無(wú)線(xiàn)芯片開(kāi)發(fā)趨勢分析

新技術(shù)的發(fā)展都有它內在的規律，無(wú)線(xiàn)技術(shù)的繁榮緣于人們對自由的追求。自由，與生存一樣是人與生俱來(lái)的需要。當人們發(fā)現電磁波可以幫助擺脫電纜的束縛自由傳遞信息，追逐自由的原始欲望讓無(wú)線(xiàn)通信變得越來(lái)越活躍，電纜只能讓出空中統治權成為孤獨的地下工作者。從最早期的電報、電臺演變到現在的3G、UWB、WLAN、GPS和數字電視，無(wú)線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展讓信息傳輸的應用日趨廣泛，帶給人們越來(lái)越多的全新體驗。無(wú)線(xiàn)技術(shù)無(wú)疑成為整個(gè)通信領(lǐng)域發(fā)展的重點(diǎn)，而通信芯片開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)自然集中在無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域。

MTT-S IMS歸來(lái)話(huà)開(kāi)發(fā)

射頻是無(wú)線(xiàn)信號的源頭，也是無(wú)線(xiàn)開(kāi)發(fā)的基礎。無(wú)線(xiàn)射頻與微波傳輸市場(chǎng)伴隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)技術(shù)的廣泛應用而迅速成長(cháng)，僅2006上半年的市場(chǎng)規模已經(jīng)接近200億美元。前段時(shí)間，記者有幸參加了在舊金山舉行的第29屆國際微波大會(huì )(IEEE MTT-S IMS)，作為年度射頻與微波領(lǐng)域最高規格的學(xué)術(shù)交流會(huì )，記者近距離接觸到了無(wú)線(xiàn)通信開(kāi)發(fā)的新成果和新趨勢。

作為年度行業(yè)盛會(huì )，本次大會(huì )成為了各大廠(chǎng)商競逐新產(chǎn)品的舞臺，眾多新穎獨特、功能強大的新產(chǎn)品在展示各大廠(chǎng)商的先進(jìn)科技實(shí)力的同時(shí)昭示了無(wú)線(xiàn)領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。從這些先進(jìn)的產(chǎn)品中，我們可以粗略的感受到通信器件開(kāi)發(fā)的整體趨勢，即：集成度更高、微型化、更穩定、更高速、能耗更低以及操作更簡(jiǎn)便。如何解決好3G和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )功能的融合已經(jīng)成為射頻廠(chǎng)商所面臨的新問(wèn)題，兼容3G和無(wú)線(xiàn)寬帶的雙模射頻收發(fā)產(chǎn)品必將成為市場(chǎng)的新生力量。隨著(zhù)芯片集成度的增加和移動(dòng)設備功能越來(lái)越強大，在芯片體積越來(lái)越小的趨勢下，射頻功能模塊將逐漸和其他功能模塊集成到一起，成為新的發(fā)射端功能單元。

作為無(wú)線(xiàn)信息的源頭，發(fā)端是所有無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品必備的組件，而在高集成度和低能耗以及產(chǎn)品微型化的要求下，手機射頻(甚至多射頻)功能與控制電路集成在一個(gè)封裝芯片上是本次大會(huì )一個(gè)突出的技術(shù)革新。下一步的發(fā)展可能會(huì )將數字控制與時(shí)鐘電路繼續和射頻發(fā)端集成到一起，從而縮小尺寸、控制成本。在本次大會(huì )上，甚至有企業(yè)提出可以將手機中的天線(xiàn)轉換電路與控制模塊進(jìn)行深度集成。隨著(zhù)制作工藝的提升，射頻芯片封裝體積已經(jīng)全面從130nm向90nm過(guò)渡，而單封裝芯片所實(shí)現的功能則在不斷增加。未來(lái)移動(dòng)設備在功能增加的同時(shí)尺寸有望在現有基礎上再縮小20%~30%。

未來(lái)的無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)將越來(lái)越注重智能化。隨著(zhù)用戶(hù)對產(chǎn)品功能的要求越來(lái)越多，智能化設計已經(jīng)成為通信產(chǎn)品開(kāi)發(fā)必不可少的組成部分?；趥鞲衅?、AD轉換器和CMOS功放驅動(dòng)等設備的智能化設計在大會(huì )上比比皆是，低成本、低功耗、大容量、短時(shí)延等特點(diǎn)讓智能化設計成為大會(huì )上最亮麗的一道風(fēng)景。更為突出的是，基于單一設備的多用途單一解決方案產(chǎn)品可以在最大程度上發(fā)揮產(chǎn)品的功用，對節約開(kāi)發(fā)成本、提高產(chǎn)品通用性具有很高的現實(shí)意義。

移動(dòng)多媒體論壇探討手機未來(lái)

2006年8月10日，移動(dòng)多媒體技術(shù)聯(lián)盟手機技術(shù)發(fā)展論壇在北京舉辦，國內外知名運營(yíng)商、芯片廠(chǎng)商、終端廠(chǎng)商等產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企事業(yè)單位參與了論壇。會(huì )上，來(lái)自各行業(yè)的專(zhuān)家學(xué)者和從業(yè)者紛紛對未來(lái)手機開(kāi)發(fā)的需求和趨勢提出了自己的看法。

“手機已經(jīng)成為了信息社會(huì )人們高依賴(lài)度的裝備，而手機的發(fā)展脫離不了應用，未來(lái)的手機應該支持從簡(jiǎn)單語(yǔ)音到寬帶多媒體廣泛的業(yè)務(wù)范圍?！?信產(chǎn)部電信研究院楊澤民院長(cháng)在談到手機的發(fā)展趨勢時(shí)如此概括。多網(wǎng)漫游能力、傳感器體系、超距離域網(wǎng)、手機電視和對藍牙等技術(shù)的支持、娛樂(lè )業(yè)務(wù)和手機在硬件、軟件、開(kāi)放性，以及將來(lái)人機之間的通訊都是手機開(kāi)發(fā)必須考慮的因素。

移動(dòng)終端開(kāi)發(fā)的第一個(gè)趨勢是終端無(wú)線(xiàn)技術(shù)多?；?。移動(dòng)終端需要集成多種無(wú)線(xiàn)技術(shù)來(lái)支持各種移動(dòng)數據業(yè)務(wù)，甚至包括集成手機電視這樣的技術(shù)，如何保證手機的各種業(yè)務(wù)在不同制式平滑切換是未來(lái)手機開(kāi)發(fā)面臨的主要問(wèn)題。第二個(gè)趨勢是終端存儲容量越來(lái)越大。為了滿(mǎn)足各種多媒體業(yè)務(wù)的需求，包括辦公、各種應用的需求，終端存儲量在包括內存在內的各方面需要有較大的提升。第三個(gè)趨勢是應用多樣化，這要求多媒體處理能力、計算和存儲能力都進(jìn)行較大的改善。終端將成為娛樂(lè )中心，包括內置無(wú)線(xiàn)音樂(lè )、手機電視、聯(lián)網(wǎng)游戲以及聊天和博客功能，但目前缺乏統一的媒體播放器和業(yè)務(wù)適配器，這需要業(yè)務(wù)適配能力進(jìn)一步提高。同時(shí)，開(kāi)發(fā)過(guò)程中還需要統一終端本地連接技術(shù)及相關(guān)接口，有利于保護移動(dòng)終端與PC、照相機等等電子設備進(jìn)行更好的信息共享。

在本次移動(dòng)多媒體手機論壇中，中星微張韻東副總裁探討了手機電視芯片的解決方案。從芯片的角度，手機電視應用比把鈴聲、攝像頭、MP3、MP4集成到手機中更復雜。首先，手機電視是在手機中引入新的通訊系統，不只是簡(jiǎn)單集成多媒體應用；其次，要實(shí)現在手機上長(cháng)時(shí)間觀(guān)看電視需要更低的功耗；再次，需要支持現有的多種標準并存，手機芯片解決方案需要具備多制式的支持功能。

目前的通用方案是用兩個(gè)芯片組成手機電視模塊，通過(guò)手機電視專(zhuān)有芯片接收信號，把模擬信號調制成數字信號，然后通過(guò)傳輸協(xié)議層到了多媒體的應用處理芯片，最后利用業(yè)務(wù)處理芯片來(lái)進(jìn)行信源解碼。這種方法芯片體積大成本高，最重要的是功耗過(guò)大，必須向兩個(gè)甚至一個(gè)芯片方案發(fā)展。芯片發(fā)展的兩個(gè)要素是低功耗和支持多制式，要做到低功耗，不僅僅需要在芯片的省電方面做文章，還需要關(guān)注不同層次、系統的電源管理和芯片、器件的電源管理方式。芯片內置靈活、可編程的處理器和DSP以及可重構的處理器技術(shù)是芯片如何支持多制式的一個(gè)關(guān)鍵，需要保證在芯片中間支持不同的信道、信源解碼，能夠實(shí)現在毫秒級做切換。從目前的技術(shù)看，信道解碼跟信源解碼可以集成在一個(gè)芯片里面，半導體技術(shù)的發(fā)展可以實(shí)現低功耗，同時(shí)把YF部分留在數字芯片的外面，變成了兩個(gè)芯片的解決方案。

幾大廠(chǎng)商各抒己見(jiàn)

產(chǎn)品永遠是為了順應潮流而生的，因此對通信芯片開(kāi)發(fā)最有發(fā)言權的始終是處于行業(yè)領(lǐng)先地位的廠(chǎng)商。為此，我們采訪(fǎng)了行業(yè)內幾家有代表性的企業(yè)，在廠(chǎng)商的眼中未來(lái)的無(wú)線(xiàn)開(kāi)發(fā)趨勢發(fā)展將會(huì )呈現怎樣的風(fēng)景。

作為業(yè)界主要的無(wú)線(xiàn)芯片供應商，ADI射頻和無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)部開(kāi)發(fā)總監Doug Grant認為無(wú)線(xiàn)芯片有兩個(gè)主要發(fā)展趨勢。一是降低低端“超低成本”手機的芯片組成本，目的是開(kāi)發(fā)盡可能低成本的具有語(yǔ)音和短消息功能以及黑白顯示屏的基本手機，但是某些手機制造商發(fā)現這些芯片組不能提供轉向高級功能手機和系列產(chǎn)品的途徑。第二個(gè)發(fā)展趨勢是開(kāi)發(fā)提高靈活性和增強功能的芯片組，能夠以提供盡可能多的好處提高手機產(chǎn)品的吸引力，但是存在的問(wèn)題是所有的功能都需要非常高的功耗，從而會(huì )縮短手機的電池壽命。因此，高級功能的芯片組的發(fā)展趨勢是降低功耗。無(wú)線(xiàn)器件的發(fā)展趨勢與其他的半導體行業(yè)沒(méi)有太大區別：降低功耗、增加(和調整)功能、降低成本，以及為降低材料成本和減少元件數量提高集成度。有一點(diǎn)不同的地方是普遍的行業(yè)發(fā)展趨勢是提高速度——因為頻帶已經(jīng)用于大多數的無(wú)線(xiàn)系統，所以它與一般的處理器開(kāi)發(fā)要求不同，以便為每一代產(chǎn)品都提高速度(盡管許多處理器制造商都已經(jīng)意識到多處理器系統比高速信號處理器系統更有前途)。

具體到手機芯片方面，低成本GSM/GPRS手機單芯片和單封裝解決方案已經(jīng)出現。所有的“單芯片”解決方案仍然需要外部閃存和功率放大器，其中有一些解決方案采用外部收發(fā)器IC以達到最佳性能，有些還需要外部電源管理IC。3G作為未來(lái)手機發(fā)展的焦點(diǎn)，市場(chǎng)上已經(jīng)出現符合所有3G標準的芯片組。大多數UMTS芯片組都針對高端市場(chǎng)，而TD-SCDMA芯片組可用于所有檔次的手機。3G的難題是找到合適的功能設備以便充分利用3G網(wǎng)絡(luò )提高數據速率的優(yōu)勢，同時(shí)降低成本以便使3G技術(shù)可以用于各檔次的手機。而WiMAX的難題是選擇適合該技術(shù)的最佳市場(chǎng)細分，以及開(kāi)發(fā)出性能和功耗合理折衷的合適芯片組。

TI主要提供當今無(wú)線(xiàn)技術(shù)的核心器件，并構建各種解決方案以滿(mǎn)足未來(lái)需求。從傳統的以語(yǔ)音為核心的移動(dòng)電話(huà)到最先進(jìn)的、功能豐富的 3G 設備，TI 推出了廣泛的半導體及軟件解決方案，滿(mǎn)足手持終端制造商、移動(dòng)運營(yíng)商以及應用軟件開(kāi)發(fā)商的要求。

TI無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品銷(xiāo)售及市場(chǎng)經(jīng)理張磊用“集成度更高、功耗和成本更低”概括了未來(lái)通信芯片領(lǐng)域研發(fā)的最新趨勢。TI的DRP技術(shù)開(kāi)發(fā)的初衷就是為了滿(mǎn)足這些要求：更低解決方案成本和精簡(jiǎn)物料清單、更高系統性能、更長(cháng)電池壽命、更小器件尺寸可實(shí)現外形更精巧的移動(dòng)設備、高度靈活性能夠在市場(chǎng)條件允許的情況下集成多種無(wú)線(xiàn)電廣播元件以及可立刻投入制造的新型交鑰匙 (turn-key) 型解決方案能夠顯著(zhù)簡(jiǎn)化無(wú)線(xiàn)設計人員的設計與測試工作。對于手持終端制造商，DRP 技術(shù)能夠顯著(zhù)縮小板級空間，并進(jìn)一步延長(cháng)電池使用壽命。與傳統的 RF 設計相比，DRP 技術(shù)可將功耗、裸片面積以及系統板級空間等節省 50％。

有助于降低成本的集成器件具有一體化封裝、一體化存儲器子系統和一體化電源管理器件等特點(diǎn)。因此集成解決方案與可配合外部調制解調器的獨立應用處理器方案相比具有更大的優(yōu)勢，比如TI的OMAPV2230 基帶可同時(shí)為 GSM/GPRS/EDGE 以及 WCDMA 提供支持，而就目前市場(chǎng)上的許多電話(huà)而言，上述基帶標準仍然是彼此獨立的。

作為手機芯片領(lǐng)先的提供商，張磊認為手機市場(chǎng)將在兩大領(lǐng)域保持快速發(fā)展，一個(gè)是成本不足 30 美元的超低成本移動(dòng)電話(huà)市場(chǎng)，其中重要的一個(gè)發(fā)展方向就是能大幅降低功耗與成本的同時(shí)，還可顯著(zhù)節約電路板面積和硅芯片面積。另一個(gè)增長(cháng)點(diǎn)是便攜式音樂(lè )／多媒體移動(dòng)電話(huà)市場(chǎng)，各種消費類(lèi)及企業(yè)應用如移動(dòng)電視、3D 游戲、電子郵件、音視頻附件、Web 瀏覽與下載以及視頻會(huì )議等將成為移動(dòng)電話(huà)市場(chǎng)新的發(fā)展動(dòng)力。

高通公司作為3G標準的主要專(zhuān)利持有者，目前也開(kāi)始大規模涉足通信芯片開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。對于未來(lái)通信芯片研發(fā)重點(diǎn)的3G手機芯片開(kāi)發(fā)，對標準了然于心的高通公司的經(jīng)驗更具有代表性。

高通認為通信芯片領(lǐng)域研發(fā)的趨勢主要集中在兩點(diǎn)。第一，下一代芯片將有更強的多媒體功能、更清晰的畫(huà)面、更高的分辨率。芯片的功能將支持更清晰的VGA顯示畫(huà)面(VGA將會(huì )是現在QVGA分辨率的4倍)，還將會(huì )支持600萬(wàn)像素的照相機。第二，芯片高度集成。高通公司一直在努力創(chuàng )造新的移動(dòng)功能，并將多項功能融合到一種設備上，從而在全世界將下一代無(wú)線(xiàn)技術(shù)不斷推向新的高度。我們提供給客戶(hù)的手機芯片是完整的芯片、全方位的解決方案，包括調制解調器、多媒體功能、射頻功能、接收功能、傳輸功能、能耗管理等所有功能全部被集成在一個(gè)芯片上。

隨著(zhù)通信芯片支持越來(lái)越高的多媒體功能，這個(gè)發(fā)展過(guò)程也給手機芯片提出了一些新的問(wèn)題和挑戰。例如，如何實(shí)現低耗電量是非常重要的一個(gè)問(wèn)題。高通公司在應對這一挑戰的時(shí)候有三項措施：第一、把軟件變成硬件，把更多的多媒體功能直接植入芯片可以降低了對能源的消耗；第二、電源管理的重要性；第三、降低電耗的技術(shù)，例如制造工藝從130納米到90納米，再到65納米。2006年4月5日，高通公司提前推出了針對CDMA2000 1xEV-DO Revision A網(wǎng)絡(luò )的65納米MSM6800芯片組樣片，處理技術(shù)可以支持高度集成、低功耗、更小巧但功能豐富的設備。

在手機處理器方面，高通公司的“Scorpion”移動(dòng)微處理器集成了Mobile Station Modem(MSM)解決方案，功耗與性能比十分出眾，使移動(dòng)手機處理能力可以與PC相媲美。這種微處理器還具備精密復雜的微體系結構和先進(jìn)的電源管理以及線(xiàn)路設計技術(shù)，用于新增的多媒體性能，而這正是下一代高級移動(dòng)設備的一項重要要求。

結語(yǔ)

通信器件的研發(fā)(R&D)將隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)需求的變化而不斷發(fā)展，但未來(lái)的研發(fā)已經(jīng)遠遠不止是簡(jiǎn)單地開(kāi)發(fā)通信器件，器件開(kāi)發(fā)商需要與手機制造商聯(lián)合以便確定能夠提供適當功能的必要性能，而手機制造商需要得到幫助才能使元器件正確地配合工作。這就意味著(zhù)軟件和硬件參考設計將變得越來(lái)越重要。與此同時(shí)，開(kāi)發(fā)商還需要在數字處理器體系結構和設計、模擬IC設計和RF設計方面具有很強的技能。

據統計，深圳已經(jīng)成為全球手機之都，我國也成為了世界通信產(chǎn)品生產(chǎn)基地，只是我們的基礎研發(fā)水平還遠遠落后于世界。如何利用現有的生產(chǎn)規模優(yōu)勢來(lái)幫助提高我們自己的基礎器件研發(fā)水平是需要我們進(jìn)行深入思考的問(wèn)題，畢竟代工只是權宜之計，只有握住科技的脈搏才能更好地為信息產(chǎn)業(yè)的茁壯成長(cháng)開(kāi)出良方。