3G手機射頻集成障礙

時(shí)間對手機設計人員來(lái)說(shuō)始終是一種稀缺商品，而手機射頻部分的集成一直耗費著(zhù)過(guò)多的寶貴開(kāi)發(fā)資源。隨著(zhù)手機復雜性的增長(cháng)，射頻IC集成的負擔也在不斷加重。然而，隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)手機OEM廠(chǎng)商開(kāi)始在他們的產(chǎn)品中增加EDGE和3G支持，射頻組件和子系統廠(chǎng)商再也不能將這一重擔推到OEM廠(chǎng)商身上。相反，射頻廠(chǎng)商現在開(kāi)始承擔這一責任。他們不僅需要減少組件數量并降低射頻子系統的成本，還需要提供問(wèn)題最少、功能強大的射頻前端子系統來(lái)加快上市時(shí)間，同時(shí)實(shí)現與上一代2G子系統相同的效益。

　　長(cháng)期以來(lái)，初始BOM成本的降低和尺寸的縮小一直是設計工作的重點(diǎn)(如圖1所示)。一般的蜂窩射頻路線(xiàn)圖將這一重點(diǎn)反映為部件的減少和成本的不斷降低。對于3G射頻子系統，需要從使用很多獨立射頻IC和前端組件、具有2個(gè)并行射頻路徑(一個(gè)用于GSM/GPRS/EDGE信號，另一個(gè)獨立路徑用于3G UMTS信號)的多芯片解決方案遷移到更加高度集成的最新產(chǎn)品系列(如圖2所示)。

　　3G技術(shù)的演進(jìn)表明大幅度減少組件數量是最終結果

　　圖1 3G技術(shù)的演進(jìn)表明大幅度減少組件數量是最終結果

　　圖2 總投資成本包括比平時(shí)通?？紤]的因素更多的因素

　　圖2所示的最終板卡部件數量減少、廠(chǎng)商整合和供應鏈整合效率可以幫助手機OEM廠(chǎng)商大幅度節約成本。然而，這只是手機生產(chǎn)商面臨的降低總投資成本(TCO)這一嚴峻挑戰的一部分內容。他們需要承擔很高的開(kāi)發(fā)成本，以及最先進(jìn)3G功能電話(huà)難以置信的復雜性所導致的有關(guān)生產(chǎn)質(zhì)量的成本。解決手機 TCO方面的其他問(wèn)題需要一種新方法來(lái)設計射頻子系統。

　　與射頻子系統集成相關(guān)的開(kāi)發(fā)成本包括所有工程人員勞務(wù)成本。這些人員負責插入射頻IC、功率放大器、過(guò)濾器元件、低噪放大器和支持每種模式 (GSM/EDGE/UMTS)以及每款電話(huà)型號的頻段需要的交換機。這些成本還包括創(chuàng )建或修改電話(huà)的第一層軟件以推動(dòng)所有的組件、匹配每個(gè)組件之間的阻抗，實(shí)現最佳無(wú)線(xiàn)性能以確保符合3GPP規范和運營(yíng)商要求的成本。這是所有頻段、模式和手機運行功率電平所必需的。這是一個(gè)高度重復的軟/硬件優(yōu)化工作，通常由芯片組廠(chǎng)商完成。他們?yōu)槭謾C設計人員提供參考設計來(lái)作為手機開(kāi)發(fā)工作的起點(diǎn)。然而，由于每個(gè)手機生產(chǎn)商面臨的差分其產(chǎn)品的巨大壓力，因此定制是必不可少的。在傳統的射頻子系統架構中，這種定制要求花費數月時(shí)間，開(kāi)發(fā)并測試完整的手機需要幾十位技能熟練的射頻工程師辛苦工作。

　　多模、多頻手機的復雜性為手機OEM廠(chǎng)商和合作伙伴帶來(lái)了很多生產(chǎn)挑戰。他們需要在將每款手機銷(xiāo)售給客戶(hù)之前要進(jìn)行全面的設計和測試。在組裝完手機PC主板并安裝所有必需的組件后，每部手機還必須利用軟件進(jìn)行編程，對手機進(jìn)行個(gè)性化以適應目標地區的使用。此外，它還必須有專(zhuān)門(mén)針對將要銷(xiāo)售手機的營(yíng)銷(xiāo)渠道(網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商、零售商或者虛擬網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商)設計的獨特“外觀(guān)”。然后必須通過(guò)軟件進(jìn)行校準，而且所有頻段、模式和功率電平必須經(jīng)過(guò)全面檢查，以確保每款手機都能正常運行，同時(shí)達到客戶(hù)對電池壽命的期望而不會(huì )生成干擾其他呼叫或運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )服務(wù)的射頻信號。與生產(chǎn)流程有關(guān)的成本包括裝配時(shí)間的折舊費 (與PC主板上的組件數量直接相關(guān))、軟件下載/校準時(shí)間、測試時(shí)間、最終生產(chǎn)量和調試以及修復故障手機的成本。(如表1所示)。

　　隨著(zhù)中端和高端手機中采用的頻段和模式數量的不斷增長(cháng)，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)成本達到了使用傳統射頻方法不可能接受的水平。處理那些不會(huì )直接受到《摩爾定律》(Moore’s law)影響的TCO部分是射頻子系統廠(chǎng)商面臨的新挑戰。迎接這個(gè)挑戰需要新的更智能的射頻子系統架構。