3G手機(jī)射頻集成障礙

時(shí)間對(duì)手機(jī)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)始終是一種稀缺商品，而手機(jī)射頻部分的集成一直耗費(fèi)著過多的寶貴開發(fā)資源。隨著手機(jī)復(fù)雜性的增長(zhǎng)，射頻IC集成的負(fù)擔(dān)也在不斷加重。然而，隨著無(wú)線手機(jī)OEM廠商開始在他們的產(chǎn)品中增加EDGE和3G支持，射頻組件和子系統(tǒng)廠商再也不能將這一重?fù)?dān)推到OEM廠商身上。相反，射頻廠商現(xiàn)在開始承擔(dān)這一責(zé)任。他們不僅需要減少組件數(shù)量并降低射頻子系統(tǒng)的成本，還需要提供問題最少、功能強(qiáng)大的射頻前端子系統(tǒng)來(lái)加快上市時(shí)間，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與上一代2G子系統(tǒng)相同的效益。

　　長(zhǎng)期以來(lái)，初始BOM成本的降低和尺寸的縮小一直是設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)(如圖1所示)。一般的蜂窩射頻路線圖將這一重點(diǎn)反映為部件的減少和成本的不斷降低。對(duì)于3G射頻子系統(tǒng)，需要從使用很多獨(dú)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(hào)，另一個(gè)獨(dú)立路徑用于3G UMTS信號(hào))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(shù)量是最終結(jié)果

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

　　圖2 總投資成本包括比平時(shí)通常考慮的因素更多的因素

　　圖2所示的最終板卡部件數(shù)量減少、廠商整合和供應(yīng)鏈整合效率可以幫助手機(jī)OEM廠商大幅度節(jié)約成本。然而，這只是手機(jī)生產(chǎn)商面臨的降低總投資成本(TCO)這一嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的一部分內(nèi)容。他們需要承擔(dān)很高的開發(fā)成本，以及最先進(jìn)3G功能電話難以置信的復(fù)雜性所導(dǎo)致的有關(guān)生產(chǎn)質(zhì)量的成本。解決手機(jī) TCO方面的其他問題需要一種新方法來(lái)設(shè)計(jì)射頻子系統(tǒng)。

　　與射頻子系統(tǒng)集成相關(guān)的開發(fā)成本包括所有工程人員勞務(wù)成本。這些人員負(fù)責(zé)插入射頻IC、功率放大器、過濾器元件、低噪放大器和支持每種模式 (GSM/EDGE/UMTS)以及每款電話型號(hào)的頻段需要的交換機(jī)。這些成本還包括創(chuàng)建或修改電話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(xiàn)最佳無(wú)線性能以確保符合3GPP規(guī)范和運(yùn)營(yíng)商要求的成本。這是所有頻段、模式和手機(jī)運(yùn)行功率電平所必需的。這是一個(gè)高度重復(fù)的軟/硬件優(yōu)化工作，通常由芯片組廠商完成。他們?yōu)槭謾C(jī)設(shè)計(jì)人員提供參考設(shè)計(jì)來(lái)作為手機(jī)開發(fā)工作的起點(diǎn)。然而，由于每個(gè)手機(jī)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(tǒng)的射頻子系統(tǒng)架構(gòu)中，這種定制要求花費(fèi)數(shù)月時(shí)間，開發(fā)并測(cè)試完整的手機(jī)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(jī)的復(fù)雜性為手機(jī)OEM廠商和合作伙伴帶來(lái)了很多生產(chǎn)挑戰(zhàn)。他們需要在將每款手機(jī)銷售給客戶之前要進(jìn)行全面的設(shè)計(jì)和測(cè)試。在組裝完手機(jī)PC主板并安裝所有必需的組件后，每部手機(jī)還必須利用軟件進(jìn)行編程，對(duì)手機(jī)進(jìn)行個(gè)性化以適應(yīng)目標(biāo)地區(qū)的使用。此外，它還必須有專門針對(duì)將要銷售手機(jī)的營(yíng)銷渠道(網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商、零售商或者虛擬網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商)設(shè)計(jì)的獨(dú)特“外觀”。然后必須通過軟件進(jìn)行校準(zhǔn)，而且所有頻段、模式和功率電平必須經(jīng)過全面檢查，以確保每款手機(jī)都能正常運(yùn)行，同時(shí)達(dá)到客戶對(duì)電池壽命的期望而不會(huì)生成干擾其他呼叫或運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的射頻信號(hào)。與生產(chǎn)流程有關(guān)的成本包括裝配時(shí)間的折舊費(fèi) (與PC主板上的組件數(shù)量直接相關(guān))、軟件下載/校準(zhǔn)時(shí)間、測(cè)試時(shí)間、最終生產(chǎn)量和調(diào)試以及修復(fù)故障手機(jī)的成本。(如表1所示)。

　　隨著中端和高端手機(jī)中采用的頻段和模式數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，開發(fā)和生產(chǎn)成本達(dá)到了使用傳統(tǒng)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(tǒng)廠商面臨的新挑戰(zhàn)。迎接這個(gè)挑戰(zhàn)需要新的更智能的射頻子系統(tǒng)架構(gòu)。