無(wú)線芯片開(kāi)發(fā)趨勢(shì)分析

新技術(shù)的發(fā)展都有它內(nèi)在的規(guī)律，無(wú)線技術(shù)的繁榮緣于人們對(duì)自由的追求。自由，與生存一樣是人與生俱來(lái)的需要。當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)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)線通信變得越來(lái)越活躍，電纜只能讓出空中統(tǒng)治權(quán)成為孤獨(dú)的地下工作者。從最早期的電報(bào)、電臺(tái)演變到現(xiàn)在的3G、UWB、WLAN、GPS和數(shù)字電視，無(wú)線技術(shù)的發(fā)展讓信息傳輸?shù)膽?yīng)用日趨廣泛，帶給人們?cè)絹?lái)越多的全新體驗(yàn)。無(wú)線技術(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)線通信領(lǐng)域。

MTT-S IMS歸來(lái)話開(kāi)發(fā)

射頻是無(wú)線信號(hào)的源頭，也是無(wú)線開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。無(wú)線射頻與微波傳輸市場(chǎng)伴隨著無(wú)線技術(shù)的廣泛應(yīng)用而迅速成長(zhǎng)，僅2006上半年的市場(chǎng)規(guī)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(guó)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(guī)格的學(xué)術(shù)交流會(huì)，記者近距離接觸到了無(wú)線通信開(kāi)發(fā)的新成果和新趨勢(shì)。

作為年度行業(yè)盛會(huì)，本次大會(huì)成為了各大廠商競(jìng)逐新產(chǎn)品的舞臺(tái)，眾多新穎獨(dú)特、功能強(qiáng)大的新產(chǎn)品在展示各大廠商的先進(jìn)科技實(shí)力的同時(shí)昭示了無(wú)線領(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(shì)，即：集成度更高、微型化、更穩(wěn)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)線網(wǎng)絡(luò)功能的融合已經(jīng)成為射頻廠商所面臨的新問(wèn)題，兼容3G和無(wú)線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。隨著芯片集成度的增加和移動(dòng)設(shè)備功能越來(lái)越強(qiáng)大，在芯片體積越來(lái)越小的趨勢(shì)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)線信息的源頭，發(fā)端是所有無(wú)線產(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(jī)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(shù)字控制與時(shí)鐘電路繼續(xù)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(jī)中的天線轉(zhuǎn)換電路與控制模塊進(jìn)行深度集成。隨著制作工藝的提升，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(xiàn)的功能則在不斷增加。未來(lái)移動(dòng)設(shè)備在功能增加的同時(shí)尺寸有望在現(xiàn)有基礎(chǔ)上再縮小20%~30%。

未來(lái)的無(wú)線產(chǎn)品開(kāi)發(fā)將越來(lái)越注重智能化。隨著用戶對(duì)產(chǎn)品功能的要求越來(lái)越多，智能化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為通信產(chǎn)品開(kāi)發(fā)必不可少的組成部分。基于傳感器、AD轉(zhuǎn)換器和CMOS功放驅(qū)動(dòng)等設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)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(duì)節(jié)約開(kāi)發(fā)成本、提高產(chǎn)品通用性具有很高的現(xiàn)實(shí)意義。

移動(dòng)多媒體論壇探討手機(jī)未來(lái)

2006年8月10日，移動(dòng)多媒體技術(shù)聯(lián)盟手機(jī)技術(shù)發(fā)展論壇在北京舉辦，國(guó)內(nèi)外知名運(yùn)營(yíng)商、芯片廠商、終端廠商等產(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)的專家學(xué)者和從業(yè)者紛紛對(duì)未來(lái)手機(jī)開(kāi)發(fā)的需求和趨勢(shì)提出了自己的看法。

“手機(jī)已經(jīng)成為了信息社會(huì)人們高依賴度的裝備，而手機(jī)的發(fā)展脫離不了應(yīng)用，未來(lái)的手機(jī)應(yīng)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(zhǎng)在談到手機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)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(jī)電視和對(duì)藍(lán)牙等技術(shù)的支持、娛樂(lè)業(yè)務(wù)和手機(jī)在硬件、軟件、開(kāi)放性，以及將來(lái)人機(jī)之間的通訊都是手機(jī)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(shì)是終端無(wú)線技術(shù)多?；Ｒ苿?dòng)終端需要集成多種無(wú)線技術(shù)來(lái)支持各種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，甚至包括集成手機(jī)電視這樣的技術(shù)，如何保證手機(jī)的各種業(yè)務(wù)在不同制式平滑切換是未來(lái)手機(jī)開(kāi)發(fā)面臨的主要問(wèn)題。第二個(gè)趨勢(shì)是終端存儲(chǔ)容量越來(lái)越大。為了滿足各種多媒體業(yè)務(wù)的需求，包括辦公、各種應(yīng)用的需求，終端存儲(chǔ)量在包括內(nèi)存在內(nèi)的各方面需要有較大的提升。第三個(gè)趨勢(shì)是應(yīng)用多樣化，這要求多媒體處理能力、計(jì)算和存儲(chǔ)能力都進(jìn)行較大的改善。終端將成為娛樂(lè)中心，包括內(nèi)置無(wú)線音樂(lè)、手機(jī)電視、聯(lián)網(wǎng)游戲以及聊天和博客功能，但目前缺乏統(tǒng)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(tǒng)一終端本地連接技術(shù)及相關(guān)接口，有利于保護(hù)移動(dòng)終端與PC、照相機(jī)等等電子設(shè)備進(jìn)行更好的信息共享。

在本次移動(dòng)多媒體手機(jī)論壇中，中星微張韻東副總裁探討了手機(jī)電視芯片的解決方案。從芯片的角度，手機(jī)電視應(yīng)用比把鈴聲、攝像頭、MP3、MP4集成到手機(jī)中更復(fù)雜。首先，手機(jī)電視是在手機(jī)中引入新的通訊系統(tǒng)，不只是簡(jiǎn)單集成多媒體應(yīng)用；其次，要實(shí)現(xiàn)在手機(jī)上長(zhǎng)時(shí)間觀看電視需要更低的功耗；再次，需要支持現(xiàn)有的多種標(biāo)準(zhǔn)并存，手機(jī)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(jī)電視模塊，通過(guò)手機(jī)電視專有芯片接收信號(hào)，把模擬信號(hào)調(diào)制成數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)傳輸協(xié)議層到了多媒體的應(yīng)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(tǒng)的電源管理和芯片、器件的電源管理方式。芯片內(nèi)置靈活、可編程的處理器和DSP以及可重構(gòu)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?qū)崿F(xiàn)在毫秒級(jí)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(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展可以實(shí)現(xiàn)低功耗，同時(shí)把YF部分留在數(shù)字芯片的外面，變成了兩個(gè)芯片的解決方案。

幾大廠商各抒己見(jiàn)

產(chǎn)品永遠(yuǎn)是為了順應(yīng)潮流而生的，因此對(duì)通信芯片開(kāi)發(fā)最有發(fā)言權(quán)的始終是處于行業(yè)領(lǐng)先地位的廠商。為此，我們采訪了行業(yè)內(nèi)幾家有代表性的企業(yè)，在廠商的眼中未來(lái)的無(wú)線開(kāi)發(fā)趨勢(shì)發(fā)展將會(huì)呈現(xiàn)怎樣的風(fēng)景。

作為業(yè)界主要的無(wú)線芯片供應(yīng)商，ADI射頻和無(wú)線業(yè)務(wù)部開(kāi)發(fā)總監(jiān)Doug Grant認(rèn)為無(wú)線芯片有兩個(gè)主要發(fā)展趨勢(shì)。一是降低低端“超低成本”手機(jī)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(jī)，但是某些手機(jī)制造商發(fā)現(xiàn)這些芯片組不能提供轉(zhuǎn)向高級(jí)功能手機(jī)和系列產(chǎn)品的途徑。第二個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是開(kāi)發(fā)提高靈活性和增強(qiáng)功能的芯片組，能夠以提供盡可能多的好處提高手機(jī)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(jī)的電池壽命。因此，高級(jí)功能的芯片組的發(fā)展趨勢(shì)是降低功耗。無(wú)線器件的發(fā)展趨勢(shì)與其他的半導(dǎo)體行業(yè)沒(méi)有太大區(qū)別：降低功耗、增加(和調(diào)整)功能、降低成本，以及為降低材料成本和減少元件數(shù)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(shì)是提高速度——因?yàn)轭l帶已經(jīng)用于大多數(shù)的無(wú)線系統(tǒng)，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(shí)到多處理器系統(tǒng)比高速信號(hào)處理器系統(tǒng)更有前途)。

具體到手機(jī)芯片方面，低成本GSM/GPRS手機(jī)單芯片和單封裝解決方案已經(jīng)出現(xiàn)。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(dá)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(jī)發(fā)展的焦點(diǎn)，市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)符合所有3G標(biāo)準(zhǔn)的芯片組。大多數(shù)UMTS芯片組都針對(duì)高端市場(chǎng)，而TD-SCDMA芯片組可用于所有檔次的手機(jī)。3G的難題是找到合適的功能設(shè)備以便充分利用3G網(wǎng)絡(luò)提高數(shù)據(jù)速率的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)降低成本以便使3G技術(shù)可以用于各檔次的手機(jī)。而WiMAX的難題是選擇適合該技術(shù)的最佳市場(chǎng)細(xì)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(dāng)今無(wú)線技術(shù)的核心器件，并構(gòu)建各種解決方案以滿足未來(lái)需求。從傳統(tǒng)的以語(yǔ)音為核心的移動(dòng)電話到最先進(jìn)的、功能豐富的 3G 設(shè)備，TI 推出了廣泛的半導(dǎo)體及軟件解決方案，滿足手持終端制造商、移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商以及應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)商的要求。

TI無(wú)線產(chǎn)品銷售及市場(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(shì)。TI的DRP技術(shù)開(kāi)發(fā)的初衷就是為了滿足這些要求：更低解決方案成本和精簡(jiǎn)物料清單、更高系統(tǒng)性能、更長(zhǎng)電池壽命、更小器件尺寸可實(shí)現(xiàn)外形更精巧的移動(dòng)設(shè)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簡(jiǎn)化無(wú)線設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)與測(cè)試工作。對(duì)于手持終端制造商，DRP 技術(shù)能夠顯著縮小板級(jí)空間，并進(jìn)一步延長(zhǎng)電池使用壽命。與傳統(tǒng)的 RF 設(shè)計(jì)相比，DRP 技術(shù)可將功耗、裸片面積以及系統(tǒng)板級(jí)空間等節(jié)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(chǔ)器子系統(tǒng)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(diào)制解調(diào)器的獨(dú)立應(yīng)用處理器方案相比具有更大的優(yōu)勢(shì)，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)上的許多電話而言，上述基帶標(biāo)準(zhǔn)仍然是彼此獨(dú)立的。

作為手機(jī)芯片領(lǐng)先的提供商，張磊認(rèn)為手機(jī)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)，還可顯著節(jié)約電路板面積和硅芯片面積。另一個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)是便攜式音樂(lè)／多媒體移動(dòng)電話市場(chǎng)，各種消費(fèi)類及企業(yè)應(yīng)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)電話市場(chǎng)新的發(fā)展動(dòng)力。

高通公司作為3G標(biāo)準(zhǔn)的主要專利持有者，目前也開(kāi)始大規(guī)模涉足通信芯片開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。對(duì)于未來(lái)通信芯片研發(fā)重點(diǎn)的3G手機(jī)芯片開(kāi)發(fā)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)了然于心的高通公司的經(jīng)驗(yàn)更具有代表性。

高通認(rèn)為通信芯片領(lǐng)域研發(fā)的趨勢(shì)主要集中在兩點(diǎn)。第一，下一代芯片將有更強(qiáng)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(xiàn)在QVGA分辨率的4倍)，還將會(huì)支持600萬(wàn)像素的照相機(jī)。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(xiàng)功能融合到一種設(shè)備上，從而在全世界將下一代無(wú)線技術(shù)不斷推向新的高度。我們提供給客戶的手機(jī)芯片是完整的芯片、全方位的解決方案，包括調(diào)制解調(diào)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(jī)芯片提出了一些新的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。例如，如何實(shí)現(xiàn)低耗電量是非常重要的一個(gè)問(wèn)題。高通公司在應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的時(shí)候有三項(xiàng)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(duì)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(duì)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(shè)備。

在手機(jī)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(jī)處理能力可以與PC相媲美。這種微處理器還具備精密復(fù)雜的微體系結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的電源管理以及線路設(shè)計(jì)技術(shù)，用于新增的多媒體性能，而這正是下一代高級(jí)移動(dòng)設(shè)備的一項(xiàng)重要要求。

結(jié)語(yǔ)

通信器件的研發(fā)(R&D)將隨著技術(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(yuǎn)遠(yuǎn)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(jī)制造商聯(lián)合以便確定能夠提供適當(dāng)功能的必要性能，而手機(jī)制造商需要得到幫助才能使元器件正確地配合工作。這就意味著軟件和硬件參考設(shè)計(jì)將變得越來(lái)越重要。與此同時(shí)，開(kāi)發(fā)商還需要在數(shù)字處理器體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)、模擬IC設(shè)計(jì)和RF設(shè)計(jì)方面具有很強(qiáng)的技能。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，深圳已經(jīng)成為全球手機(jī)之都，我國(guó)也成為了世界通信產(chǎn)品生產(chǎn)基地，只是我們的基礎(chǔ)研發(fā)水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界。如何利用現(xiàn)有的生產(chǎn)規(guī)模優(yōu)勢(shì)來(lái)幫助提高我們自己的基礎(chǔ)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(quán)宜之計(jì)，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(zhǎng)開(kāi)出良方。