個人移動信息終端ＲＦ芯片產品及其發展趨勢

鑒海防　顏　峻　林　敏　石　寅

摘要：隨著無線寬帶移動通信和互聯網的迅猛發展，個人移動終端正在由單一的通話工具轉變為具備各種功能的個人綜合信息平臺。作為個人移動終端的關鍵部件，RF芯片正面臨新的市場需求和挑戰。本文分析了新一代個人移動終端的幾種新應用，對市場常見的射頻芯片產品進行了列舉和比較，并探討了新一代個人移動終端射頻芯片所面臨的挑戰及其未來發展趨勢。

關鍵詞：3G；無線通信；個人移動終端；射頻芯片

引言

隨著無線通信網絡技術的不斷突破，人們正在邁進真正的移動信息時代。2009年1月7日，工信部三張“3G”牌照的同時下發，使我國的移動通信產業正式進入了3G時代。盡管經歷了2008年的種種危機，2009年的經濟走勢也依然不確定，但是正如狄更斯在《雙城記》中的名言所說“這是個最好的時代，也是個最壞的時代”，危機之中往往孕育著發展的機遇。在3G以及未來的無線通信網絡中，語音數據、計算機、廣播電視和傳感器網絡等各種通信應用的網絡融合將成為其發展的大趨勢。

網絡融合體現出來的結果就是業務上的融合，業務的融合最終由移動終端實現。作為3G網絡的應用載體，直接面向用戶的移動終端(手機)牢牢把握著便攜性和移動性的特征，不斷融合了數碼相機、MP3等消費類電子產品以及計算機的功能，朝著個人移動信息終端邁進，功能將會越來越完善，將逐步從簡單的通話工具轉變為強大的個人綜合信息平臺。而作為移動終端中的核心部件，射頻(RF)芯片也將迎來新的發展機會。3G市場啟動以后，消費者對換新機、新應用、新服務的需求會有超過平常的增長，同時也會促使終端廠商對RF芯片提出新的需求。作者認為以下幾個方面的應用將會是新一代個人移動信息終端的幾個熱點，本文將探討其未來發展趨勢，并對相關射頻芯片產品進行介紹，希望能夠起到拋磚引玉的作用。

個人移動終端的WiFi接入

隨著移動通信和互聯網的迅猛發展，以及信道寬帶化，通信網絡和業務正在發生著根本性的變化，移動通信網正在迅速成為一個寬帶互聯網業務平臺。將無線通信與國際互聯網結合的新一代移動通信終端能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。加入了移動性的互聯網將會為移動用戶帶來全新的應用，這些新應用的出現使得移動用戶對移動互聯網的速度和穩定性會提出越來越高的要求。由于移動通信網絡的帶寬限制，使得手機上網無法滿足用戶對速度和內容的要求。而WiFi接入是移動通信網絡提供高品質移動互聯網服務的強有力的補充。隨著3G網絡能力的提升，移動通信和互聯網逐漸融合，用戶對移動寬帶網絡的需求也會越來越大，以滿足移動電子交易移動等業務功能。具有WiFi寬帶接入功能的移動終端可以結合3G網絡和WiFi接入的各自優勢，使用戶真正體驗到隨時隨地的移動互聯網服務。這一發展趨勢將使WLAN的寬帶接入功能在個人移動信息終端中起到至關重要的作用。個人移動終端移動和便攜的特點，對WiFi接入的RF芯片在功耗和體積方面提出了更為苛刻的要求。那些體積更小，耗電量更低的WiFi芯片必將在個人移動終端無線寬帶接入的日益普及中受益。據市場調研公司IDC的研究報告，2012年以前壘球WLAN半導體市場的復合年增長率將達22.8％，到2012年將突破40億美元大關。手機應用的復合年增長率將達49.3％，到2012年將成為WLAN的第二大市場。

目前的WLAN芯片市場上，投資大，生產能力較強的無線局域網芯片廠商，主要是歐美企業，其中包括博通(Broadcom)、創銳訊(Atheros)、英特爾(Intel)、科勝訊(conexant)、德州儀器(TI)等。我國臺灣地區也有一些WLAN芯片供應商，包括雷凌科技、益勤科技及瑞昱半導體和洛達科技等，這幾家廠商各自擁有特定客戶支持以及產品特色。國內的靈芯集成(smartchipIntegration)，憑借中科院的技術背景和多年的射頻芯片設計積累，也自主研發成功了可以工作在2.4GHz/5.8GHz雙頻段的多模WLAN射頻芯片，支持IEEE802.11a/b/g標準，是國內唯一研發成功此類芯片的IC設計公司。

數字多媒體廣播接收

數字多媒體移動廣播(俗稱手機電視)是個人移動終端的新熱點。從T－MMB、DMB－TH、CMMB等各標準的“群雄爭霸，硝煙四起”，到今天的CMMB一支獨秀。我國的移動多媒體廣播在很短的時間內，取得了波瀾壯闊的發展。而隨著我國無線多媒體廣播的發展，具備移動數字電視接收功能的個人終端也正在成為市場的熱點。目前市場上已經出現了各種支持CMMB移動電視接收的終端產品，例如CMMB手機、USBdongle、SD接收卡、GPS終端等。近來，CMMB產業不斷重磅出擊，廣電總局正式宣布了移動多媒體廣播CMMB第二階段試商用正式啟動，在一期已經完成的37座城市的基礎上，二期將完成全國100－120個地級城市的單點覆蓋網絡，推遲發射的CMMB衛星也有望于2009年中期發射，將可覆蓋全國絕大多數地區。2008年11月28日，CMMB正式啟動了第二輪終端招標工作，規模達百萬部，又一次顯示了CMMB終端這塊大蛋糕的吸引力。

手機電視的接收模塊由兩部分構成：負責接收信號的前端射頻芯片(RF)和負責信道解調的數字解調芯片。目前符合CMMB標準的數字解調芯片已有創意視訊(Innofidei)、泰合志恒(Telepath)、展訊等多家國內設計公司推出的多款自主產品，而負責接收信號的前端射頻芯片目前還主要是國外一些大型IC設計企業如美國ADI、MAXIM，以及以色列的思亞諾公司。國內有靈芯集成研發成功了支持S/U雙波段CMMB射頻接收的RF芯片S203ITM，集成了全部無線射頻接收電路模塊，僅僅需要極少的無源元件就可形成完整的數字移動電視調諧射頻接收方案，在70mA典型功耗電流下，可以到達－100dB的靈敏度，具有低功耗、低成本、高靈敏度，寬動態范圍等顯著特點。該芯片目前正在進行方案整合工作，將于2009年上半年正式推向市場。

GPS個人導航與定位

以GPS為代表的衛星導航應用產業是當今國際公認的八大無線產業之一。隨著技術的進步、應用需求的增加，GPS以全天候、高精度、自動化、高效率等顯著特點及其所獨具的定位導航、授時校頻、精密測量等多方面的強大功能，已涉足眾多的應用領域，使GPS成為繼蜂窩移動通信和互聯網之后的全球第三個IT經濟新增長點。ABIResearch公司調查報告指出，單就搭載GPS功能的手機供貨量到2012年將超過5億5千萬部，可望締造1，000億美元商機a經過

近20年的發展，我國的衛星導航用戶設備市場化的條件日趨成熟，批量化用戶群體正在逐步形成，已進入應用行業高速發展的時期。目前，我國擁有世界上最大潛力的衛星導航應用市場，其重點發展趨勢之一就是面向個人消費者的GPS終端產品尤其是手機的定位應用。高靈敏度、低功耗小、抗干擾能力強的GPS RF芯片，搭配高靈敏度的GPS接收處理芯片或者軟件接收機，可實現在室內、森林和城市峽谷中的導航定位功能，形成一個完整的快速導航定位方案，能夠為移動電話、PDA和個人導航裝置(PND)提供最佳的定位服務。由此，GPS個人導航與定位是未來個人移動信息終端的又一大發展趨勢。GPS功能將是新一代手機提供的最重要的增值服務之一，大多數智能手機都將裝上A－GPS(輔助全球定位系統)芯片。因此智能手機GPS行業的潛在市場十分龐大、誘人。

目前市場上主流的GPS RF芯片主要是來自SiRF、Ublox、NXP、Broadcom等國外廠家的射頻芯片產品。此外，靈芯集成也推出了自主研發的GPS接收機低中頻前端射頻芯片S401ITI。它集成了高性能GPS接收機所需的全部射頻和模擬電路，包括片上低噪聲放大器，完成下變頻功能的混頻器，完整的整數分頻頻率合成器，以及基帶模擬電路，支持符號位和幅度位的1/2兩比特數據輸出。下表列出了目前市場上比較常見的幾種GPS前端射頻芯片及其模塊性能比較：

個人移動信息終端RF芯片產品發展趨勢

個人移動信息終端的任何一種通過無線網絡的應用，都必須通過無線收發的射頻前端RF芯片來接收和發射電磁波信號。隨著移動終端所具有的功能越來越多，所需要的各種射頻芯片也越來越多。目前個人移動信息終端所用的射頻芯片還都是專為某種特定應用而設計的，往往需要內置多種射頻前端芯片來滿足不同的應用。隨著移動終端所具有的功能越來越多，所需要的各種射頻芯片也越來越多。這就大大增加了移動終端的成本、體積和功耗，從而對現有方案形成制約。由于受到終端價格競爭日益激烈的影響，終端生產企業對于產品的成本控制愈發重視，并逐漸轉移到關鍵元器件生產廠家身上。這就要求芯片廠商不斷優化產品結構和工藝，以達到降低成本的目的，化解降價帶給終端企業的壓力。因此，移動終端的小型化和低成本化這兩個主要的推動力將不斷提高射頻芯片的集成度，使得集成多種功能的多頻多模射頻前端RF芯片，將成為今后移動終端射頻芯片的主要發展趨勢。

靈芯集成作為國內寬帶無線通信射頻芯片研發和設計的先行者，在成功研制了可應用于個人移動信息終端的IEEE802.11abg WLAN芯片、CMMB移動電視接收、GPS前端射頻等RF芯片的基礎上，不斷探索和研究無線通信射頻芯片的發展趨勢。率先研制成功了國內首款面向個人移動信息終端的“IEEE 802.11a/b/g+數字移動電視接收多模多頻射頻芯片”。該芯片既符合IEEE 802.11a/b/g標準，可應用于寬帶無線接入和各種終端產品間的無線互聯互通，還可以接收多頻移動數字電視(U/S雙波段)，能有效降低個人移動信息終端的成本和體積。在此芯片結構中，經過巧妙構思和精準設計，使兩種不同功能通過同一個信號鏈路來實現，包括后面的濾波器也是共用的，僅僅是信號接收段是分離的，因此在芯片實現時，芯片的面積并不是兩個不同模塊的簡單疊加，而是在單一芯片上僅增加了不足十分之一的面積，使得芯片具有極高的性價比，具有很高的實用價值。該產品具有低功耗、低噪聲、高靈敏度、高線性度等多項顯著特點。工作頻段可以覆蓋2.4GHz頻段及5.8GHz頻段，采用2.7V－3.6V供電電壓，具有SPI和VC控制接口，靈敏度為－83dB，功耗電流小于87mA，增益控制范圍90dB，具有很強的市場競爭優勢。