超低成本手機形成兩派系,數位射頻與類比射頻共舞

本文轉載自國際電子商情網站:超低成本手机形成两派系,数字射频与模拟射频共舞

超低成本手機形成兩派系,數字射頻與模擬射頻共舞

上網時間:2006 年 03 月 01 日

近年來業界對超低成本手機(ULC)熱炒,雖然最初是由 GSM 聯盟提出的零售價格低於 40 美元,為開發新興市場而打造的手機,主要特點是僅包括通話和 SMS 等簡單功能,且採用黑白螢幕。但隨後其定義又不斷變化,功能開始提升,並且已不只是針對新興市場,同時在發達國家也會被推廣。「在手機普及率較高的國家,運營商可能也會選擇 ULC 手機,在特定情況下免費發放或作為獎品贈送。」飛利浦半導體移動及個人業務部業務開發副總裁 Tonvan Kampen 說道。

隨著對超低價手機定義的不斷變化,對超低價手機的性能要求也在變化,ADI 射頻和無線系統業務部業務開發總監 Doug Grant 指出:「事實上,那種採用黑白螢幕、僅有語音通信功能的手機,現在就可以以 20 ~ 22 美元的 BOM 成本生產出來。但是,在那些正在對手機進行更新換代的國家,用戶不會接受這種手機,發達國家的用戶肯定也不會接受。在發達國家,最低要求是手機具有彩色螢幕。運營商還希望入門級手機能透過鈴音下載等特點來提供額外的收入來源,因此這些正成為低價手機需要具備的功能。」

因此,超低價手機除了迎合未來幾年近 10 億部手機規模的新興市場外,還迎合了發達國家成熟市場的需求,此類市場成為半導體廠商競相追逐的目標,主要半導體廠商均表示推出 ULC 方案,但是實現技術卻相差甚遠,主要分為兩大派系:一類是基於數位射頻的單晶片方案,德州儀器英飛凌等公司屬於此類廠商;另一類是仍基於類比射頻技術,但是他們或者在系統模組上進行了改變,或者採用了 SiP 等技術,使得最終元器件數量仍大大減小,ADI飛利浦半導體等廠商則屬於這一陣營。雙方在性能、成本、尺寸以及可制造性等方面展開了激烈的爭論。

單晶片方案代表未來趨勢

「雖然其它公司的整合類比 RF 解決方案可以帶來一些系統好處,但創建數位解決方案是至關重要的,它可以全面獲得晶片整合帶來的好處包括成本、功率、以及縮小電路板面積。」TI 中國無線終端業務部市場與應用總監宋國璋表示。他還指出,數位 RF 的另一個好處是它為未來更多無線介面的單晶片解決方案舖平道路,比如未來可能實現單晶片 3G 手機,它代表著未來趨勢。

通過採用數位射頻處理器(DRP)技術,TI 將手機中的數位基頻、SRAM、邏輯器件、RFIC、電源管理以及類比功能等整合到一顆單一的晶片上,稱為「LoCosto」。基於這種單晶片的 GSM/GPRS 手機可以實現非常低的成本,「它可以使功耗、電路板面積和晶片面積減少大約 50%,從而可以使每部低價手機的 eBOM 低於 15 美元。我們希望這種超低成本手機的市場售價低於 30 美元。」他說道,「TI 已制定進一步降低系統成本的路線圖,決心繼續壓低手機整體成本。」

他強調,TI 的 DRP 技術是通過市場認証的成熟技術,並首先在 TI 的藍芽產品中採用,現在用於手機的 DRP 技術應該說是第三代 DRP 技術,所以用戶可以放心使用。「去年 8 月 8 日我們使用基於 TI 單晶片方案的手機進行了從印度到歐洲的實際通話,因此已在實際網絡中驗証是可行的方案。「諾基亞是第一個採用 TI 單晶片解決方案的客戶,TCL摩托羅拉等公司也已公開表示採用 TI 的單晶片方案。今年可以看到採用 LoCosto 晶片的手機面市。該晶片採用 90 奈米製程,今年將轉向 65 奈米製程。

同樣採用數位射頻技術,英飛凌也於去年中推出 ULC 手機方案。英飛凌 Feature phone 業務部副總裁 Clemens Jargon 指出:「英飛凌單晶片 ULC 手機的特點是整合度高,特別是比較容易開發和生產。」他認為,手機功能應減少到只有通話和 SMS 等功能的最少程度,進一步降低手機價格,滿足發達市場的普通用戶和新興市場需求。「目前手機的平均生產成本是 35 美元,應該把它降低一半左右,降至 20 美元以下。」他說道。

英飛凌的單晶片 ULC 解決方案能為 OEM 提供快速的上市時間。「它允許客戶在項目啟動後,四到六個月之內就能進入市場,並且客戶可以在機械設計、外形和感覺及總體手機外觀方面對其進行定制。」Jargon 表示。

此外,該 ULC 平台採用了可製造設計(DFM),使得廠商在生產手機時採用低成本製程。目前,一個具有 SMS 功能的簡單 GSM 手機需要大約 150 到 200 個電子元件。採用英飛凌的 ULC 平台之後,該數目可以降至 100 個以下,元件數量減少和布局復雜性下降之後,廠商就能夠採用低價的四層 PCB 技術。而且,ULC 手機所需的所有電子元件都完全布署在電路板的一面,過去則是安裝在電路板的兩面,因此在裝配過程中不必再把電路板翻過來。另外,英飛凌的方案使得手機制造流程末端進行的校準測試時間從 60 秒減少到 1 秒。這些功能助 OEM 能採用更低的製程、大大節省了生產時間和成本。

優化系統分區,發揮類比射頻的功效

對於只有單晶片才能降低成本的說法,另一派針鋒相對地進行了反駁。ADI 的 Grant 指出:「有些廠商集成全部精力在生產『單晶片』解決方案,認為這就是市場需要的東西。但是,我們看到的所有『單晶片』解決方案都需要額外的晶片才能組成一部手機。具體而言,都需要外部記憶體(Flash memory 和/或 SRAM);都需要一個單獨的功率放大器;都需要一個外部功率管理 IC(而且有些還需要把音頻功能包含在功率 IC 之中)。這些晶片組通常都降低了射頻性能,因而他們稱低端市場不需要較高的射頻性能。」

ADI 採取了不同的方式。他們把基頻數位、類比、音頻和功率管理功能集成到一個器件(AD6720)上面,並採用了一個外部射頻收發器 IC。「我們解決方案中的總體 IC 數量與『單晶片』方式相同(一個電路板上有 4 個器件),包含無源器件在內的總體元件數量也大概相同(不到 100 個)。」但是,他認為 ADI 的解決方案與其它方案相比具有兩個優點。

「首先,我們的解決方案可以利用同樣的晶片組滿足一系列低階手機的需要。例如,可以容易地從黑白螢幕變成彩色螢幕。如果要增加下載鈴音的功能,只需要進行簡單的軟件變化。因此,手機制造商可以利用同樣的平台,開發出適合新興市場以及成熟市場的入門級手機,從而節省開發時間和成本。」他強調說:「我們幫助 OEM 開發參考平台,選擇最具競爭力的外圍器件(包括記憶體、 PA、顯示幕等等),並規劃我們的系統開發,以使制造成本最低(例如使所需的校準調整數量降至最低)。」

「其次,我們的分區方式充分利用了 Othello-G(AD6548)高性能收發器 RFIC 的優點,因此射頻性能非常好。這對於發展中市場非常重要,這些地區的覆蓋范圍可能受到基站數量的限制。在這些市場,犧牲射頻靈敏性是完全不可接受的,得過大獎的 Othello-G 具有很高的靈敏度,在實際手機設計中達到了 -110dBm 比通過 GCF 測試所需的水平整整高了 5dB。」他稱。

同樣,飛利浦半導體也表示他們通過完整的邏輯系統劃分方法,能夠提供一個比「單晶片」解決方案更具整合性的、更具競爭力的並且更低成本的解決方案。此外,飛利浦還採用了其它一些方法來降低成本。Tonvan Kampen 稱其 ULC 系統解決方案 Nexperia 5130 採用了最合適的儲存尺寸和先進的封裝技術來進一步降低成本。「5130 能在簡單的語音電話中大幅減少昂貴的內存成本,同時通過採用先進的 SiP 技術,飛利浦能整合更多的外設(濾波器、電容器等)來實現射頻的優化從而降低成本。利用無源器件整合能把器件的數量總數減小 50%。」他稱。

除低成本 IC 解決方案外,手機生產商還希望晶片廠商提供靈活的解決方案。他們希望推出與競爭對手不同的產品,他們的客戶也希望能有更多的選擇。因此,靈活的解決方案很重要,手機應能根據需求增加新的功能、處理能力或存儲容量。「飛利浦在通過硬體劃分來實現最低成本的同時保持了設計的靈活性,我們的 ULC 方案可以很便捷地對多和弦、FM 收音等性能進行整合。」Kammpen 表示。

ULC 的定義正在不斷的變化,新的應用和功能漸漸成為不可缺的需要被整合進來,但價格還會更低。「目前市場上手機的最低售價為 40 美元。飛利浦通過開發不超過 5 美元的系統解決方案(包含手機所需的所有硬件、軟件和外設),能幫助 ODM/OEM 及運營商客戶大幅削減成本,從而為消費者提供售價低於 20 美元的手機。」他說,這也代表了對 ULC 手機價格的最新定義。

作者:孫昌旭

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