記者 孫文博
科技體系的發(fā)展總是一脈相承的。通信系統(tǒng)中，3G在延續(xù)2.5G以 多媒體設(shè)計(jì)為主導(dǎo)之外，多模應(yīng)用則成為通信發(fā)展所派生的新生命。 而成本、功耗、集成等龐雜的設(shè)計(jì)問(wèn)題出現(xiàn)在面前,射頻組建則成為 串起3G多模應(yīng)用的關(guān)鍵。
這種多模應(yīng)用更加著重在射頻組件間的互動(dòng)協(xié)調(diào)。除保留原有 2.5G系統(tǒng)外，其他無(wú)線應(yīng)用方案如：藍(lán)牙、GPS/AGPS、WLAN等也隨著 多模應(yīng)用的發(fā)展走入3G手機(jī)系統(tǒng)中。但是，由于不同無(wú)線應(yīng)用之間射 頻部分所表達(dá)的功能不同，所以在3G多模開(kāi)發(fā)時(shí)，必須使用兩套或兩 套以上的射頻組件。因射頻需求增加所帶來(lái)的成本支出大幅提高，3G 終端成本也隨之水漲船高，降低射頻芯片在3G方案中成本的比重成為首要議題。
目前來(lái)看，降低3G手機(jī)射頻端成本的方法大致可以分為兩種。首 先，可以通過(guò)采用CMOS工藝射頻組件來(lái)降低射頻芯片成本；另外，可以將其他無(wú)線應(yīng)用整合為單芯片解決方案，再將其進(jìn)行更進(jìn)一步的整合封裝。
工藝變革成為迫切要求
飛利浦半導(dǎo)體大中華區(qū)手機(jī)及個(gè)人娛樂(lè)事業(yè)部技術(shù)總監(jiān)張鵬崗指出，射頻端的設(shè)計(jì)是3G整體解決方案中不可或缺的部分，并且是3G芯片組中極為關(guān)鍵和重要的一個(gè)組成部分，在射頻部分設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮功放、高頻方面電路的設(shè)計(jì)。
手機(jī)射頻中的功率放大器，由于高頻特性而要求嚴(yán)格，不論是在2.5G或3G的功率放大器，大多采用砷化鎵(GaAs)工藝，而射頻收發(fā)器則采用CMOS工藝。在整合2.5G的多模方案中，對(duì)于技術(shù)成熟的2.5G射頻組件，將全部采用CMOS工藝；而3G的射頻組件，考慮到功效的因素，還將維持GaAs與CMOS工藝并存。而2.5G CMOS工藝射頻組件轉(zhuǎn)換的階段，將先針對(duì)2.5G的功率放大器，由原先的GaAs工藝變?yōu)镃MOS工藝；第二階段，將整合2.5G的功率放大器、射頻收發(fā)器等組件，成為2.5G CMOS射頻單芯片；第三階段則是進(jìn)一步開(kāi)發(fā)CMOS工藝在射頻芯片中的應(yīng)用，將3G射頻工藝轉(zhuǎn)為采用CMOS工藝生產(chǎn)。
英飛凌科技(香港)有限公司亞太區(qū)射頻業(yè)務(wù)部門市場(chǎng)總監(jiān)ArunPalwankar表示，利用標(biāo)準(zhǔn)CMOS生產(chǎn)工藝來(lái)制造高度集成的射頻芯片將為手機(jī)制造商提供許多好處，例如可以降低總的材料清單成本、簡(jiǎn)化器件物流和庫(kù)存管理，以及需要的電路板空間更小等。電路板功耗更低可以為手機(jī)提供更長(zhǎng)的待機(jī)時(shí)間和通話時(shí)間。進(jìn)一步，射頻收發(fā)器的高集成度使得OEM和ODM廠商可以縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間并節(jié)約研發(fā)成本。
Skyworks(上海)有限公司總經(jīng)理朱曉冬表示，隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，多標(biāo)準(zhǔn)、多模式的通訊系統(tǒng)在市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用。如果我們還是采用現(xiàn)有的射頻技術(shù)，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場(chǎng)的需求。對(duì)于射頻技術(shù)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，首先要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化、集成化。在此基礎(chǔ)上，必須基于數(shù)字電路發(fā)展，提高射頻電路在多標(biāo)準(zhǔn)、多模式環(huán)境下的應(yīng)用能力，也就是要實(shí)現(xiàn)“軟件無(wú)線電技術(shù)”。目前該技術(shù)在較低頻段，已經(jīng)得到一定的應(yīng)用，隨著數(shù)字電路的不斷發(fā)展，軟件無(wú)線電技術(shù)的應(yīng)用范圍將越來(lái)越大。
集成方案將會(huì)百家爭(zhēng)鳴
在手機(jī)上的多種無(wú)線應(yīng)用中，藍(lán)牙發(fā)展較早，手機(jī)上的射頻芯片解決方案也由初期的RF、MAC為主的分立芯片，整合成RF+MAC的單芯片，預(yù)計(jì)GPS/AGPS及WLAN也將遵循這樣的發(fā)展。
多種無(wú)線應(yīng)用單芯片解決方案的步是著重于各個(gè)應(yīng)用功能模塊間RF+MAC單芯片的開(kāi)發(fā)；進(jìn)一步的整合則可能是藍(lán)牙與WLAN整合的單芯片，這主要是因?yàn)樗{(lán)牙與WLAN使用的頻段都是公用頻段，所以這兩個(gè)系統(tǒng)RF端具有整合的可能。
SiGe首席技術(shù)官兼業(yè)務(wù)拓展副總裁Jerry Loraine表示，參考設(shè)計(jì)的供應(yīng)商應(yīng)該開(kāi)發(fā)完整的解決方案。這種方案的尺寸必須小得足以放進(jìn)合適的終端設(shè)備，而且材料清單也必須精簡(jiǎn)。此外，其無(wú)線器件與所用天線的接口問(wèn)題也應(yīng)周密考慮。
銳迪科微電子市場(chǎng)總監(jiān)樊大磊分析，對(duì)于市場(chǎng)會(huì)采用全集成單芯片方案還是分立射頻芯片與基帶方案，并不會(huì)馬上得到統(tǒng)一。在一定時(shí)期內(nèi)兩種方案將共同存在于市場(chǎng)中，主要原因是兩者各有利弊。
全集成方案的優(yōu)勢(shì)并非是壓倒性的。對(duì)于一般的系統(tǒng)而言，似乎將RF裸片和數(shù)字基帶裸片封裝在一起更加有效。因?yàn)椋瑥挠脩艚嵌葋?lái)看它是一個(gè)單芯片，而IC設(shè)計(jì)者可以獨(dú)立選擇更加適合的工藝和技術(shù)去開(kāi)發(fā)這兩個(gè)有不同技術(shù)需求的裸片。
全集成芯片的優(yōu)勢(shì)在于低成本和易用性，而其劣勢(shì)是將使開(kāi)發(fā)周期變得更長(zhǎng)、開(kāi)發(fā)投入更大。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)頻繁升級(jí)時(shí)，全集成方案將遇到比分立方案更大的麻煩；另一個(gè)不足之處在于，隨著手機(jī)中各種新功能的引入，將迫使數(shù)字部分在設(shè)計(jì)中采用更先進(jìn)的工藝來(lái)壓縮面積。純數(shù)字部分電路進(jìn)行面積壓縮并不難，但對(duì)于集成于芯片中的RF/Analog部分則并非易事。
RFMD應(yīng)用工程經(jīng)理Richard Wang表示，射頻與基帶的結(jié)合必然涉及到Layer 1的Porting及一連串的測(cè)試、驗(yàn)證程序，極其煩瑣。因此絕大部份的參考設(shè)計(jì)都是由芯片供應(yīng)商直接提供，手機(jī)設(shè)計(jì)廠商大多只會(huì)在布局，MMI上做些調(diào)整與修改。
朱曉冬也表示，目前許多廠家都在努力提高芯片的集成度，Skyworks也在不斷探索新的集成方案。在此同時(shí)，也有芯片廠家在嘗試將所有的基帶電路、RF整合在單一芯片里面，形成所謂的單芯片解決方案。所有這些設(shè)計(jì)，都是基于一個(gè)共識(shí)：芯片的集成度越高，客戶的接收程度就越高。
但同時(shí)，任何事物都有它的兩面性。某些方面的長(zhǎng)處，從另一個(gè)角度來(lái)看，可能就是它的缺點(diǎn)，比如目前單芯片的基帶性能過(guò)低等問(wèn)題。隨著3G的腳步不斷臨近，在今后相當(dāng)?shù)囊欢螘r(shí)期內(nèi)，多種通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將同時(shí)存在，整合芯片無(wú)法快速適應(yīng)多標(biāo)準(zhǔn)、多模式的通訊市場(chǎng)。