高中低端机顶盒方案争市场
(华强电子世界网讯) 数字电视以其高质量的音视频效果、低廉的价格以及频率资源节省和提供增值服务等优点越来越受到各个国家的青睐，为此世界各国都制订了各自的时间表，以推动数字电视的快速发展。面对巨大的市场机会，世界各大芯片厂商纷纷推出了各自的套片解决方案。
由于数字电视不仅仅是一个简单的对模拟电视的替换，由于数字技术的采用，极大地扩展了其可能的应用范围。各个厂家处于各自对市场的判断和技术背景，推出了各自的产品，形成了市场上众多的机顶盒套片方案，开展数字电视业务需要有数字电视接收设备如数字电视机顶盒的支持。
同以往的模拟电视接收设备不同，数字电视机顶盒除了硬件平台外，需要更多软件系统的配合。市场上众多的解决方案给我们提供了很多的选择机会，但同时也给我们带来了方案选型上的诸多困难。
数字机顶盒的分类方法有很多，根据所提供功能划分，可以分为接收最简单的数字音视频信号的基本型、在基本型基础上增加了开展增值业务所必需的条件接收系统和数字电视中间件的普通型、在普通型基础上增加了交互功能的增强型等，可以简单看成低端、中端和高端三个档次。
能够提供高清机顶盒方案的公司并不多，主要有ST意法半导体公司、ATI、Zoran、Boradcom以及Trident等。可以提供标清机顶盒方案的公司很多，主要有ST意法半导体公司、Broadcom、IBM、科胜讯、Philips、富士通、Zoran、LSI、NEC和不久前推出产品的Ali、Winbond全资子公司其乐达等等，还有很多公司也在做开发，2004年下半年会有产品宣布。
各家公司的机顶盒解决方案可以按档次做分类，一些公司的产品线主要集中在标清档次的基本型，该类公司数目较多，以富士通公司为代表；一些公司仅提供高清档次的解决方案，如ATI公司；提供从高清到标清，从地面、有线到卫星，从低端到高端完整系列产品的公司极少，其代表为ST公司。
在考虑设计一个机顶盒时，应用需求决定了你的芯片选型。各家公司为了获得最大的市场份额，在其各自的设计方案上都加上了很多具有个性化的特征。主要考虑输出音视频质量、对条件接收方案的支持、系统的扩展能力等等。另外一个重要的因素是价格。激烈的市场竞争使得芯片设计要能够同尽可能多的外围器件相配套，以降低产品的整体价格。另外一个重要的方面是对操作系统的选取。这个方面较易被忽视，而这个往往会对系统的开发时间、难度和整机价格起到相当大的作用。
在机顶盒的成本组成中，调谐器、信道解码模块和信源解码模块(MPEG-2解码器)占据了绝大部分，因此成本的降低要从这方面入手。
调谐器和信道解码模块一般称为系统前端，有多种方案可以选择，系统前端决定了机顶盒使用的场合，使用于地面、有线还是卫星都由此部分决定。最方便的是采用把调谐器和信道解码模块设计在一起的一体化高频头，其优点是性能、使用和设计都很方便，但是成本相对高一些。也可以采用模拟调谐器加单独的信道解码模块设计的方案，可以进一步降低成本，目前在卫星机顶盒的设计中使用非常多。有些厂家，如ST公司已经推出了信道解码模块和信源解码器设计成一个芯片的方案，如用于有线电视机顶盒的QAMi5516方案。在调谐器的选择上，除了传统的模拟调谐器以外，也有采用硅芯片设计的硅调谐器。
信源解码模块一般称为系统后端，这个部分对于各种应用场合的机顶盒来说基本上都是一样的，该方案选择决定了产品的档次和规格，如是高清类型的还是标清等等都由此部分决定。
1.低档产品：
该类产品以价格低、功能适用为特征。
ST意法半导体公司为机顶盒设计推出了OMEGA系列，其STi5500芯片在过去得到了非常广泛的使用，现在主流产品是STi5518，具有较好的成本优势。STI5518具有多工传输模块，32位ST20CPU，MPEG-2视频声频解码器，显示和图形功能。此芯片还把Direc TV以及DVB伪随机码序列译码器结合进这个分工模块中，使得它可以应用于数字视频广播(DVB)和数字卫星系统(DDS)的机顶盒中。CPU主频为81MHz，有2kICache和2kDCache以及4kSRAM，并内置了OS20实时操作系统。在音效方面支持杜比5.1声道，OSD支持256色显示，图像可缩放等功能。扩展接口有两个UART接口，两个SmartCard接口，并支持Modem。
LSI公司的AViA-9700、富士通的SmartMPEG等，另外我国台湾华邦公司和ALI公司的产品价格也低于同类产品。这类低成本的处理器时钟频率一般在150MHz以下，不带硬盘接口和USB接口。
LSI的AViA-9700是AViA-9600的简化版，该芯片支持无穷层次的画面叠加，允许制造商通过软件任意控制播出画面。它还提供了PIG(picture-in-graphics)功能。AViA-9700的一个特色是具有2D图形加速器，可以更好地播放动画。AViA-9700集成了一个148.5MHz的microSPARC CPU。这样强大的CPU将有利于制造商在今后的扩展功能。例如，microSPARC CPU可以执行图文解码功能，所以当电视台开始提供图文服务时，制造商只需升级软件就可以对该功能给予支持，此外，该CPU可以实现TCP/IP协议栈，从而能够基于此芯片开发出IP机顶盒。
2.中、高档产品：
该类产品丰富多彩，除了传统的音视频解码功能以外，更多的是考虑产品的功能，往往具有很强的扩展能力和提高音视频质量的后处理功能。
ST公司的QAMi5516内置了QAM解调器，5514具有多路解复用等。其中Sti5518B主要用于实现数字电视信号条件接收以及股票信息接收等基本功能。它支持杜比MP3音频解码。在中高端方案方面，Sti5528的处理器性能得到了很大的提高，该芯片集成了双CPU，其数据处理能力超过300Mips，它还集成了更多的外围接口功能，如硬盘接口、IEEE1394和USB。该方案具有优越的音频和图像处理能力，主要面向具有网络浏览功能和多种交互式应用的高端机顶盒。其更强大的产品是面向高清机顶盒的5517+7020双芯片设计方案，在软件的设计上可以为将来过渡到机顶盒与电视机设计在一起的一体机提供无缝转移。
IBM研制成功一种专门用于机顶盒产品的新型芯片。这种芯片完全能够满足用户对上网浏览、电子商务以及电子节目指南等方面的需求。该公司目前正计划将高速的PowerPC处理器与其他机顶盒设备集成在一起，组成一个芯片集合体。这种集合将给机顶盒设备增加许多新的功能，使这种设备在网页浏览、电子节目指南以及其他交互式商务应用中拥有更加强大的功能。为此，IBM公司开发了三项新的系统集成技术，把音频、视频解码芯片、内存芯片接口和外设接口都集成在一个芯片上。
日本NEC推出的最新款all-in-one机顶盒芯片，可作为数字广播影片解码器，并支持下一代娱乐设备，同时扮演DVD或硬盘刻录机的功能。
Broadcom公司推出的解决方案是专门针对电缆调制解调器、机顶盒等应用的，它采用了硅调谐，其中BCM3405是世界第一个支持5个RF通道的单芯片，多通道低噪声放大器。BCM3418支持NTSC/PAL信号和数字QAM信号。这两款芯片的配合可以大大降低系统设计的复杂性和成本。
ATI推出的高度集成芯片XILLEON 220主要面向机顶盒和数字电视市场，目前已经发展到了225，这款芯片几乎具备了机顶盒和数字电视所需要的一切功能，包括图像、视频、音频以及输入输出等等。该芯片包括一个300MHz的CPU、两个高清MPEG解码器、音频解码器、图像引擎、视频引擎以及PCI、USB和硬盘接口等。如果加上调协器、MODEM和内存就构成了机顶盒的雏形。该芯片还支持两个DDR内存通道，内存带宽可达3GB/秒。与其相对应的XILLEON 220S和XILLEON 220H则是分别支持标准清晰度视频流的解码和支持高清晰度视频流的解码功能。
为了降低整机的成本，芯片供应商们力图进一步提高解决方案的集成度。当前包括LSI Logic、ST公司都实现了卫星机顶盒的调谐器从传统的机械式结构转变为芯片方案，但在有线应用上都还没有类似的产品。ST公司将推出应用于有线机顶盒的硅集成调谐器。此外，LSI公司提出的设想是将通道解码功能集成到信源解码器中，从而实现一种双芯片方案。而在DVB-S的解决方案中，富士通公司已经将调谐器和信道解码功能集成在单个芯片上了。
自20世纪30年代至今，模拟电视已经走过了70年的历程，在数字电视快速发展的今天，可以预计的是芯片发展必然会呈现加速的趋势，其集成度将越来越高。从整机发展看，未来的数字电视接收设备中机顶盒的份额会呈下降的趋势，而同显示器集成的一体机的份额会逐渐增大，在器件选型和技术积累上需要仔细考虑。
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2003年全球机顶盒出货增长31% ABI公司的机顶盒(STB)产业最新数据表明，摩托罗拉公司在2003年仍然是所有厂商中出货量最大的公司，占有整个市场的38%的规模。Scientific-Atlanta公司的销量猛增，占有全球几乎28%的规模。
ABI公司宽带研究主管Vamsi Sistla表示，“Scientific-Atlanta公司在将机顶盒与数字录像机集成的方面取得了成功。”
2003年，机顶盒供应商的出货量比上年增加了31%。在2004年，高清晰度电视将会成为市场的关键因素。摩托罗拉公司2003年与Comcast公司就机顶盒应用方面达成协议，其他大多数供应商也在制定市场策略。
由于数字电视不仅仅是一个简单的对模拟电视的替换，由于数字技术的采用，极大地扩展了其可能的应用范围。各个厂家处于各自对市场的判断和技术背景，推出了各自的产品，形成了市场上众多的机顶盒套片方案，开展数字电视业务需要有数字电视接收设备如数字电视机顶盒的支持。
同以往的模拟电视接收设备不同，数字电视机顶盒除了硬件平台外，需要更多软件系统的配合。市场上众多的解决方案给我们提供了很多的选择机会，但同时也给我们带来了方案选型上的诸多困难。
芯片：应用决定选型
数字机顶盒的分类方法有很多，根据所提供功能划分，可以分为接收最简单的数字音视频信号的基本型、在基本型基础上增加了开展增值业务所必需的条件接收系统和数字电视中间件的普通型、在普通型基础上增加了交互功能的增强型等，可以简单看成低端、中端和高端三个档次。
能够提供高清机顶盒方案的公司并不多，主要有ST意法半导体公司、ATI、Zoran、Boradcom以及Trident等。可以提供标清机顶盒方案的公司很多，主要有ST意法半导体公司、Broadcom、IBM、科胜讯、Philips、富士通、Zoran、LSI、NEC和不久前推出产品的Ali、Winbond全资子公司其乐达等等，还有很多公司也在做开发，2004年下半年会有产品宣布。
各家公司的机顶盒解决方案可以按档次做分类，一些公司的产品线主要集中在标清档次的基本型，该类公司数目较多，以富士通公司为代表；一些公司仅提供高清档次的解决方案，如ATI公司；提供从高清到标清，从地面、有线到卫星，从低端到高端完整系列产品的公司极少，其代表为ST公司。
在考虑设计一个机顶盒时，应用需求决定了你的芯片选型。各家公司为了获得最大的市场份额，在其各自的设计方案上都加上了很多具有个性化的特征。主要考虑输出音视频质量、对条件接收方案的支持、系统的扩展能力等等。另外一个重要的因素是价格。激烈的市场竞争使得芯片设计要能够同尽可能多的外围器件相配套，以降低产品的整体价格。另外一个重要的方面是对操作系统的选取。这个方面较易被忽视，而这个往往会对系统的开发时间、难度和整机价格起到相当大的作用。
在机顶盒的成本组成中，调谐器、信道解码模块和信源解码模块(MPEG-2解码器)占据了绝大部分，因此成本的降低要从这方面入手。
调谐器和信道解码模块一般称为系统前端，有多种方案可以选择，系统前端决定了机顶盒使用的场合，使用于地面、有线还是卫星都由此部分决定。最方便的是采用把调谐器和信道解码模块设计在一起的一体化高频头，其优点是性能、使用和设计都很方便，但是成本相对高一些。也可以采用模拟调谐器加单独的信道解码模块设计的方案，可以进一步降低成本，目前在卫星机顶盒的设计中使用非常多。有些厂家，如ST公司已经推出了信道解码模块和信源解码器设计成一个芯片的方案，如用于有线电视机顶盒的QAMi5516方案。在调谐器的选择上，除了传统的模拟调谐器以外，也有采用硅芯片设计的硅调谐器。
信源解码模块一般称为系统后端，这个部分对于各种应用场合的机顶盒来说基本上都是一样的，该方案选择决定了产品的档次和规格，如是高清类型的还是标清等等都由此部分决定。
高中低档产品解决方案比较
1.低档产品：
该类产品以价格低、功能适用为特征。
ST意法半导体公司为机顶盒设计推出了OMEGA系列，其STi5500芯片在过去得到了非常广泛的使用，现在主流产品是STi5518，具有较好的成本优势。STI5518具有多工传输模块，32位ST20CPU，MPEG-2视频声频解码器，显示和图形功能。此芯片还把Direc TV以及DVB伪随机码序列译码器结合进这个分工模块中，使得它可以应用于数字视频广播(DVB)和数字卫星系统(DDS)的机顶盒中。CPU主频为81MHz，有2kICache和2kDCache以及4kSRAM，并内置了OS20实时操作系统。在音效方面支持杜比5.1声道，OSD支持256色显示，图像可缩放等功能。扩展接口有两个UART接口，两个SmartCard接口，并支持Modem。
LSI公司的AViA-9700、富士通的SmartMPEG等，另外我国台湾华邦公司和ALI公司的产品价格也低于同类产品。这类低成本的处理器时钟频率一般在150MHz以下，不带硬盘接口和USB接口。
LSI的AViA-9700是AViA-9600的简化版，该芯片支持无穷层次的画面叠加，允许制造商通过软件任意控制播出画面。它还提供了PIG(picture-in-graphics)功能。AViA-9700的一个特色是具有2D图形加速器，可以更好地播放动画。AViA-9700集成了一个148.5MHz的microSPARC CPU。这样强大的CPU将有利于制造商在今后的扩展功能。例如，microSPARC CPU可以执行图文解码功能，所以当电视台开始提供图文服务时，制造商只需升级软件就可以对该功能给予支持，此外，该CPU可以实现TCP/IP协议栈，从而能够基于此芯片开发出IP机顶盒。
2.中、高档产品：
该类产品丰富多彩，除了传统的音视频解码功能以外，更多的是考虑产品的功能，往往具有很强的扩展能力和提高音视频质量的后处理功能。
ST公司的QAMi5516内置了QAM解调器，5514具有多路解复用等。其中Sti5518B主要用于实现数字电视信号条件接收以及股票信息接收等基本功能。它支持杜比MP3音频解码。在中高端方案方面，Sti5528的处理器性能得到了很大的提高，该芯片集成了双CPU，其数据处理能力超过300Mips，它还集成了更多的外围接口功能，如硬盘接口、IEEE1394和USB。该方案具有优越的音频和图像处理能力，主要面向具有网络浏览功能和多种交互式应用的高端机顶盒。其更强大的产品是面向高清机顶盒的5517+7020双芯片设计方案，在软件的设计上可以为将来过渡到机顶盒与电视机设计在一起的一体机提供无缝转移。
IBM研制成功一种专门用于机顶盒产品的新型芯片。这种芯片完全能够满足用户对上网浏览、电子商务以及电子节目指南等方面的需求。该公司目前正计划将高速的PowerPC处理器与其他机顶盒设备集成在一起，组成一个芯片集合体。这种集合将给机顶盒设备增加许多新的功能，使这种设备在网页浏览、电子节目指南以及其他交互式商务应用中拥有更加强大的功能。为此，IBM公司开发了三项新的系统集成技术，把音频、视频解码芯片、内存芯片接口和外设接口都集成在一个芯片上。
日本NEC推出的最新款all-in-one机顶盒芯片，可作为数字广播影片解码器，并支持下一代娱乐设备，同时扮演DVD或硬盘刻录机的功能。
Broadcom公司推出的解决方案是专门针对电缆调制解调器、机顶盒等应用的，它采用了硅调谐，其中BCM3405是世界第一个支持5个RF通道的单芯片，多通道低噪声放大器。BCM3418支持NTSC/PAL信号和数字QAM信号。这两款芯片的配合可以大大降低系统设计的复杂性和成本。
ATI推出的高度集成芯片XILLEON 220主要面向机顶盒和数字电视市场，目前已经发展到了225，这款芯片几乎具备了机顶盒和数字电视所需要的一切功能，包括图像、视频、音频以及输入输出等等。该芯片包括一个300MHz的CPU、两个高清MPEG解码器、音频解码器、图像引擎、视频引擎以及PCI、USB和硬盘接口等。如果加上调协器、MODEM和内存就构成了机顶盒的雏形。该芯片还支持两个DDR内存通道，内存带宽可达3GB/秒。与其相对应的XILLEON 220S和XILLEON 220H则是分别支持标准清晰度视频流的解码和支持高清晰度视频流的解码功能。
为了降低整机的成本，芯片供应商们力图进一步提高解决方案的集成度。当前包括LSI Logic、ST公司都实现了卫星机顶盒的调谐器从传统的机械式结构转变为芯片方案，但在有线应用上都还没有类似的产品。ST公司将推出应用于有线机顶盒的硅集成调谐器。此外，LSI公司提出的设想是将通道解码功能集成到信源解码器中，从而实现一种双芯片方案。而在DVB-S的解决方案中，富士通公司已经将调谐器和信道解码功能集成在单个芯片上了。
自20世纪30年代至今，模拟电视已经走过了70年的历程，在数字电视快速发展的今天，可以预计的是芯片发展必然会呈现加速的趋势，其集成度将越来越高。从整机发展看，未来的数字电视接收设备中机顶盒的份额会呈下降的趋势，而同显示器集成的一体机的份额会逐渐增大，在器件选型和技术积累上需要仔细考虑。
相关链接
2003年全球机顶盒出货增长31% ABI公司的机顶盒(STB)产业最新数据表明，摩托罗拉公司在2003年仍然是所有厂商中出货量最大的公司，占有整个市场的38%的规模。Scientific-Atlanta公司的销量猛增，占有全球几乎28%的规模。
ABI公司宽带研究主管Vamsi Sistla表示，“Scientific-Atlanta公司在将机顶盒与数字录像机集成的方面取得了成功。”
2003年，机顶盒供应商的出货量比上年增加了31%。在2004年，高清晰度电视将会成为市场的关键因素。摩托罗拉公司2003年与Comcast公司就机顶盒应用方面达成协议，其他大多数供应商也在制定市场策略。
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(编辑 甘心)