無線芯片在高集成化中尋找機遇

 

 

連接性是未來電子產(chǎn)品最值得期待的特性，幾乎所有的電子產(chǎn)品消費者都希望能夠通過無線連接與其他設備進行互動，因此，未來每個電子產(chǎn)品都有一個射頻收發(fā)模塊將成為無線芯片最主要的市場推動力，在這樣龐大的市場機遇面前，并不是每個公司都可以分一杯羹，隨著無線技術的成熟，無線市場的競爭遠比以前更為激烈和復雜。

 

集成化趨勢

 

無線半導體市場在早期以手機半導體為主，基帶是最早無線芯片的核心，TI正是以此奠定多年無線半導體老大的地位，隨著基帶技術的成熟和普及，NXP、Skyworks、ADI和MTK等公司的產(chǎn)品與TI在質(zhì)量上不相上下，基帶市場逐漸飽和并形成均勢的格局，而隨著無線網(wǎng)絡和無線連接技術的普及，其他無線標準芯片逐漸成為無線市場的主力，并且催生了一系列新興無線半導體廠商。

 

目前，無線半導體的主要應用領域是便攜消費產(chǎn)品(手機依然是其中最主要的載體)，這就注定要持續(xù)面臨低功耗和低成本要求，與此同時，不同的接入標準也逐漸吸引消費者，因此將不同的標準引入到單一設備，特別是手機中，就成為未來無線半導體技術發(fā)展的主要方向，并由此開始了高集成化在無線半導體技術中的關鍵角色。

 

博通(Broadcomm)公司是倡導無線芯片高集成化的主力軍之一，作為一家以通信技術起家的Fabless公司，博通公司大中華區(qū)總經(jīng)理梁宜認為，未來無線市場將是以高集成度取勝的領域，對于博通來說，意味著需要將多種無線技術集成在一顆芯片上，并且在每個技術上都需要保持技術優(yōu)勢才能取得競爭的勝利，因此企業(yè)在集成化技術上的實力和全面技術發(fā)展優(yōu)勢將是未來無線半導體企業(yè)發(fā)展的核心競爭力。如果按博通公司的業(yè)務劃分，無線和手機應用已經(jīng)占據(jù)公司1/3以上的市場份額，梁宜認為，博通產(chǎn)品在市場上取勝的關鍵之一就是博通一直在IC設計的集成度上優(yōu)勢明顯。

 

博通公司認為無線半導體未來一個重要的需求是Mobile與Wireless技術的整合，特別是將Wi-Fi、Bluetooth、GPS、 FM等多種無線技術整合到盡可能少的芯片中，為單一設備提供多種連接方式將廣受市場的歡迎。由于多種無線技術工作在相近的頻段，并且射頻電路有許多相似之處，這就為集成提供了更多的可能性。與博通持相同觀點的還包括另外兩家領先的無線半導體廠商，CSR和Atheros。

 

Atheros公司是以標準CMOS工藝設計無線射頻芯片為主，并且在高性能和低功耗結(jié)合角度取得很大成功。該公司GPS業(yè)務拓展總監(jiān) James Horng肯定地認為，未來通信半導體產(chǎn)品如果不能做成單芯片，將缺乏足夠的成本競爭力，在未來五年內(nèi)，Bluetooth+Wi-Fi+GPS將成為絕大多數(shù)可連接無線設備的標準配置，至少從封裝成本來看，單芯片與多芯片相比就有了足夠的成本優(yōu)勢，更何況還能降低功耗、縮減體積。

 

依靠藍牙技術上的優(yōu)勢發(fā)展起來的CSR公司則在應用角度更為貼近市場需求，該公司中國區(qū)總經(jīng)理吳松如將無線集成技術的范圍延伸到更多技術，他認為NFC(近距離通信)和FM調(diào)頻收發(fā)技術同樣將會在未來的個人電子設備中與其他無線技術集成到一起。隨著智能交通的發(fā)展，個人NFC特別是無源NFC技術將會在便攜電子產(chǎn)品(比如手機)中獲得廣闊的應用前景，毫無疑問，如果能將NFC和其他無線技術融合在一起，將是個極有競爭力的產(chǎn)品。

 

雖然在市場上，這幾家公司彼此存在許多競爭領域，但對于無線技術相近的看法正是幾家公司取得成功的原因之一。博通最初主攻網(wǎng)絡通信，CSR則是藍牙起家，Wi-Fi是Atheros成功的基礎，三家公司在技術上各有擅長，不過都強調(diào)出色的射頻設計是決定產(chǎn)品性能的關鍵。隨著無線技術的發(fā)展，三家公司已經(jīng)步調(diào)一致地將未來維系在Bluetooth+Wi-Fi+GPS為基礎的無線半導體單芯片集成產(chǎn)品領域。另一個相同的地方是，三家公司都認為 GPS技術若要取得大范圍應用，未來必須將芯片成本降低到1美元以下。

 

面臨的問題

 

集成化作為未來無線半導體的趨勢，意味著要將更多的無線技術集成到同一顆芯片中，這不僅對IC設計能力提出挑戰(zhàn)，同時面臨很多其他的問題。

 

博通公司的梁宜認為，無線技術的集成面臨最大的問題并不是如何把這些電路集成到一顆芯片上，而是在于集成之后如何工作，這其中抗干擾能力是面臨的最大挑戰(zhàn)。特別是在集成度不斷增加之后，確保不同標準技術在工作時的相對獨立和減少其他技術對其的干擾就成為一個亟待解決的問題。如果不能有效解決不同電路之間的干擾問題，那么集成就失去了應有的意義。

 

CSR公司的吳松如談到這個問題時認為，集成之后的一個重點問題是射頻和天線，特別是不同無線技術雖然射頻端電路有很多相似的地方，但在天線部分還存在很多不同，比如藍牙技術的天線短但是要求功率較大，而FM技術的天線則要求環(huán)形長天線，這就造成即使芯片可以集成多功能但天線將成為未來設計的制約因素。

 

Atheros公司的Horng則把無線集成技術未來的瓶頸定位在射頻設計上，隨著集成度的提高和制程的進步，無線半導體留給模擬部分的面積越來越緊湊，65nm工藝對射頻設計而言并沒有什么優(yōu)勢，因為數(shù)字技術可以輕易縮小，模擬部分則面臨很多困難，這也是65nm射頻產(chǎn)品效率不高的主要問題。

 

除了這些技術上亟待解決的問題之外，無線半導體的集成還面臨許多應用上的困惑。博通公司梁宜就明確指出，無線半導體雖然集成是大趨勢，但如何規(guī)劃集成技術的產(chǎn)品路線圖有很大的學問，必須充分考慮到市場的需求和實際設計特別是產(chǎn)品設計的定位，否則，一味追求高集成度而融合更多無線技術可能適得其反。

 

誠然，在單芯片中集成更多的無線技術可以降低總體成本，但集成技術越多意味著設計面臨的挑戰(zhàn)越大，其成本比少集成一兩種技術還是要高一點的，因此集成也需要滿足成本和功能之間的平衡。另外，由于集成之后面臨著共用射頻電路的問題，因此集成在一顆芯片上的多種無線技術必然不能同時應用，這就促使經(jīng)常或者偶爾需要同時開啟的業(yè)務必須盡可能保持在不同的芯片之上;而且還必須解決多種技術同時應用的干擾問題，這要求在芯片設計時必須合理考慮不同標準之間的抗干擾條件的不同。上述這些問題意味著，即使集成更多無線技術是未來無線芯片發(fā)展的最主要趨勢，但集成不是簡單地將無限多的技術統(tǒng)統(tǒng)扔進一顆芯片，依然要在性能、成本和功耗等前提下實現(xiàn)有效地多種標準集成。