個(gè)人移動(dòng)信息終端ＲＦ芯片產(chǎn)品及其發(fā)展趨勢(shì)

鑒海防　顏　峻　林　敏　石　寅

摘要：隨著無(wú)線寬帶移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，個(gè)人移動(dòng)終端正在由單一的通話工具轉(zhuǎn)變?yōu)榫邆涓鞣N功能的個(gè)人綜合信息平臺(tái)。作為個(gè)人移動(dòng)終端的關(guān)鍵部件，RF芯片正面臨新的市場(chǎng)需求和挑戰(zhàn)。本文分析了新一代個(gè)人移動(dòng)終端的幾種新應(yīng)用，對(duì)市場(chǎng)常見(jiàn)的射頻芯片產(chǎn)品進(jìn)行了列舉和比較，并探討了新一代個(gè)人移動(dòng)終端射頻芯片所面臨的挑戰(zhàn)及其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：3G；無(wú)線通信；個(gè)人移動(dòng)終端；射頻芯片

引言

隨著無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷突破，人們正在邁進(jìn)真正的移動(dòng)信息時(shí)代。2009年1月7日，工信部三張“3G”牌照的同時(shí)下發(fā)，使我國(guó)的移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)正式進(jìn)入了3G時(shí)代。盡管經(jīng)歷了2008年的種種危機(jī)，2009年的經(jīng)濟(jì)走勢(shì)也依然不確定，但是正如狄更斯在《雙城記》中的名言所說(shuō)“這是個(gè)最好的時(shí)代，也是個(gè)最壞的時(shí)代”，危機(jī)之中往往孕育著發(fā)展的機(jī)遇。在3G以及未來(lái)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中，語(yǔ)音數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)、廣播電視和傳感器網(wǎng)絡(luò)等各種通信應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)融合將成為其發(fā)展的大趨勢(shì)。

網(wǎng)絡(luò)融合體現(xiàn)出來(lái)的結(jié)果就是業(yè)務(wù)上的融合，業(yè)務(wù)的融合最終由移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)。作為3G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用載體，直接面向用戶的移動(dòng)終端(手機(jī))牢牢把握著便攜性和移動(dòng)性的特征，不斷融合了數(shù)碼相機(jī)、MP3等消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品以及計(jì)算機(jī)的功能，朝著個(gè)人移動(dòng)信息終端邁進(jìn)，功能將會(huì)越來(lái)越完善，將逐步從簡(jiǎn)單的通話工具轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)大的個(gè)人綜合信息平臺(tái)。而作為移動(dòng)終端中的核心部件，射頻(RF)芯片也將迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)會(huì)。3G市場(chǎng)啟動(dòng)以后，消費(fèi)者對(duì)換新機(jī)、新應(yīng)用、新服務(wù)的需求會(huì)有超過(guò)平常的增長(zhǎng)，同時(shí)也會(huì)促使終端廠商對(duì)RF芯片提出新的需求。作者認(rèn)為以下幾個(gè)方面的應(yīng)用將會(huì)是新一代個(gè)人移動(dòng)信息終端的幾個(gè)熱點(diǎn)，本文將探討其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)相關(guān)射頻芯片產(chǎn)品進(jìn)行介紹，希望能夠起到拋磚引玉的作用。

個(gè)人移動(dòng)終端的WiFi接入

隨著移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，以及信道寬帶化，通信網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)正在發(fā)生著根本性的變化，移動(dòng)通信網(wǎng)正在迅速成為一個(gè)寬帶互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)。將無(wú)線通信與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的新一代移動(dòng)通信終端能夠處理圖像、音樂(lè)、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電話會(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。加入了移動(dòng)性的互聯(lián)網(wǎng)將會(huì)為移動(dòng)用戶帶來(lái)全新的應(yīng)用，這些新應(yīng)用的出現(xiàn)使得移動(dòng)用戶對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的速度和穩(wěn)定性會(huì)提出越來(lái)越高的要求。由于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬限制，使得手機(jī)上網(wǎng)無(wú)法滿足用戶對(duì)速度和內(nèi)容的要求。而WiFi接入是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供高品質(zhì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的強(qiáng)有力的補(bǔ)充。隨著3G網(wǎng)絡(luò)能力的提升，移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)逐漸融合，用戶對(duì)移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)的需求也會(huì)越來(lái)越大，以滿足移動(dòng)電子交易移動(dòng)等業(yè)務(wù)功能。具有WiFi寬帶接入功能的移動(dòng)終端可以結(jié)合3G網(wǎng)絡(luò)和WiFi接入的各自優(yōu)勢(shì)，使用戶真正體驗(yàn)到隨時(shí)隨地的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。這一發(fā)展趨勢(shì)將使WLAN的寬帶接入功能在個(gè)人移動(dòng)信息終端中起到至關(guān)重要的作用。個(gè)人移動(dòng)終端移動(dòng)和便攜的特點(diǎn)，對(duì)WiFi接入的RF芯片在功耗和體積方面提出了更為苛刻的要求。那些體積更小，耗電量更低的WiFi芯片必將在個(gè)人移動(dòng)終端無(wú)線寬帶接入的日益普及中受益。據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司IDC的研究報(bào)告，2012年以前壘球WLAN半導(dǎo)體市場(chǎng)的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)22.8％，到2012年將突破40億美元大關(guān)。手機(jī)應(yīng)用的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)49.3％，到2012年將成為WLAN的第二大市場(chǎng)。

目前的WLAN芯片市場(chǎng)上，投資大，生產(chǎn)能力較強(qiáng)的無(wú)線局域網(wǎng)芯片廠商，主要是歐美企業(yè)，其中包括博通(Broadcom)、創(chuàng)銳訊(Atheros)、英特爾(Intel)、科勝訊(conexant)、德州儀器(TI)等。我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)也有一些WLAN芯片供應(yīng)商，包括雷凌科技、益勤科技及瑞昱半導(dǎo)體和洛達(dá)科技等，這幾家廠商各自擁有特定客戶支持以及產(chǎn)品特色。國(guó)內(nèi)的靈芯集成(smartchipIntegration)，憑借中科院的技術(shù)背景和多年的射頻芯片設(shè)計(jì)積累，也自主研發(fā)成功了可以工作在2.4GHz/5.8GHz雙頻段的多模WLAN射頻芯片，支持IEEE802.11a/b/g標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)內(nèi)唯一研發(fā)成功此類(lèi)芯片的IC設(shè)計(jì)公司。

數(shù)字多媒體廣播接收

數(shù)字多媒體移動(dòng)廣播(俗稱(chēng)手機(jī)電視)是個(gè)人移動(dòng)終端的新熱點(diǎn)。從T－MMB、DMB－TH、CMMB等各標(biāo)準(zhǔn)的“群雄爭(zhēng)霸，硝煙四起”，到今天的CMMB一支獨(dú)秀。我國(guó)的移動(dòng)多媒體廣播在很短的時(shí)間內(nèi)，取得了波瀾壯闊的發(fā)展。而隨著我國(guó)無(wú)線多媒體廣播的發(fā)展，具備移動(dòng)數(shù)字電視接收功能的個(gè)人終端也正在成為市場(chǎng)的熱點(diǎn)。目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了各種支持CMMB移動(dòng)電視接收的終端產(chǎn)品，例如CMMB手機(jī)、USBdongle、SD接收卡、GPS終端等。近來(lái)，CMMB產(chǎn)業(yè)不斷重磅出擊，廣電總局正式宣布了移動(dòng)多媒體廣播CMMB第二階段試商用正式啟動(dòng)，在一期已經(jīng)完成的37座城市的基礎(chǔ)上，二期將完成全國(guó)100－120個(gè)地級(jí)城市的單點(diǎn)覆蓋網(wǎng)絡(luò)，推遲發(fā)射的CMMB衛(wèi)星也有望于2009年中期發(fā)射，將可覆蓋全國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)。2008年11月28日，CMMB正式啟動(dòng)了第二輪終端招標(biāo)工作，規(guī)模達(dá)百萬(wàn)部，又一次顯示了CMMB終端這塊大蛋糕的吸引力。

手機(jī)電視的接收模塊由兩部分構(gòu)成：負(fù)責(zé)接收信號(hào)的前端射頻芯片(RF)和負(fù)責(zé)信道解調(diào)的數(shù)字解調(diào)芯片。目前符合CMMB標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字解調(diào)芯片已有創(chuàng)意視訊(Innofidei)、泰合志恒(Telepath)、展訊等多家國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)公司推出的多款自主產(chǎn)品，而負(fù)責(zé)接收信號(hào)的前端射頻芯片目前還主要是國(guó)外一些大型IC設(shè)計(jì)企業(yè)如美國(guó)ADI、MAXIM，以及以色列的思亞諾公司。國(guó)內(nèi)有靈芯集成研發(fā)成功了支持S/U雙波段CMMB射頻接收的RF芯片S203ITM，集成了全部無(wú)線射頻接收電路模塊，僅僅需要極少的無(wú)源元件就可形成完整的數(shù)字移動(dòng)電視調(diào)諧射頻接收方案，在70mA典型功耗電流下，可以到達(dá)－100dB的靈敏度，具有低功耗、低成本、高靈敏度，寬動(dòng)態(tài)范圍等顯著特點(diǎn)。該芯片目前正在進(jìn)行方案整合工作，將于2009年上半年正式推向市場(chǎng)。

GPS個(gè)人導(dǎo)航與定位

以GPS為代表的衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)是當(dāng)今國(guó)際公認(rèn)的八大無(wú)線產(chǎn)業(yè)之一。隨著技術(shù)的進(jìn)步、應(yīng)用需求的增加，GPS以全天候、高精度、自動(dòng)化、高效率等顯著特點(diǎn)及其所獨(dú)具的定位導(dǎo)航、授時(shí)校頻、精密測(cè)量等多方面的強(qiáng)大功能，已涉足眾多的應(yīng)用領(lǐng)域，使GPS成為繼蜂窩移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)之后的全球第三個(gè)IT經(jīng)濟(jì)新增長(zhǎng)點(diǎn)。ABIResearch公司調(diào)查報(bào)告指出，單就搭載GPS功能的手機(jī)供貨量到2012年將超過(guò)5億5千萬(wàn)部，可望締造1，000億美元商機(jī)a經(jīng)過(guò)

近20年的發(fā)展，我國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航用戶設(shè)備市場(chǎng)化的條件日趨成熟，批量化用戶群體正在逐步形成，已進(jìn)入應(yīng)用行業(yè)高速發(fā)展的時(shí)期。目前，我國(guó)擁有世界上最大潛力的衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用市場(chǎng)，其重點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)之一就是面向個(gè)人消費(fèi)者的GPS終端產(chǎn)品尤其是手機(jī)的定位應(yīng)用。高靈敏度、低功耗小、抗干擾能力強(qiáng)的GPS RF芯片，搭配高靈敏度的GPS接收處理芯片或者軟件接收機(jī)，可實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)、森林和城市峽谷中的導(dǎo)航定位功能，形成一個(gè)完整的快速導(dǎo)航定位方案，能夠?yàn)橐苿?dòng)電話、PDA和個(gè)人導(dǎo)航裝置(PND)提供最佳的定位服務(wù)。由此，GPS個(gè)人導(dǎo)航與定位是未來(lái)個(gè)人移動(dòng)信息終端的又一大發(fā)展趨勢(shì)。GPS功能將是新一代手機(jī)提供的最重要的增值服務(wù)之一，大多數(shù)智能手機(jī)都將裝上A－GPS(輔助全球定位系統(tǒng))芯片。因此智能手機(jī)GPS行業(yè)的潛在市場(chǎng)十分龐大、誘人。

目前市場(chǎng)上主流的GPS RF芯片主要是來(lái)自SiRF、Ublox、NXP、Broadcom等國(guó)外廠家的射頻芯片產(chǎn)品。此外，靈芯集成也推出了自主研發(fā)的GPS接收機(jī)低中頻前端射頻芯片S401ITI。它集成了高性能GPS接收機(jī)所需的全部射頻和模擬電路，包括片上低噪聲放大器，完成下變頻功能的混頻器，完整的整數(shù)分頻頻率合成器，以及基帶模擬電路，支持符號(hào)位和幅度位的1/2兩比特?cái)?shù)據(jù)輸出。下表列出了目前市場(chǎng)上比較常見(jiàn)的幾種GPS前端射頻芯片及其模塊性能比較：

個(gè)人移動(dòng)信息終端RF芯片產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)

個(gè)人移動(dòng)信息終端的任何一種通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，都必須通過(guò)無(wú)線收發(fā)的射頻前端RF芯片來(lái)接收和發(fā)射電磁波信號(hào)。隨著移動(dòng)終端所具有的功能越來(lái)越多，所需要的各種射頻芯片也越來(lái)越多。目前個(gè)人移動(dòng)信息終端所用的射頻芯片還都是專(zhuān)為某種特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，往往需要內(nèi)置多種射頻前端芯片來(lái)滿足不同的應(yīng)用。隨著移動(dòng)終端所具有的功能越來(lái)越多，所需要的各種射頻芯片也越來(lái)越多。這就大大增加了移動(dòng)終端的成本、體積和功耗，從而對(duì)現(xiàn)有方案形成制約。由于受到終端價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的影響，終端生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于產(chǎn)品的成本控制愈發(fā)重視，并逐漸轉(zhuǎn)移到關(guān)鍵元器件生產(chǎn)廠家身上。這就要求芯片廠商不斷優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝，以達(dá)到降低成本的目的，化解降價(jià)帶給終端企業(yè)的壓力。因此，移動(dòng)終端的小型化和低成本化這兩個(gè)主要的推動(dòng)力將不斷提高射頻芯片的集成度，使得集成多種功能的多頻多模射頻前端RF芯片，將成為今后移動(dòng)終端射頻芯片的主要發(fā)展趨勢(shì)。

靈芯集成作為國(guó)內(nèi)寬帶無(wú)線通信射頻芯片研發(fā)和設(shè)計(jì)的先行者，在成功研制了可應(yīng)用于個(gè)人移動(dòng)信息終端的IEEE802.11abg WLAN芯片、CMMB移動(dòng)電視接收、GPS前端射頻等RF芯片的基礎(chǔ)上，不斷探索和研究無(wú)線通信射頻芯片的發(fā)展趨勢(shì)。率先研制成功了國(guó)內(nèi)首款面向個(gè)人移動(dòng)信息終端的“IEEE 802.11a/b/g+數(shù)字移動(dòng)電視接收多模多頻射頻芯片”。該芯片既符合IEEE 802.11a/b/g標(biāo)準(zhǔn)，可應(yīng)用于寬帶無(wú)線接入和各種終端產(chǎn)品間的無(wú)線互聯(lián)互通，還可以接收多頻移動(dòng)數(shù)字電視(U/S雙波段)，能有效降低個(gè)人移動(dòng)信息終端的成本和體積。在此芯片結(jié)構(gòu)中，經(jīng)過(guò)巧妙構(gòu)思和精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，使兩種不同功能通過(guò)同一個(gè)信號(hào)鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括后面的濾波器也是共用的，僅僅是信號(hào)接收段是分離的，因此在芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)，芯片的面積并不是兩個(gè)不同模塊的簡(jiǎn)單疊加，而是在單一芯片上僅增加了不足十分之一的面積，使得芯片具有極高的性價(jià)比，具有很高的實(shí)用價(jià)值。該產(chǎn)品具有低功耗、低噪聲、高靈敏度、高線性度等多項(xiàng)顯著特點(diǎn)。工作頻段可以覆蓋2.4GHz頻段及5.8GHz頻段，采用2.7V－3.6V供電電壓，具有SPI和VC控制接口，靈敏度為－83dB，功耗電流小于87mA，增益控制范圍90dB，具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。