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智能手机技术及产业趋势展望

2013-11-01作者王彤

通信世界 2013年2期
关键词:处理器运算智能手机

作者 | 王彤

王彤中国三星CTO、三星专务董事高级副总裁、中国三星通信研究院院长,多年来一直从事ICT产业及技术研究工作。

以Android和iPhone为代表的智能手机,在过去两年取得了空前的发展。智能手机发展如此迅速,与手机和3G网络相关的一系列关键软硬件技术的快速发展是分不开的。反过来智能手机的发展,又给整个通信及互联网产业的融合发展带来了深远的影响。

智能手机关键技术的发展

近几年,以智能操作系统、智能人机交互技术、手机屏幕显示技术、应用处理器技术以及电池、充电等技术为代表的多项智能手机关键技术取得了快速的发展。其中软件技术的发展使智能手机具有了更加灵活和开放的应用开发平台,能够以更为人性化的人际交互方式同时处理更多的任务。而硬件技术的发展,又让智能手机有更长的使用时间、更宽广的移动互联网使用体验、更炫丽的多媒体体验、更逼真和流畅的3D游戏体验。

1、智能操作系统发展迅速

操作系统作为兼容不同硬件差异、为众多应用提供统一开发接口的系统软件,具有承上启下的关键作用。目前主流的智能操作系统主要有谷歌的Android、苹果的iOS、微软的Windows Phone、三星Bada以及RIM公司的Blackberry等。

从2007年苹果发布i0S 1.0,以及2008年谷歌公司发布Android 1.1以来,智能操作系统取得了突飞猛进的发展。

目前主流的Android、Windows Phone以及iOS操作系统,已经普遍支持多任务处理,可以同时支持智能手机和平板设备,以及支持NFC/RFID/HTML5等多项能力。

未来,智能手机将会朝着融合不同硬件和为用户提供整合应用的方向发展。融合不同硬件设备,即未来智能操作系统将从现在的适用于手机和平板设备,逐步渗透到电视机、照相机、洗衣机、空调等家用电器设备。不同的硬件设备共用相同的智能操作系统,可以让开发者有大的开发空间,在智能家庭和智能生活的思路下,将不同的硬件设备整合到同一个软件平台下,为用户提供无缝的服务。

智能操作系统未来另一大特点就是,通过后台的支撑服务器,向智能手机用户提供整合服务。受限于智能手机的运算能力和续航能力,目前智能操作系统更多将大数据运算和内容服务迁移到后台服务器进行,用户只需通过手中的智能终端将需求发出,智能手机操作系统即可对用户需求提出响应。如iOS的siri和iCloud便是整合服务的典型代表。

2、更加强大的应用处理器

应用处理器,作为承载智能操作系统运算的硬件设备,其运算能力将直接影响智能操作系统的运行情况和用户体验。2008年第四季度,高通发布了Snapdragon QSD8250/8650,智能手机应用处理器正式进入了1GHz时代。1GHz的应用处理器,能够更加流畅地运行操作系统,在多任务执行和切换时更加顺畅,带来更好的用户体验。2010年Cortex A8 65nm单核应用处理器得到普及,到2011年普及Cortex A9 45nm双核处理器,2012年,四核处理器成为智能手机旗舰机型的标准配置。目前英伟达的Tegra3和三星的Exynos 4412等四核应用处理器均已经投入商用。四核应用处理器,能够为智能终端提供良好的移动运算能力,满足用户的移动运算需求,同时其内置的图形处理器芯片,能够提供强大的多边形输出能力和渲染能力。

未来,智能手机应用处理器将采用更高的工艺指示。从65nm到现在四核的28nm,更高的制造工艺,可以进一步降低功耗,在保证计算能力的同时,最大限度地提升智能终端续航能力。

为了进一步保障运算效果,未来移动平台应用处理器将更加倚重协处理器和多核控制。通过使用协处理器,可以将部分复杂运算交给专用协处理器进行运算(如大数据浮点运算),而通用处理器只对日常数据应用进行运算。通过多核控制,多核处理器可以根据目前运行负载,合理开启和关闭处理器数量,让操作系统始终在满足正常运转的情况下,合理使用应用处理器资源。

3、更具特色的显示屏幕

手机屏幕,作为用户直观的输入输出窗口,其效果的好坏,将直接影响用户体验。在智能手机显示屏领域,AMOLED的出现,对手机显示屏领域有着划时代的影响。AMOLED以其自发光、广视角、低功耗的特性,迅速进入移动设备屏幕市场,并受到用户欢迎。

随着屏幕技术的不断深入,Super AMOLED技术开始实现商用。Super AMOLED相比传统AMOLED屏幕而言,由于摒弃了之前触控感应层+显示层的架构设计,在减小屏幕整体厚度的基础上,让屏幕触控更为操控和灵敏。此外,取消玻璃覆盖层还带来了更佳的阳光下显示效果。Super AMOLED Plus技术,较之于Super AMOLED技术,可以让屏幕更具色彩饱和度、细腻度,对比度更好,屏幕显示更加饱满。随着用户对于屏幕分辨率需求的不断提升,Super AMOLED HD技术在保持屏幕高饱和度、高对比度的基础上,进一步提升屏幕分辨率,满足高分辨率屏幕的需求。

除了AMOLED技术之外,裸眼3D显示技术的出现,让用户在不佩戴眼镜的基础上,可以随时观看到3D影像。未来,AMOLED 3D技术以及柔性屏技术,将为智能手机提供更为丰富的用户体验。

4、突破发展的电池和充电技术

相比于功能手机,智能手机运算能力更强,屏幕更大,且用户联网使用时间较长,因而导致智能手机耗电量更大。在这样的背景下,智能手机更加注重续航能力,对新电池技术的需求更加强烈。

近几年,锂电池技术主要还是朝着增加容量和提高电能转换效率的方向发展,已经从2010年的510Wh/L发展到了560Wh/L。随着光伏技术的不断发展,太阳能电池的转换效率也不断提高,近几年发展迅速,从2010年的13%发展到了2012年的24%,初步具备商用水平。

在充电技术方面,早期的无线充电板,只能将电子设备置于充电板之上,为单一或是多个充电设备进行充电。随着无线充电技术的发展,非接触式无线充电技术,可以将电子设备和充电器彻底分离,真正做到“无线充电”。

智能手机产业带动效应凸显

智能手机行业迅速发展,让智能手机保有量越来越大,其承载的移动互联网业务也带来了大量的移动网络带宽需求。同时,智能终端所承载的移动互联网应用,也因智能手机的快速普及呈现爆发趋势。智能手机出货量的逐年增加,对于芯片制造产业等相关硬件同样带动效果明显。

1、数据流量激增,对网络带宽提出更高要求。

智能手机在承载移动互联网应用的同时,也改变了用户的手机使用方式。用户的日常操作,不仅局限于传统语音和短信操作,更多地向LBS、在线阅读、在线视频、IM等数据业务进行迁移,运营商移动数据业务季度以接近20%的速率环比增长,预计2015年,全球的移动网络流量将增长26倍。同时,因为大量移动互联网应用需要经常保持在线状态,经常会导致移动的信令风暴,这也是目前运营商亟待解决的问题。巨大的带宽需求,即将到来的信令风暴问题,会进一步推动运营商对热点区域进行扩容作业,研发新的精细化管道技术,推动运营商以及相关设备和技术产业的发展。

2、移动互联网应用爆发,推动移动互联网产业发展。

智能手机作为移动互联网业务的入口和承载者,其大屏幕、高运算速率、强多媒体能力和实时在线的特性,让用户随时随地习惯使用移动互联网业务。以苹果的App Store、谷歌Android Market为例,将消费者和开发者彻底联系到了一个生态圈中。消费者已习惯使用米聊和微信等实时聊天工具,随时和自己好友分享身边事情和沟通,已习惯于使用各种LBS服务来为自己生活带来便利。

智能手机庞大的用户群体,自然而然成为了移动互联网应用群体,让移动互联网市场有足够的市场规模来承载各类移动互联网创业者。可以说,移动互联网市场是随智能手机市场的兴起而爆发的。快速增长的智能手机市场规模,让创业者有足够的机会抓住细分市场,进而根据自身对移动互联网的理解创造属于自己的机会。

3、行业应用渐行渐火。

智能手机,因随时携带方便、运算能力强大等特性,目前正在参与越来越多的行业应用领域。如智能手机目前可以支持Exchange/VPN/MDM等技术,可随时同服务器进行信息同步,实现移动OA。目前Android平台可支持NFC技术,可让智能手机充分成为移动支付的载体。

未来,智能手机在丰富大众生活方式的同时,也将改变用户的工作习惯。随着4G网络的普及,更快的网络速度,更多的安全接入方式,可以让用户利用智能终端进行办公。未来,智能终端强大的本地运算能力,将可满足用户的本地运算需求。而身处于高速移动网络中,可以让用户随时接入公司服务器进行大数据运算和大数据查询。未来,用户可能在地铁上查看公司刚刚发送来的最新宣传片,可能走进办公室,将手机和外置显示器连接后,继续完成路上未完成的工作。智能手机,未来将成为商务人士全天候的工作伴侣。

4、智能手机出货量带动上下游硬件产业发展。

2012年第一季度,全球智能手机出货量接近1.46亿部,预计全年出货量会超过6亿部。庞大的智能手机出货量,带动了应用处理器和显示屏幕等多个行业的发展。应用处理器的代表厂商高通2012年第二财季的MSM出货量高达1.52亿片,较去年同期增加29%。同样移动存储芯片和智能手机触摸屏等上游产业出货量也在持续上升中。

除了应用处理器外,显示屏幕行业也深得智能手机发展的益处。较之于功能手机,智能手机显示屏更青睐于大尺寸高分辨率屏幕,同时对于具有更好显示效果的AMOLED和SCLD显示屏有较大需求。对于新型显示屏幕的强大需求,在给企业带来利润的同时,也让企业在新显示技术研发领域投入更多,对于行业的发展带来了积极影响。

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