Смартфоны из Поднебесной

18 Апр 2012

Смартфоны из Поднебесной

Использование открытых программных систем позволяет создавать та­кие аппаратные средства, которые при прочих условиях появились бы на рынке ­мно­го позже. В качестве показательного при­ме­ра стоит взять мобильные телефоны, а точнее смарт­фо­ны на базе Android. А если еще точнее — бюджетные устройства из Поднебесной, ра­бо­та­ю­щие под уп­рав­ле­ни­ем мобильной операционной системы Android, и к тому же осна­щенные двойным ра­ди­о­трак­том.

 

Shanzai-продукт

Китай на западном рынке известен, прежде всего, как большая фабрика по производству всевозможных товаров – от текстиля до hi-tech электроники, которые продаются во всех странах. Так, например, аппаратная начинка для iPhone собирается на заводах Foxconn. С одной стороны, размещать про­из­вод­ство в Китае выгодно за счёт дешевой рабочей силы. С другой стороны, — вы рискуете потерять уни­каль­ное лицо своей продукции, т.к. гарантий, что на рынке не появится еще один очень похожий на ваш ори­ги­наль­ный продукт, но с другим названием, никто практически не даст.

Ситуация с клонами оригинальных продуктов достаточна типична для Китая. Там, правда, их предпочитают называть shanzai — продукты, которые выглядят как оригинальные, или же продукты-имитаторы [1]. И до последнего времени, в области мобильных телефонов, это было именно имитацией, т.к. беря в руки продукт под названием iPhone 3 clone или HTC Hero Clone вы сразу могли выяснить, что в случае с iPhone, никакой iOS внутри телефона не было. И внутри HTC Hero Clone тоже находится никакой не Android, а что-то очень на него похожее.

Как такое могло быть? Очень просто — процесс изготовления пресс-формы, в отличие от изготовления сложного программного продукта, в некотором смысле элементарен. И сделать дополнительные 10 миллионов корпусов телефонов марки HTC Hero не проблема. Можно даже использовать оригинальный сорт качественного ABS-пластика для корпуса. Проблема лежит в области программного и аппаратного обеспечения. И если репликация телефонов с Windows Mobile не составляет особого труда, то копирование телефонов похожих на iPhone или с операционной системой Android — задача не из легких. В первом случае из-за закрытости платформы — это iOS от Apple. А во втором — из-за низкой производительности CPU, на которых выполнялся код Android. Более того, производители микропроцессоров для мобильных устройств – Marvell, Motorola, Qualcomm – чтобы остаться в прибыли не спешат снижать цены на свою продукцию. И ни один из них не имеет в своем портфолио dual-SIM устройства.

На основе чего же тогда появляются shanzai-телефоны? Очень просто — на основе низко-бюджетных аппаратных образцов от тайваньских фирм MediaTek, Infomax и китайского концерна Huawei. А также операционной системы Nucleus RTOS, созданной в стенах Mentor Graphics.

Huawei и платформа K3 от HiSilicon

Китайский концерн Huawei является вторым мировым поставщиком телекоммуникационного оборудования после Ericsson. Неудивительно, что одним из направлений деятельности концерна также выступает разработка своего собственного SoC-решения HiSilicon K3 Hi3611, на базе ARM. Конечно, данный интегрированный чипсет уступает по производительности анонсированным за последний год смартфонам Huawei Ideos U8150 и Huawei X5/X6, т.к. в последнем используется, соответственно, Qualcomm MSM7201A (528 МГц) и Qualcomm MSM7230 (800 МГц)/­MSM8255 Snapdragon (1 ГГц). Однако в части обеспечения мультимедийности и поддержки двух радио-трактов сравнение будет несколько некорректным. [2]

CPU: ARM926EJ-S
Speed: 360/460 MHz (effective …)
I/D-Cache: 16/16 KB
Memory: RawNAND (SLC/MLC) / NOR / DoC Flash, Mobile DDR / SDR
Modem: GSM / GPRS / EDGE / CDMA / WCDMA / TD-SCDMA / HSPA
Interface:

1xUSB 2.0 HS OTG
1xUSB 2.0 FS Host/Device
1x18bit RGB/XCI WVGA LCD
1xSD
1xSDIO (WiFI)
4xHighspeed UART (Modem/BT/GPS/IR)
3xSPI (WiFi/Mobile TV/LCD)
2xI2C (Camera / FM)
1x1-Wire
14x8bit GPIO

Таблица 1. Аппаратная спецификация на K3 Hi3611

В 2005 году концерн выделяет направление разработки мобильных чипов в отдельное подразделение HiSilicon. Поэтому, когда вы видите в спецификациях телефона, что он Powered by K3 HiSilicon, не удивляйтесь. Это на самом деле и есть разработка от Huawei.

На данном этапе, процессор Hi3611 достаточно хорошо “тянет” как Windows Mobile 6.5, так и Android 2.2. Ожидать, что телефон будет эффективен в вопроизведении игрушек, не стоит. Но как телефон и цифровой модем, он вполне себе на уровне. К тому же, у него установлены два радио-тракта. Объективности ради, нужно уточнить, что работать одновременно они не могут – когда разговор или передача данных идет по одному тракту, то при попытке позвонить на второй радио-тракт будет выдан сигнал занято. Увы, это издержки бюджетной модели.

Фактическая схема мобильного фреймворка на базе платформы K3
Рис. 1 Фактическая схема мобильного фреймворка на базе платформы K3

Очень часто, аппаратная платформа может выпускаться под разными именами. С этой точки зрения ситуация понятна – HiSilicon выпустил framework на рынок, а кто и как в дальнейшем будет использовать данное SoC-решение – зависит от конкретного конечного изготовителя телефона. В данном случае, более корректно назвать подразделение HiSilicon как ODM (Original Device Manufacturer). И очень часто можно увидеть довольно странные спецификации на “клонированные” телефоны, где указываются противоречивые данные. Например, если вы видите, что в смартфоне использованы 2-SIM-ные гнезда, то ни о каких процессорах Marvell PXA310 не может идти и речи, т.к. в последних всегда был только один радиотракт. Да, в случае shanzai-телефонов, возможны некоторые “преувеличенные” характеристики. В случае, если у вас оказался под рукой такой “клонированный” телефон под управлением Windows Mobile 6.1 / 6.5, то самый простой вариант проверки – запустить regedit и посмотреть, что же находится в ветке HKLM\Software\Hisi:

[HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Hisi\HiDeviceInfo]
"Flash Size"="512 MB"
"RAM Size"="288 MB"
"CPU"="Marvell PXA310"
"Color"="65536"
"Speed"="806 MHz"
"ROM DATE"="Tus Apr 12 14:30:43 2010"
"Display Resolution"="240*400"
"Platform"="Pocket PC"
"Data Bus"="32 bit"

Как видим, данные, кроме разрешения экрана, могут не соответствовать действительности. Реальные ха­ра­к­те­рис­ти­ки следующие – 128 MB RAM и 256 MB ROM. Что еще может быть интересного в реестре, так это до­пол­ни­тель­ная информация, которая хранится там же. Например, можно узнать комбинации для инженерного режима.

[HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Hisi\HiMMITestEnterCode]
"EngineerMode"="*#*#02#"
"FactoryMode"="*#*#01#"

Это якобы HTC Touch Diamond 2Модели T5388i у HTC нет; сделано на базе K3

Рис 2. Это якобы HTC Touch Diamond 2, но мы то знаем, что такой
модели T5388i у HTC нет; сделано на базе K3

 

В случае, если установлен Android, то нужно проверить содержимое файла /proc/cpuinfo – думаю, что Linux-kernel выдаст полную фактическую информацию об использованном CPU. Правда, для этого случая вам потребуется root-доступ к системе Android.

Какие перспективы закладываются в HiSilicon для направления мобильных dual-SIM смартфонов? В первую очередь – увеличение частоты и смена мобильного ядра. Предполагается, что следующее поколение – K3 Hi3621 – перейдет на ARM1176 и будет работать на 800 MHz [7]. А ему на смену придет уже Hi3631 с частотой 1GHz и Cortex core, способный воспроизводить HD 1080p. Планы вырисовываются грандиозные.

Планируемое развитие платформы K3 Hisilicon SoC
Рис. 3 Планируемое развитие платформы K3 Hisilicon SoC

Mediatek

Компания Mediatek выпускает множество различных видов чипов – для оптических приводов, для HD TV, бес­про­вод­ных устройств и, конечно же, интегрированные схемы для мобильных телефонов [3]. В далеком уже 2005 году компания предприняла попытку выйти на рынок мобильных телефонов. Как показала история – им это вполне уда­лось. Интегрированный чипсет с набором функций WiFi, поддержкой двух SIM карт и аналогового телевидения ока­зал­ся очень востребованным на рынке Юго-Восточной Азии. Да, по сравнению с своими конкурентами Nokia, LG, Samsung чипы от Mediatek отстают на полтора-два года. По крайней мере, по быстродействию CPU. В ос­таль­ном же, за счет использования легковесной Nucleus RTOS [4], им удалось создать почти полноценные клоны любых устройств – будь это Blackberry, iPhone, или Google Nexus. Почему почти полноценный? В основном из-за того, что на самом-то деле, они только внешне имеют “клонированный” UI. Аппаратная начинка же, как вы догадались, работает на Nucleus.

Однако, в 2009 году было анонсирован новый мультимедийный чип MT6516 – интегрированный SoC для смартфонов. Такие возможности произошли, в частности, из-за приобретения интеллектуальной собственности Analog Devices Inc. двумя годами ранее [8]. С помощью этой покупки был обеспечен доступ к развитию технологий на базе ARM9. Таким образом, MT6516, как и некоторые предыдущие модели MediaTek, имеет 2 модуля радиосвязи, но на более высокой степени интеграции. Чип разделен на 2 ядра – ARM926EJS и ARM7EJS [6]. Первое ядро работает на частоте 416 MHz и представляет из себя Application Processor. Второе же ядро является Baseband Processor, занимается только обслуживанием телефонного звонка и работает на частоте 104 MHz.

В том же 2009 году компания MediaTek заключила соглашение о лицензировании Windows Mobile на данном framework. Производительности AP было достаточно, поэтому вся продукция выпускалась уже на операционной системе Windows Mobile 6.1. Через некоторое время произошел upgrade до версии 6.5.

Что является большим плюсом в использовании MT6516 – так это портированный Android 2.1. И если в случае с Windows Mobile приходилось платить $10 в качестве fee, то при использовании open-source операционной системы, никаких дополнительных отчислений не производится. Средняя оптовая цена для телефона на базе MT6516 с резистивным экраном, камерой и Windows Mobile составляет $90 [11]. Использование Android приводит к снижению этой цифры на 10% – согласитесь, продукт получает заманчивые перспективы.

Платформа MT6516 является в определенной степени ODM-продуктом, также как и рассмотренный раньше framework на базе K3 Hi3611. Поэтому конечный производитель может варьировать форму телефона, количество памяти (RAM/ROM), качество фотокамеры и тип сенсорного экрана. Как бы то ни было, MT6516 может максимально поддерживать 256 MB RAM и 512 MB ROM. Цена, на которую ориентируется MediaTek ~1000 юаней. Для полноты картины отмечу, что для производства аппарата нужны 531 компонент [13].

Системная архитектура чипа MT6516
Рис. 5 Системная архитектура чипа MT6516

Самое интересное в MT6516, так это та информация, что выдает процессор. Если установлен Android и есть root-доступ, то при выполнении следующих команд сможем увидеть следующее:

# uname -a
Linux version 2.6.29
(root@lkf-system-product-name)(gccversion 4.4.0(GCC))#1 Thujan 13 16:44:30 CST 2011
CPU信息 

# cat /proc/cpuinfo Processor:ARM926EJ-S rev 5(v5l) BogoMIPS :207.66 Features :swp half thumb fastmult edsp java CPU implementer :0×41 CPU architecture :5TEJ CPU variant :0×0 CPU part :0×926 CPU revision :5 hardware :MT6516 E1K Revision :659e8b01 Serial :0000000000000000

Как видим, в строке BogoMIPS указана пониженная частота. Насколько полно она отражает реальную производительность Application Processor – сказать трудно. Как бы то ни было, но по субъективным данным работа телефонов под Android не вызывает нареканий.

Также можно попасть в инженерное меню этого смартфона – наберите *#3646633#, затем нажмите "Позвонить". Factory mode – *#66*#, затем "Позвонить".

Star A5000 и реплика от CJ Mobileоба построены на MT6516
Рис. 5 Star A5000 и реплика от CJ Mobile – оба построены на MT6516

Чего следует ожидать в следующей версии MT6516? Прежде всего переход на ARM11 и увеличение частоты AP до 650 MHz в новом framework MT6573 [10]. Поддержка Advanced 3D Graphics, фотокамеры до 8MP и воспроизведение видео на 30 fps для дисплея FWVGA(480x854). А также переход на Android 2.2. Так, уже анонсирован телефон на платформе MT6573 – это Umeox Mobile [12]. В определенной степени забавный телефон, так как предполагается, что будет он заряжаться от солнечной батареи.

Multi-Core CPU:

Application: ARM926EJS 416MHz
Modem: ARM7 (52MHz/104MHz) + 2 DSP(104MHz)
CEVA DSP (312MHz) for video and multimedia

I/D-Cache: 32/32 K

High Performance Memory controller @ 104MHz supports:

32-bit / 16-bit LP-DDR SDRAM
NAND-boot / NAND data storage

Interfaces:

8080 host IF (MIPI DBI)
8/9/16/32-bit Serial IF
RGB interface (MIPI DPI)

MIPI DSI interface

Peripherals:

 

Dual SIM
3 x SDIO, 3 x I2C, 1 x I2S, 4 x UART
1-wire interface, 7 x PWM
8 x 8 Key Matrix
Touch panel interface
USB 2.0 high speed integrate with PHY

Litography process: 65nm process

Graphics, Display, Image, Camera, Video multimedia hardware accelerators:

2D Graphics - support Window Mobile Bitblt function
3D Graphics – with OpenGL ES 1.1

Wide range of resolution up to WVGA size  

Таблица 2. Аппаратная спецификация на MT6515

Infomax Communication

Компания Infomax Communication, также как и HiSilicon, является подразделенем в более крупной организации, а именно – в тайваньской компании Macronix International. Вывод в отдельную структуру был произведен в середине 2006 и с тех пор занимается созданием SoC-решений, baseband-процессоров, а также мобильных CPU и DSP. Первый продукт, что вышел на мобильный рынок – это интегрированный iM9914. Произошло это в 2007 году. С той поры разработано уже 3 модели of reference design PCB – iM9914, iM9815 и iM9816 [5]. И в проекте находится уже следующая модель – iM9838.

CPU: ARM9 (AP) + ARM7 (BP)
Speed: AP @ 416 MHz
Memory:

32Mb NOR Flash + 16Mb PSRAM for Protocol
2Gb NAND + 1Gb Mobile DDR For OS and Application

Modem: Dual band GSM/GPRS/EDGE
Interface:

PCM / UART / GPIO / SPI / Keypad / Touch Panel / I2C / USB2.0 full speed
2D Accelerator
FM / Bluetooth / GPS / Wi-Fi / ATV / Digital TV / 3G Modem
OpenGL 1.1 3D
USB

Video: WVGA 480x800
Camera sensor: up to 5MPx

Multimedia:

H.264/VC-1 decoder HVGA 30 fps
MPEG-4/H.263 encoder HVGA 30 fps

Таблица 3. Аппаратные спецификации на чип Infomax iM9816

Свою нишу Infomax видит в среднем ценовом сегменте – от 499 до 999 юаней. И будет пытаться завоевать рынок свого ближайшего сильного конкурента – MediaTek. Если последний предлагает аппараты начинающиеся от уровня в 1000 юаней, то Infomax, обладая почти схожими характеристиками, просто-напросто демпингует цену входа на рынок.

Данная компания является тем не менее самой незаметной на рынке. И хотя выпущено 10 различных моделей смартфонов на базе разработанных frameworks, широкой публике они пока неизвестны. Однако, для объективности, стоит упомянуть, что на рынки Индии и Индонезии выведены местными, региональными производителями такие модели телефонов как Lemon и ti-phone. Они построены именно на базе SoC от Infomax.

ti-Phone A85 на базе SoC от Infomax

Рис. 6 ti-Phone A85 на базе SoC от Infomax

Компания Infomax понимает, что чем выше производительность Application Processor, тем легче будет работать Android. Так, на вторую половину 2011 года планируется выпустить iM9838. В нем используется уже связка из более быстрых ARM11 (1.2 GHz) и ARM8, что позволит задействовать модемы EDGE / HSPA / 3G+, а также осуществлять рендеринг экрана формата WXGA (1024x600) и выводить HD-видео (1080p). С увеличением производительности AP, можно также говорить о применении в телефоне Android 3.0. Но это пока в планах – посмотрим, как ситуация начнет развиваться на самом деле.

Региональные рынки и производство чипов

Давайте посмотрим на анализ объемов выпускаемых чипов разными вендорами, а также на прогнозируемые объемы в развивающихся странах.

Всего на мировой рынок в 2010 было выпущено 1.8 миллиарда чипов мобильной связи. При этом, лидером оказалась компания (surprise!) MediaTek – всего ею было произведено 30,4% от всего мирового объема. На втором же месте – Qualcomm. Общий её выпуск – 24,4%.

Мировые производители чипов
Рис. 7 Мировые производители чипов

Но, пожалуйста, спокойствие. Mediatek не является мировым лидером. Отчасти потому, что суммируются все модели, выпускаемые этой фирмой. А там есть и модели, умеющие только звонить, или же с одним SIM-модулем, т.е. самые элементарные. И есть также модели на базе MT6516, которые относятся к наивысшему сегменту.

Фактически, картина выглядит следующим образом – MediaTek – это основной поставщик чипов для телефонов стандарта 2G, но на рынке современных телефонов, т.е. стандарта 3G – занимает всего лишь 2,1%. А вот здесь-то уже абсолютно другая картина. Безусловный мировой лидер – компания Qualcomm – 56,9% всего мирового рынка стандарта 3G.


Рис. 8 Более пристальный взгляд на производство чипов

Что же касается регионального развития, то при его рассмотрении есть о чем задуматься. Самыми интересными рынками для Android-телефонов получаются рынки Бразилии и Китая [5]. Для Индонезии, а также для Индии доминирующей мобильной операционной системой очевидно будет Symbian. Однако, это больше спекуляция, так как реальная картина будет складываться из маркетинговых усилий фирм и способностей потребителей купить тот или иной мобильный телефон.

Информация

[1] en.wikipedia.org/wiki/Shanzhai
[2] en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_smartphones
[3] en.wikipedia.org/wiki/MediaTek
[4] mentor.com/embedded-software/nucleus/
[5] wenku.baidu.com/view/d7ec26165f0e7cd1842536fb.html (Infomax)
[6] wenku.baidu.com/view/ccd4e204cc17552707220829.html (Mediatek)
[7] wenku.baidu.com/view/0f17d60c844769eae009edc0.html (K3 Hi3611)
[8] labs.chinamobile.com/mblog/385025_55630
[9] mm.jpmorgan.com/stp/t/c.do?i=42D7E-3&u=a_p*d_533958.pdf*h_fj1ht60s%0D%0A
[10] mm.jpmorgan.com/stp/t/c.do?i=3D826-3&u=a_p*d_527653.pdf*h_33gomqll%0D%0A
[11] mobile.cetimes.com/Item/88934_2.html
[12] intivation.nl/fileadmin/klanten/intivation/pdf/Umeox_Apollo_web_.pdf
[13] wenku.baidu.com/view/e983896748d7c1c708a145ed.html (BoM for MT6516)
[14] mic.iii.org.tw/intelligence
[15] androidauthority.com/rooting-for-dummies-a-beginners-guide-to-root-your-android-phone-or-tablet-10915/
[16]products.mobileuncle.com