时退出；北京君正第一代芯片未能切入PMP市场，直到2007年末，以低成本高性能的RMVB格式一举入围；而上海chipnuts，北京中星微始终都未 能实现量产；而最高端的TI、Freescale、AMD、Intel，最终因其无法适应本土竞争而全部退出。 2007年末到2008年 伊始，伴随福州瑞星微，以及君正两家公司芯片方案实现了RMVB这一网络最流行视频格式的解码播放，ARM SOC因解码性能的劣势宣告正式退出PMP市场角逐，弥漫的硝烟顿时散去。然而，有退出就有新进。伴随PMP市场的进一步角逐，围绕RMVB解码的分辨率 又开始了新一轮的竞赛。2009年初，华芯飞牵起高清RMVB的概念，将PMP的显示直接拉升到4.3英寸800x480的高清晰显示，而2009年中， 珠海前炬力高层成立的珠海全志又推出了从720p到1080的RMVB解码的冲锋。新一轮的的战事又将开幕。 福州瑞星微为本土的一家学习 机领域，从事词典机方案设计的公司，在福州这片远离硝烟的净土卧薪尝胆，厚积薄发。通过委托外部芯片设计拥有了自有强大芯片，基于多年方案设计的积累，一 战成名。后正式组建芯片设计团队，正式成为名副其实的芯片设计公司，2009年向手机领域挺进。 东莞华芯飞（China Chip），市场宣传为IC设计公司，实为本土的一家2006年成立的方案设计公司，由步步高研发部门经理创立。利用北京君正芯片实现PMP产品方案，通 过自主软件开发，独家实现RMVB视频播放，于2007年末，领先瑞星微近一年推出视频RMVB解决方案，并获得巨大市场收益。后与北京君正因市场分歧分 手，于2009年初，独家承包一颗高性能的芯片，包装为华芯飞CC1600，率先实现720p的高分辨率RMVB播放，引领高清RMVB的播放时代。依靠 前期积累雄厚资金，2009年委托上海IC设计服务公司开具公司自有芯片，逐渐转型IC设计公司。 北京君正，本土IC设计公司，多年低调从事MIPS为核心的SOC设计。依靠多年坚实研发，实现了高性能的多媒体芯片。2007年成功进入步步高学习机，并引领整个学习机方案。借助华芯飞研发的RMVB优势，在PMP市场获得半壁江山。如今以成为PMP市场主流方案之一。 注： MIPS 是美国另外一家与ARM齐名的CPU内核芯片研发公司。市场普及率远低于ARM，但授权费用较低。 珠海全志，本土IC设计公司，由前炬力高层创办。首款产品直捣RMVB高清市场，因有炬力的成功市场运作经验，方案一经推出，便获得一定市场份额，同时推出全新产品RMVB高清播放盒。 珠 海炬力，台湾资金控股，本土全套管理研发团队。开创了MP4/PMP市场山寨化的生产模式，后续芯片方案推广均沿袭该模式。2005年依靠MP3/MP4 市场出色的业绩，成功纳斯达克上市，为本土当年2家上市IC设计公司之一，一度传为行业佳话。然而，上市为一把锋利的双刃剑，由于原始骨干团队均因上市获 利，身价至少在百万以上，而炬力职业总经理也因上市，依传统被董事会架空后引咎辞职。从此炬力失去了拼搏斗志，而其后续芯片213X，只有市场宏图伟论， 其方案研发、市场推广均远远滞后。从2007年起，炬力逐渐淡出前沿市场的拼杀，退守低端MP4市场，在上有福州瑞星微下压，下有台湾扬智、剑容上挤的事 态下，市场份额逐渐缩小。一代炬力神化，终因创业团队丧失锐气，享受安逸而未能延续。 从2004年到2009年，短短的5年中，多媒体播 放器市场经历了巨大的起伏变迁，仿佛是中国半导体产业的一个缩影。从2000年中国集成电路行业的起步，到2002－2003年国际风险投资的大批涌入， 到2005－2007年的各家纷纷市场走穴，直到2008年一场全球金融危机下的最终检阅，很多的2003年代的风投创办的公司掉队了、离开了，又有新的 进来了。而最终仍然站立在检阅队伍中的，多数是那些本土化的，而非海归人士创办的。究其背后的原因，耐人寻味，却很少有人思考。集成电路行业是高人力成 本、高学历的行业，因此需要大额的运作资金，国际风险投资就成为必要条件。而国际风投家只相信和他们有一样文化背景的海归人士，然而，海归在中国本土水土 不服和国外公司在中国本土市场最终纷纷退出的症状是相同的。而最后真正留下来的，多是依靠自身积累，多年本土实战，贴近市场第一线的本土化企业。 珠海炬力，福州瑞芯微，华芯飞导入的北京君正，珠海全志，包括U盘领域的芯邦，无一例外，都存在浓厚的本土气息。他们没有华丽的外表，得不到国际风险投资的青睐，生存的唯一武器就是扎实的基础和实在的近身竞技，却未曾想到成就了他们的今时今日。 ------------------------------------ 编者后语 PMP行业是整个数码多媒体中变化最快的一个领域，原因是任何一颗多媒体芯片，当具备了音频视频图片电子书功能时，都会拿来先搂草打兔子扫一下pmp市场。所以高峰时期主控之乱。而更新换代的速度也让各个SOC芯片原厂很是吃力，因为你不跟上，总有新来的跟上。 你看，之前写的时候，君正还半壁呢，但是就那么昙花一瞬，抢了个rmvb的先，后面大家都有了，rmvb不稀奇了，也就不行了，pmp领域上面就又 被超过了，因为rockchip又赶到了，rockchip手机没攻下来，转回来就只剩PMP和平板了，平板君正算是没跟上，因为是mips的东西，不好 弄呀。 这个市场就是这么累，当老大的是最痛苦的，感觉后面一群xx在咬着，一个小盹，可能就万劫不复了。 |
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