?? 手機芯片占手機總成本的50%以上,其中,基帶芯片" title="基帶芯片">基帶芯片是手機中最核心的部分,也是技術(shù)含量最高的部分,縱觀2G/2.5G/EDGE/3G手機基帶" title="手機基帶">手機基帶芯片的發(fā)展歷史,速度更快、處理能力更強、功耗更低成為主線。同時,在發(fā)展過程中,形成了DSP+ARM的較為固定的芯片架構(gòu)。目前,集成成為手機基帶芯片最大的趨勢,無論是數(shù)字基帶與模擬基帶" title="模擬基帶">模擬基帶的集成,還是基帶芯片和射頻芯片的集成,再或是基帶芯片與應(yīng)用處理器" title="應(yīng)用處理器">應(yīng)用處理器的集成,雖然集成的方向有所不同,但是集成一直在推動著手機基帶芯片的前行。
??? 更快更強是主旋律
區(qū)分2G/2.5G/EDGE/3G等不同通信時代的最根本標(biāo)準(zhǔn)是什么?
“第一代移動通信" title="移動通信">移動通信與第二代移動通信的區(qū)別是模擬和數(shù)字的區(qū)別,第二代移動通信實現(xiàn)了數(shù)字通信,使得話音質(zhì)量達到了有線電話的質(zhì)量。而2.5代移動通信在保證通話質(zhì)量的前提下,出現(xiàn)了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),例如彩信、彩鈴、上網(wǎng)等。雖然到目前為止,全球3G運營商都在摸索提供什么樣的服務(wù),但是毫無疑問,對3G來講,最值得期待的就是高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。實現(xiàn)這一業(yè)務(wù)需要手機基帶芯片的數(shù)據(jù)數(shù)率更高、處理能力更強、穩(wěn)定性更好、功耗更低,而這些其實也是IC產(chǎn)業(yè)不斷遵循的發(fā)展方向?!闭褂嵧ㄐ殴究偛弥頃r光在接受《中國電子報》記者采訪時給出了自己的判斷。
同為業(yè)內(nèi)佼佼者的T3G公司業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)牟立在接受《中國電子報》記者采訪時打了一個比喻。他說:“第三代移動通信和第二代移動通信的區(qū)別從應(yīng)用上來講就是前者提供了大量的新應(yīng)用,這源于其數(shù)據(jù)速率的提升。這就好比馬路寬了以后可以跑更多的車,而且可以以不同的方式行駛,而以往可能只能一輛一輛地通過。標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用一起推動手機芯片包括基帶芯片架構(gòu)的改變,要求計算能力更強,運算頻率更快,功耗更低。新的系統(tǒng)架構(gòu)和芯片架構(gòu)對產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出更高的要求。”
實際上,2G應(yīng)用主要集中在中低端產(chǎn)品中,能實現(xiàn)基本功能,芯片的發(fā)展趨勢是低成本。3G的應(yīng)用主要集中在高端產(chǎn)品,因為3G的最大特點是網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的提高,因此能夠提供郵件收發(fā)、視頻下載等應(yīng)用,芯片的發(fā)展方向主要是高性能,而成本并不是最重要的。2.5G和2.75G的重點則集中在中端功能型手機中。
??? DSP+ARM架構(gòu)尚難動搖
在手機基帶芯片的發(fā)展歷程中,最初主要采用通用架構(gòu)完成計算和處理工作,DSP成為最重要的選擇。而隨著多媒體等更多應(yīng)用的興起,單獨的DSP開始顯得勉為其難。正如賽迪顧問分析師岳婷對《中國電子報》記者所說的那樣:“我認(rèn)為應(yīng)用處理器和協(xié)處理器在手機中的應(yīng)用是手機發(fā)展過程中是一個關(guān)鍵的時間點,正因為它們的引入,才能擴展了手機的功能?!盌SP+ARM的架構(gòu)逐漸成為手機基帶芯片市場的主流架構(gòu)。
WINTEL聯(lián)盟(Windows+Intel)并非一個真正的聯(lián)盟組織,但是天然的互補性使得其成為當(dāng)今PC領(lǐng)域最為強大的勢力。而在手機基帶芯片領(lǐng)域,DSP+ARM的架構(gòu)可望達到這樣的高度。
當(dāng)被問及DSP+ARM的架構(gòu)近期內(nèi)在手機基帶芯片領(lǐng)域會不會有所改變時,牟立認(rèn)為這根本不是一個值得擔(dān)心的問題。因為目前DSP+ARM的架構(gòu)被業(yè)內(nèi)最廣泛采用,“存在即是合理”,這就像WINTEL聯(lián)盟,不是說變就變的。
不過,不變中也孕育著變化。雖然采用ARM被廣泛認(rèn)同,但是各個廠商使用的DSP則有所不同。而隨著多媒體等應(yīng)用需求的增長,一個DSP加一個ARM的架構(gòu)越來越不能滿足需求。因此,“變化在于采用ARM加幾個DSP或者是DSP加幾個ARM,當(dāng)然,DSP+ARM的單芯片發(fā)展值得關(guān)注。”牟立總結(jié)說。
同時,各個公司采用ARM核的速度和數(shù)量也在提高。德州儀器在2004年第一季度發(fā)布第一個采用ARM 11的應(yīng)用處理器。這個以嵌入式應(yīng)用處理器為中心的設(shè)計架構(gòu),與德州儀器此前以DSP(或基頻)為中心有所不同。德州儀器已經(jīng)推出了采用DSP+ARM 7作為基帶處理器,采用ARM 11作為應(yīng)用處理器的OMAP平臺并取得了良好的效果。
國內(nèi)廠商也在遵循類似的發(fā)展道路。重郵信科公司副總經(jīng)理鄭建宏對《中國電子報》記者表示,公司未來的基帶芯片將采用多核架構(gòu),也就是多個DSP加多個ARM核的結(jié)構(gòu),來滿足多媒體等更高數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。最近公司與智多微電子公司的合作將加速這一進程。
從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度來講,目前尚沒有一家公司強大到可以通吃的地步,也就是說,產(chǎn)業(yè)處于分工合作的階段,拋開ARM核心來單干并不是未來的發(fā)展趨勢。因此,時光認(rèn)為:“DSP+ARM構(gòu)架將長期存在下去。”
就目前而言,iSuppli公司手機分析師王陽在接受《中國電子報》記者采訪時表示,DSP主要完成基帶功能,用兩個ARM核中的一個輔助完成基帶功能,另一個ARM核專門應(yīng)付多媒體或者GPS這樣的特定應(yīng)用是主要的方向。
??? 集成集成再集成
手機芯片集成度的不斷提高是推動手機終端不斷向前發(fā)展的重要力量。作為手機芯片中最核心的部分,基帶芯片的集成在不斷的演進過程之中。時光甚至將模擬基帶與數(shù)字基帶部分的集成視為手機基帶芯片發(fā)展史上具有“里程碑意義”的事件。
目前的主流是將射頻收發(fā)器(小信號部分)集成到手機基帶中,未來射頻前端也有可能集成到手機基帶里。德州儀器、英飛凌和高通是最主要的推動者。德州儀器依靠獨創(chuàng)的DRP射頻技術(shù),后兩者依靠的是CMOS RF技術(shù)。
隨著數(shù)字射頻技術(shù)的發(fā)展,射頻部分被越來越多地集成到數(shù)字基帶部分,電源管理則被更多地集成到模擬基帶部分,而隨著模擬基帶和數(shù)字基帶的集成越來越成為必然的趨勢,射頻可能最終將被完全集成到手機基帶芯片中。不過,王陽認(rèn)為,集成在節(jié)省成本和設(shè)計復(fù)雜度增加之間要找到平衡。
應(yīng)用處理器的出現(xiàn)給手機基帶芯片帶來的既是挑戰(zhàn)也是機遇。對于未來手機發(fā)展將以基帶芯片還是以應(yīng)用處理器為中心主流廠商之間存在不同的意見,因此,集成的方式也有所不同。
德州儀器、英飛凌等廠商將基帶和射頻部分集成在一起,對于中高端應(yīng)用則加上應(yīng)用處理器。對于低成本和超低價手機來說,基帶和射頻的集成可以降低成本并降低手機設(shè)計的難度。射頻技術(shù)數(shù)一數(shù)二的英飛凌依靠超低價手機的單芯片解決方案一舉翻身就是很好的例子。國內(nèi)手機芯片的領(lǐng)軍企業(yè)展訊通信則采用將基帶芯片和多媒體功能結(jié)合在一起的方法,公司認(rèn)為現(xiàn)階段集成射頻會帶來工藝上的難度,集成射頻對于穩(wěn)定性的要求會更高,對于降低成本的作用還不是很明顯。
盡管如此,正像摩爾定律指出的那樣,手機基帶芯片的高度集成毫無疑問將是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。
??? 相關(guān)鏈接
??? 手機基帶芯片組成
基帶部分可分為五個子塊:CPU處理器、信道編碼器、數(shù)字信號處理器、調(diào)制解調(diào)器和接口模塊。
CPU處理器對整個移動臺進行控制和管理,包括定時控制、數(shù)字系統(tǒng)控制、射頻控制、省電控制和人機接口控制等。若采用跳頻,還應(yīng)包括對跳頻的控制。同時,CPU處理器完成GSM終端所有的軟件功能,即GSM通信協(xié)議的layer1(物理層)、layer2(數(shù)據(jù)鏈路層)、layer3(網(wǎng)絡(luò)層)、MMI(人-機接口)和應(yīng)用層軟件。
信道編碼器主要完成業(yè)務(wù)信息和控制信息的信道編碼、加密等,其中信道編碼包括卷積編碼、FIRE碼、奇偶校驗碼、交織、突發(fā)脈沖格式化。
??? 數(shù)字信號處理器主要完成采用Viterbi算法的信道均衡和基于規(guī)則脈沖激勵—長期預(yù)測技術(shù)(RPE-LPC)的語音編碼/解碼。
調(diào)制/解調(diào)器主要完成GSM系統(tǒng)所要求的高斯最小移頻鍵控(GMSK)調(diào)制/解調(diào)方式。
接口部分包括模擬接口、數(shù)字接口以及人機接口三個子塊:
??? (1)模擬接口包括:語音輸入/輸出接口;射頻控制接口。
??? (2)輔助接口:電池電量、電池溫度等模擬量的采集。
(3)數(shù)字接口包括:系統(tǒng)接口;SIM卡接口;測試接口;EEPROM接口;存儲器接口:ROM接口主要用來連接存儲程序的存儲器FLASH ROM,在FLASH ROM中通常存儲layer1,2,3、MMI和應(yīng)用層的程序。RAM接口主要用來連接存貯暫存數(shù)據(jù)的靜態(tài)RAM(SRAM)。
(4)人機接口包括:顯示器接口;鍵盤/背光接口。
