CDMA芯片供应商转向提供整套解决方案

上网时间: 2000年10月01日? 我来评论 【字号: ? ?小】

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制造CDMA手机的障碍正在陆续消失。主要的IC供应商开始向新一代半导体技术转移。他们在芯片上嵌入大量混合功能,提高DSP能力,并且与主要的RF IC开发商和设计公司建立新型伙伴关系,简化手机的开发过程。

据美国Qualcomm(高通)公司 CDMA 技术产品部副总裁Luis Pineda说,半导体供应商所做的一切工作,无非是向OEM制造商提供完整的从扬声器/麦克风到天线的CDMA解决方案。任何人都不会放过这个潜力巨大的市场。去年,中国电信的竞争对手中国联通宣布,到2003年,他们将建设一个容量达5,000万门,用户数为3,000万门的CDMA网络。

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许多国家都在做类似的尝试。难怪摩根士丹利公司的分析家说,全球IS-95 CDMA手机的出货量将从1999年的4,800万部上升到2003年的超过2.65亿部。

手机仅仅代表部分CDMA 市场。象AirPrime这样的公司正在使用LSI Logic 的CDMA基带处理器制造调制解调器卡,以便为各式各样的手持设备提供Internet访问功能。

在诱人前景的驱动下,不仅高通公司,而且领有其许可证的LSI Logic公司、PrairieComm公司,以及最近被 Intel收购的DSP Communications公司,都纷纷介入CDMA行业。

最近,三星电子和日立半导体美国分公司宣布准备开发CDMA芯片。据说飞利浦半导体正在与高通公司谈判,以便更新VLSI公司所拥有的CDMA许可证。飞利浦半导体准备收购VLSI公司。

聚焦模拟领域

自去年开始,主要的芯片供应商从生产纯粹的数字CMOS 设备转移到在芯片上集成更多模拟基带功能。去年9月,高通公司开始交付MSM3100样品,它是高通公司采用混合CMOS技术的第一种集成有模拟内核的CDMA芯片。

“我们所做的就是将语音编解码器、PLL、D/A和A/D转换器等外围电路集成在一块芯片上。”高通公司的Pineda说。领有高通CDMA技术许可证的公司正在沿用类似的策略。“我们在混合信号 IP方面作了大量的投资。”LSI无线产品部市场主管Greg Helton说。

同时, CDMA IC 设计人员正在设法加强基带芯片的处理能力。越来越明显的语音、数据和视频融合趋势对手机的计算需求提出更高要求。据说今年晚些时候,LSI将推出一种新的CDMA基带处理器。该公司目前的 CDMA基带处理器集成了一片基于ARM7TDMI内核的CPU和两片OAKDSP内核的DSP,以支持新一代手机上越来越多的数据、语音和多媒体处理功能。

“今天,实现调制解调器功能,每秒百万条指令(MIPS)的要求非常重要。 因此,软件设计就成为一个真正的问题。” Helton 说,“由一个DSP负责实时操作处理,另一个DSP负责应用程序和有关语音算法的处理,这样会更好一些,而不能强迫拼凑一些不兼容的芯片。”

芯片增加更多DSP功能为新兴应用带来巨大的商机。上个月,高通公司推出了 MSM3300,这是该公司第一个具有多媒体功能的CDMA方案,它基于原来的MSM3100芯片组结构。新的芯片组及其支持软件增加了GPS 定位能力和嵌入式Bluetooth基带处理器,并且支持娱乐应用程序,如 MP3播放器软件和MIDI 多媒体软件。

Pineda 指出:“以前,OEM需要采用外部DSP实现这些应用。”但是如果下一代无线系统所需要的处理功能继续攀升,IC设计人员不得不在多个DSP系统中寻找更有效的方法进行任务的相互联系和调度。

最近,朗讯科技贝尔实验室的工程师在这个领域取得进展。该公司宣布采用高速连续缓存、分类转移总线以及光纤互连技术开发高性能DSP平台。这个平台允许多个 DSP内核在单个芯片上共享通信和内存资源。

设计人员在为客户定制的多DSP芯片编写软件时会面临挑战,被称为Daytona的引擎有望克服这些挑战。专为这种引擎开发的工具箱允许设计人员基于不同的元器件组合设计多DSP系统。

今年2月在旧金山召开的国际固态电路研讨会上,朗讯公司向人们展示了采用这种技术的原型产品。这个原型将四片100MHz的DSP连在一起,通过一个控制器对每个DSP的数据流进行管理。一个共享内存和一个I/O控制器控制芯片内和芯片外的数据流。

通过共享通信和内存资源,设计者可把系统当作单一的处理器,从而简化程序开发。连续高速缓存总线保证设计遵循已知的延迟限制并且满足实时任务的需要。共享内存模式减少了成本和功耗。

“许多集成了多个DSP的IC是为特定应用而开发的。”贝尔实验室DSP和VLSI系统研究部主任Bryan Ackland 说,“因此你现在做的就是,在每次设计新芯片时,创建一种基础的体系结构设计。我们所做的就是为DSP的连结‘创造’一个框架。尽管你可以改变单个元器件,但其内在框架保持不变,软件框架也大致一样。这样,你就可以获得更多的基于系统级结构的可重用性。”

RF设计的窘境

毫无疑问,从集成的角度看,CDMA IC供应商所面临的最大困难来自RF领域。一些供应商预言,仍然需要很多年才能在CMOS里面实现RF功能。为了推出他们的产品以及给OEM商提供一个更全面的解决方案,一些 CDMA IC供应商开始与主要的RFIC制造商建立伙伴关系。今年2月,高通公司宣布与世界上最大的砷化镓异质结二极管RFIC供应商RF Micro Devices 签约,以便为 CDMA手机提供功率放大器。

联盟后的第一个产品是PA3100 PA模块,连同高通公司现有的RFT3100 传输芯片,共同组成符合IS-95B标准的无线传输解决方案。

高通公司可提供一揽子CDMA 解决方案,它们包括功率放大器、MSM3100移动基站调制解调器基带处理芯片、FT3100/RFR3100 接收芯片以及PM1000 功率管理芯片。PA3100 系列最初将有3个版本:824/849MHz蜂窝频段的PA3100-2;1,850/1,910MHz PCS频段的PA3100-3及1,750/1,780 MHz PCS频段的PA3100-3K。

在使用一节锂离子电池的手机中,PCS 型CDMA制式的PA3100 模块输出功率为28dBm, 线性增益为25dB,线性效率为33%。蜂窝型CDMA制式的PA3100 模块线性输出功率为28dBm,线性效率为34%,而在AMPS制式下有50%的线性效率。该产品将在第二季度推出样品,第三季度供应成品。

转嫁设计风险

元器件集成充满挑战,设计出符合工业标准的手机也需要独特的技术。一些半导体制造商正试图简化设计过程,并且采取与无线设计服务公司结成联盟的OEM策略。即通过提供印刷电路板和软件定制服务,将风险转嫁给OEM,并且缩短产品上市时间。

一个典型的案例就是,最近LSI与丹麦的RTX电信公司达成一项协议。后者专为无线通讯系统提供一揽子设计服务。RTX 将采用LSI的单片CDMA基带处理器,开发一揽子符合IS-95的解决方案,并且提供CDG批准的合同服务。该项设计将基于大量通用RF器件。

“通常,手机设计从创意到制造需要一年的时间。”Helton 说,“这种OEM方式将为客户显著地减少设计周期。”

与此同时, OEM也在寻找能够同时减少手机外形尺寸、成本和功率耗散的方法,一个成熟的方法就是提高无源器件的集成度。现在,无源器件约占蜂窝电话面板空间的80%,有时多达90%以上。由于手机需要支持多种频段和多种制式,并且又要在有限的空间内容纳更多的功能。因此,这些问题在RF 集成时都要加以权衡。

据说诺基亚公司1998年所设计的手机,在RF部分中,无源器件占元器件总量的90%;电路板空间的85%;以及总成本的70% 。1999年,摩托罗拉公司制造的iDENi1000电话,其RF/IF部分占手机总面积的23%,及系统元器件的62% 。

“将分立无源器件集成起来,而又不损它的性能,是相当困难的。” 美国加州Intarsia 公司的业务经理Deepak Kulkarni说。该公司采用薄膜技术、芯片级封装及大面板制造技术集成无线RF和便携式产品所需要的无源器件。Intarsia 允许OEM在极小的产品外形里自己定义特征模型和元器件库。

向3G过渡

与此同时,CDMA IC供应商已经为第3代手机准备硅解决方案。Forward Concepts公司预测,手机市场将从2001年的15亿美元猛增到2005的92亿美元。今年早些时候,高通公司推出了第一个移动基站调制解调器芯片MSM5000的样品及其系统软件。由于第一个 CDMA 1x 多路载波解决方案与ITUT的3G标准兼容,新的芯片组允许制造商设计下一代产品,并且可提供更长的待机时间和更高的数据率。为使产品的过渡尽可能没有麻烦,MSM5000与早期的MSM3000芯片组在结构和引脚上是兼容的。

新的芯片组支持双向153.6Kb/s的数据速率,比ITUT要求的144Kb/s快得多。例如,800Hz前向功率控制和新的调制及编码方案特性使得其整体性能是IS-95A 和 IS-95B系统的2倍。该公司的资料表明,被称为快速寻呼信道的新技术延长了待机时间。由于标准在变化,而市场又很分散,许多IC供应商都提供多种解决方案。例如,DSPC公司被Intel收购前,推出了单独的W-CDMA芯片组,最近又推出了cdma2000芯片组。被称作D6011 的 cdma2000芯片组满足电信工业协会的标准要求,可为上行和下行链路提供达153Kb/s的数据速率。每个基带处理器有一个ARM7TDMI内核,一个TeakDSP 核心和许多外围功能,包括 USB、UART和定时器。然而,许多分析家都期望Intel将与Analog Devices Inc共同开发的DSP集成到DSPC公司的CDMA产品中。

PrairieComm公司也正在开发3G 解决方案, 但是着眼于双模式的CDMA/GSM设计。该公司在今年2月公布了一种既符合cdma2000 1X规范又符合GSM标准的数字基带IC。该公司行政长官认为,通过支持 CDMA 和 GSM,这种基带处理器将使手机OEM制造商生产出世界通行的移动电话。

由于3G标准继续发展,为了帮助设计人员进行模拟,比利时的Sirius通信公司 于1999年公布了一种可重新配置的W-CDMA基带内核,最近又增加了一个C语言模型。CDMAx内核对于申请许可证是很有用的,它支持日本和欧洲的W-CDMA,但不支持美国的cdma2000。Sirius的行政官认为,带有新的 C 语言模型的CDMAx将给开发者提供一条通向3G 手机的捷径。

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