行動消費性電子市場的顯示解決方案

QuickLogic顧客架構方案經理連文賢(Edward Lien)

隨著越做越大的液晶螢幕尺寸與解析度的提升，顯示器已成為行動裝置最耗電的零組件，也是各廠商在調校顯像畫質與調校背光源以降低功耗之間，那道難以跨越的鴻溝；IC設計廠商以可客戶定製化產品(CSSPs)為理念，設計出可橫跨各種顯示介面，VEE HD+影像強化與DPO HD+節能技術的橋接晶片，無須調高背光源亮度下，無論在室內或在室外豔陽下均能顯示鮮明銳利的顯示畫質，並降低功耗以提升行動裝置的行動力。

聚焦無線行動裝置 提供客製化矽晶片整合方案

QuickLogic顧客架構方案經理連文賢(Edward Lien)提到，QuickLogic為在美國矽谷設立的無晶圓廠半導體IC設計公司，以創新的「由客戶提出訂製化標準產品？矽晶片整合方案(Customer Specific Standard Products；CSSPs)」，聚焦於新世代行動消費性產品、企業用戶與安全防護的市場。

QuickLogic提供兩大產品類別：一個是顯示強化類，主要為針對智慧型手機、平板電腦的顯示以及微投影(Pico Projectors)的應用，其次是數位看板、車用娛樂設備；另一個產品線類別則是智慧連接，針對工控、企業用PDA、Tablet，以及寬頻資料卡(Broadband Access Data Card)、安全編碼防護資料卡(Secure Access Datacard)，以及機聯網(M2M)等應用。

他提到當前行動裝置的內部組成單元，大致可以從中心的一個應用程式處理器晶片(Application Processor；AP)，來對外連接顯示介面(Display)、週邊I/O介面、記憶體介面(Memory)、以及無線通訊介面(Wireless)；QuickLogic在AP到Display顯示介面之間，提供了VEE、DPO與IBC功能線路的晶片方案；在連接攝影機、I2C/I2S、PCM、SLIMbus、Memory Bus、SDIO、UART，以及對外無線連接所需的EBI2、Memory Bus、SPI、UART、USB、SD IO等週邊介面，則提供Wake-up & Verify(WAV)甦醒驗證技術以降少系統功耗。

從AP到連接eMMC、SDXC、Memory Bus、USB、SHA、AES的快閃記憶體介面？規格上，則提供了智慧可程式化資料聚合側載技術(Smart Programmable Integrated Data Aggregator；SPIDA)，當資料從週邊I/O進出記憶體時無須AP應用處理器介入，降低AP負擔並提升資料存取快閃記憶體的速率。

行動裝置顯示技術所面臨的挑戰

連文賢提到，當前行動裝置面對因AP處理器與面板的顯示介面不匹配，以及因尺寸加大、解析度提升所帶來的功耗問題。目前智慧型手機與平板電腦使用的顯示介面規格有MIPI、RGB與LVDS，但往往AP應用處理器與所搭配的面板顯示介面規格不符，據iSuppli統計全球有超過6,000萬隻智慧型手機，其AP處理器與面板的顯示介面不匹配，得借助橋接晶片來進行銜接轉換。

透過ArcticLinkⅢBX純橋接晶片與ArcticLinkⅢVX橋接視覺強化晶片，在支援MIPI 2-lane、MIPI 4-lane與RGB介面AP處理器，與支援RGB、MIPI 2/4-lane、MIPI-2/4 and RGB、LVDS-1/2 Channel介面規格的顯示面板之間做銜接訊號轉換。他以一些手機用到720p解析度面板的客戶機設計案例為例，許多720p面板僅支援4-Lane MIPI介面，而低成本AP處理器往往僅支援到2-lane MIPI，可以藉由QuickLogic提供ArcticLinkⅢBX/VX晶片來做橋接轉換。

在行動裝置的低功耗設計挑戰上，目前市場態勢手機越做越大，平板越做越小，無論如何顯示面板仍然是行動裝置最耗電的零組件；其次當行動裝置進入更高速的4G LTE行動通訊世代，以及四核心甚至未來八核心AP處理器的導入，使得行動裝置功耗越來越高。據分析行動裝置中各零組件功耗比例，面板佔50%，AP處理器佔30%，其餘20%分別是Wi-Fi、藍牙、記憶體與作業系統所使用。

因此業界為了要顯著降低功耗，多半會先從顯示面板的預設背光源亮度控制著手：調到最大背光源時具備最佳顯像品質，相對系統整體功耗也增加到最大；若把背光源亮度調低則功耗跟著降低，但相對的顯示畫質？閱讀性也變差，特別在戶外豔陽下幾乎無法閱讀。一般OEM在做調校時，只能在預設背光源亮度與供電時間之間做平衡與取捨，面對不是畫質降低就是供電時間不足的兩難局面。

VEE與DPO技術提供橋接、畫質與功耗優化、微投影功能

連文賢指出，QuickLogic發表的ARCTIC LINKⅢ VX晶片，可提供OEM與系統設計者達到顯示介面橋接、畫質與功耗優化，以及內建微投影三合一功能的單晶片解決方案。

藉由VEE(Visual Enhancement Engine視覺強化引擎) Full HD+─根基於英國Apical Ltd公司所研發的iridix圖形處理技術，依據人類視覺上對顯示畫質明暗對比、動態可視範圍與顏色特性，剃除掉未使用到色域、亮域並重新分配，以每個畫面(frame by frame)的每一個單一畫素(pixel by pixel)做最佳化處理。像是啟動VEE模式下，背光亮度降到50%，但顯像水準跟未啟動VEE技術下，背光亮度調到80%的顯像畫質相當；即便在戶外艷陽高照的情況下，也能夠把顯示品質提升到接近室內觀賞的水準。

連文賢接著提到，在VEE HD+處理過之後，顯像畫質與閱讀性提升，但顯示器亮度並未改變，此時再搭配DPO HD+(Display Power Optimizer)顯示功耗最佳化技術，可依照OEM所希望建構的節能低功耗、可觀看體驗或兩者兼顧的設定下，將可接受顯示畫質的實際功耗表現，往下壓低到10%~25%。

他也舉出實際案例，客戶A的10.1吋平板電腦，原廠預設明亮度80%，原始功耗為4.53W；使用VEE&DPO後預設亮度降為30%，功耗降到2.97W，整體節省1.56W並延展34%供電時間。客戶B的8.9吋平板電腦，原廠預設背光亮度65%，原始功耗為4.63W；使用VEE後預設亮度降為25%，功耗降到3.95W，整體節省0.68W並延展15%供電時間。

客戶C的5吋OLED智慧型手機預設亮度80%，原功耗為1.6W；使用VEE&DPO後預設背光亮度降為13%，整體功耗降到1.26W並延展21%供電時間。客戶D的7吋平板電腦，預設背光亮度90%，功耗為2.42W；使用VEE&DPO HD+後預設亮度降為30%，整體功耗減為1.42W，整體節省1W並延展41%的供電時間。

他指出整體說來，藉由VEE FullHD+與DPO HD+技術討入，整體功耗可以降低到延展41%的供電時間，相當於原先設計8小時供電使用的平板電腦，可以使用到11小時多。

連文賢進一步介紹QuickLogic公司的ArcticLinkⅢ BX純橋接晶片，與Arctic LINKⅢ VX晶片規格上。前者瞄準中低階智慧型手機與平板電腦市場的橋接應用，後者則針對中高階智慧型手機與平板電腦市場橋接、影像強化與節能應用所設計。兩者均可支援RGB、MIPI與LVDS三大介面的橋接、繞越顯示，晶片尺寸均為4.5mm x 4.5mm，並支援到Full HD+ 1920x1200(WUXGA)解析度的面板；Arctic LINKⅢ VX多增加VEE FullHD+與DPO HD+技術，以及提供可支援MIPI轉RGB規格的微投影機模組的選購版本；提供低背光亮度下的室內？豔陽下可觀性畫質，同時降低系統功耗並延展供電時間。

連文賢列舉幾個實際應用QuickLogic的VEE/DPO技術的實際產品案例。像是日商京瓷(Kyocera)的一款URBANO PROGRESSO智慧型手機，其採用AMOLED技術的顯示面板，搭配QuickLogic公司的ArcticLink II VX4視覺強化橋接晶片，來強化顯示畫質並達成長效供電；韓國第二大手機廠Pantech，也開發一款型號Vega5智慧型手機，使用5吋WVGA(800x480)解析度螢幕，搭配ArcticLink II VX2晶片的VEE與DPO技術來提升其畫面亮度與降低功耗；明基(BenQ)R100平板閱讀器(eReader)，也使用到ArcticLink II VX2晶片的VEE與DPO技術，來延展電池供電時間，同時兼顧畫面的閱讀品質。