先进无线手机的集成策略
介绍
过去十年,无线电话设计工程师利用不断提高的组件技术,将越来越多功能集成至精巧、轻薄又低成本的无线手机;总体而言,他们会根据适合某些特定功能的半导体技术来制定他们的集成策略。高性能BiCMOS、硅锗和镓砷已成为无线电的标准制程技术,模拟特性良好的高电压晶圆制程也为模拟和电源管理领域所采用,高密度逻辑和特殊内存技术则被用于数据处理功能。
过去十年,无线电话设计工程师利用不断提高的组件技术,将越来越多功能集成至精巧、轻薄又低成本的无线手机;总体而言,他们会根据适合某些特定功能的半导体技术来制定他们的集成策略。高性能BiCMOS、硅锗和镓砷已成为无线电的标准制程技术,模拟特性良好的高电压晶圆制程也为模拟和电源管理领域所采用,高密度逻辑和特殊内存技术则被用于数据处理功能。1990年代,虽有部份手机提供模拟 (AMPS) 和数字调变支持,但绝大多数产品都是使用800-900 MHz附近的单一频带,因此这种技术导向策略还可以满足无线设计工程师的需求。到了90年代末期,双频手机已变得很普通,多模手机也开始出现,这种手机可以支持一种以上的多任务存取技术。蓝牙、全球定位系统、无线局域网络和多模无线功能的集成已成为当前主要挑战,由于必须支持的空中传输接口 (air interfaces) 大幅增加,复杂性又跟着升高,利用这些技术发展的应用也对于高性能数据处理有了新的要求。
随着无线手机朝向多媒体通信装置不断演进,OEM厂商是否能依赖半导体集成技术,发展功能规格独特的各种产品？技术导向策略能否带领我们迈进真正的系统单芯片无线手机新时代？本文将探讨这些问题,我们会讨论技术导向集成 (technology-based integration) 的限制,并介绍目前可供使用的另一种替代策略-功能导向集成 (function-based integration)。
技术导向集成
今天的无线手机都包含高性能无线电路,以便处理来自不同频带的无线电信号,包括GSM使用的800 MHz 频带以及蓝牙和无线局域网络的2.4 GHz ISM 频带。手机的电源管理必须提供远超过电池电压的高电压支持,避免充电过程可能造成的损害。手机还需要模拟电路,负责提供高品质音频信道以及射频信号的模拟／数字以及数字／模拟转换。极高性能的逻辑和高密度内存也不可或缺,这样才能处理基带信号、执行通信协议和支持使用者应用,例如游戏、视频、音乐和定位服务。
今天的无线手机都包含高性能无线电路,以便处理来自不同频带的无线电信号,包括GSM使用的800 MHz 频带以及蓝牙和无线局域网络的2.4 GHz ISM 频带。手机的电源管理必须提供远超过电池电压的高电压支持,避免充电过程可能造成的损害。手机还需要模拟电路,负责提供高品质音频信道以及射频信号的模拟／数字以及数字／模拟转换。极高性能的逻辑和高密度内存也不可或缺,这样才能处理基带信号、执行通信协议和支持使用者应用,例如游戏、视频、音乐和定位服务。
今天的无线手机都包含高性能无线电路,以便处理来自不同频带的无线电信号,包括GSM使用的800 MHz 频带以及蓝牙和无线局域网络的2.4 GHz ISM 频带。手机的电源管理必须提供远超过电池电压的高电压支持,避免充电过程可能造成的损害。手机还需要模拟电路,负责提供高品质音频信道以及射频信号的模拟／数字以及数字／模拟转换。极高性能的逻辑和高密度内存也不可或缺,这样才能处理基带信号、执行通信协议和支持使用者应用,例如游戏、视频、音乐和定位服务。
就晶圆制程而言,最直接的方法或许是把制程技术相近的电路集成至相同组件。明显的,这种方式将会得到多颗组件,包括采用硅锗制程的射频接口组件,负责提供多频带和多模无线电功能;采用模拟CMOS制程的模拟／电源管理组件,负责提供整个系统的模拟和电源管理支持;以及一颗大型逻辑组件,负责满足整个系统的处理器,逻辑、甚至是内存需求。
