未来手机一定是朝着功能更强、速度更快、外形更轻薄和小巧的方向发展,在融合了手机和掌上电脑的性能特点之后,它不仅将拥有当前的手机特征,还将具备高清晰录像、收看电视等全新功能。
显然,未来手机将会集成更为丰富的功能,但同时也要求手机体积更加小巧,外观设计更为自由、不受拘束,在这样的矛盾下,电路集成密度更高的单芯片无疑是一条解决之道。
单芯片手机将极大地降低手机的成本。有了这种新的多功能芯片,手机制造商在集成Wi-Fi无线上网、卫星定位等功能时更显得游刃有余。 到明年,德州仪器还计划继续开发相关的芯片,进一步集成基于W-CDMA标准的Wi-Fi网络功能。
手机单芯片问世后将有助于缩小手机体积,但不一定是使手机整体缩小。事实上手机还有变大的趋势,因为现在人们对于无线短信发送和接收的需求,以及未来人们对于无线电影、照片接收的需求,都需要屏幕变大。
从理论上讲,最耗电的是射频芯片。但如果射频部分用了CMOS,而且芯片从4~5块变成1块,有助于降低耗电量,使电源寿命延长2~3倍。

一芯多用
目前,芯片运算处理能力有了很大的提高,高性能的芯片技术从制造工艺入手进行了全面革新,以求在计算能力、大小尺寸、数字信号处理原理和实现成本等方面实现突破。
就传统手机所用的半导体芯片而言,一块终端主板需要由射频、电源放大、闪存、数模转换等4~5块芯片组成,除射频外这些芯片大都采用CMOS工艺,而惟独射频芯片由于功耗等问题,一直采用砷化镓工艺制做。由于传统射频芯片几乎要占去手机电路板的一半空间,这无疑限制了更多功能的加入,而如今,在射频部分实现了CMOS工艺后,更多的功能模块都可以集成在一块芯片上。
最近,世界最大的手机芯片生产商——德州仪器宣布其将于年底推出一种数码无线技术,将多种手机功能整合到一个数码芯片上。目前,TI公司已经实现了基于CMOS工艺的射频工艺开发,这意味着单芯片手机很快将会问世。这种芯片采用了软件无线电技术,不光集多项手机功能于一身,还降低了约50%的能耗,并大大节约了手机内部的空间。
此外,德州仪器(TI)还宣布开发针对手机的业界首款数字电视单芯片,它将捕获广播信号,使手机用户能够观看实时电视广播,从最喜爱的电视演播到重大体育赛事及重要新闻。该芯片命名为“Hollywood”,它将利用专为手机开发的新型电视基础设施接收实时电视广播。
“Hollywood”建立在TI目前汇聚无线与消费类电子市场的能力基础之上,可在2.5G及3G手持终端上通过OMAP多媒体处理器播放高质量的流视频,它的补充使TI现有的消费类产品技术系列(包括DLP技术以及业经验证的针对数码相机、音频播放机和数字无线电广播等产品的信号处理与模拟技术)更加齐全。
TI负责无线终端业务部的高级副总裁兼总经理Gilles Delfassy表示:“TI的新型‘Hollywood’数字电视芯片将这个时代的两大消费类电子技术发明(电视与手机)结合在一起。业界最激动人心的消费类电子产品一个接一个地集成到无线手持终端中,使得消费者随时随地都能获得新闻及娱乐。一旦手机采用该新型芯片,用户就能够实时享用高质量数字电视。”
TI的“Hollywood”数字电视芯片将支持针对无线产业新制定的开放式数字电视广播标准。尽管并没有全球统一的标准,但TI认为最流行的标准将是那些非专有的开放式标准,包括数字视频广播—手持(DVB-H)标准以及综合业务数字广播—地面(ISDB-T)标准,前者针对欧洲开发,预计将扩展至北美,后者为日本规范。“Hollywood”对上述两个标准均支持。
支持上述标准的专用无线网络将支持高质量的实时电视广播(每秒24~30帧),同时还将提供完全的音频功能,其移动观赏体验比蜂窝式网络提供的每秒1~15帧的流媒体性能更加强大。上述网络还将支持原来只有在客厅电视上才能享受到的服务,并带到手机上,包括按次付费的节目、互动电视以及菜单/指南系统等。
在终端方面,AMD宣布即将推出其基于单芯片的PDA产品,采用自家开发的400MHz Alchey 1100 CPU,该处理器同时集成了多种外围设备,实现其单芯片系统(System-on-a-chip)。
AMD单芯片系统PDA
这样的设计可以使芯片工作频率达到400MHz,耗电量也仅为205mW,操作系统为Windows CE。AMD同时还推出了Am1772无线局域网芯片,支持IEEE 802.11b标准,包含了Am1771以及Am1770两块芯片。
AMD还计划加入对IEEE 802.11a以及802.11g的支持,在AMD展示的PCI样卡上也留下了不少空间,为双波段切换电路做好了准备。
硬芯“软化”
随着高性能“单芯片”的发展,软件无线电已开始应用于移动通信终端系统。软件无线电是实现不同通信方式工作终端兼容的最佳方案。值得注意的一个趋势是,软件无线电技术正在越来越倾向于应用在手机等移动终端上。由高性能芯片技术装备的下一代移动通信终端会更加青睐软件无线电,以打造可以兼容不同制式的通信终端平台,掀起无线通信领域的“统一”革命。手机的“软化”最终要成为未来通信终端设备的一种重要发展趋势。
软件无线电的基本概念是鉴于大规模集成电路技术的不断进步和芯片处理速度的不断提高,可以把DSP芯片或通用CPU芯片作为无线通信的基本硬件平台,将尽可能多的无线通信功能用软件实现。软件无线电在可编程控制的通用硬件平台上,利用软件来定义和实现无线射频运作的各部分功能,包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等等。因此,软件无线电具有充分数字化、灵活可编程、模块化设计、多频段转换、多业务支持等特征。
可以预见,无线通信新产品的开发将逐步转到软件上来,而无线通信设备的价值也将越来越多地体现在软件上。系统的升级基于软件,代价小,同时不同系统间容易实现兼容和互联,可以通过软件编程实现通信功能的方式来提高业务质量和信道接入灵活性。
纵观历史,一项关键技术的发展都会带来相关产业的发展,软件无线电也不例外。目前全世界软件无线电的参与者正致力于确定软件无线电技术在产业价值链中的定位。软件无线电的许多潜在效益存在于价值链的不同层次上,但由于更多的功能是在软件上开发,新业务的推出和升级是在软件上实现,因此最终的产值将从硬件向软件转移。借助单芯片化的不断深入,软件无线电技术将为移动通信带来新的发展机遇。
软件无线电技术可以采用可重配置的多标准硬件平台满足未来无线器件支持多种空中接口和调制格式的要求——包括广域3G、2.5G和局域802.11网络的扩展。美国Sand bridge Technologies公司开发了基于软件无线电技术的可重复编程芯片。手机装备这种芯片可以通过下载新的无线协议或新的应用软件,来适应不同的无线通信标准。目前已有GSM900/DCS1800的双频手机投入市场。有的公司正在开发接入固定网、移动网的双模手机GSM/DECT。希望能有更多模式集成的手机出现。欧洲的ACTS FIRST项目将软件无线电技术应用设计多频/多模(可兼容GSM、DCS1800、W-CDMA、现有的大多数模拟体制)可编程手机。这种手机可自动检测接受的信号以接入不同的网络,且能适应不同接续时间的要求。
相关链接:单芯片产业化动态
近日,日本NEC公司已经和Anritsu公司合作开发了一种称为全能接收机的软件无线电装置(All-Round Receiver),与手机中的单芯片相配合,这一装置可以通过LAN下载处理软件存入存储器然后再运行。能兼容许多调制方式,例如:AM、FM、FSK、MSK、GMSK、PSK和QAM等;数据速率可以适应42~384Kb/s的范围;可以作为海事通信机和PHS手机应用。因此,软件无线电可能会成为新一代重要的通信手段,而且是一项极好的军民结合的技术,有可能像CDMA技术一样得到大发展,并可能改变通信产业的面貌。
无独有偶,Zarlink推出单芯片手机芯片—ZL20250。这款芯片是现在业界体积最小,结构最复杂的无线通讯芯片,ZL20250芯片满足多个频段、多种模式、2G和2.5G网络的要求,可以满足北美的GAIT标准,并可以提供各种增值服务。
同时,英飞凌正式发布了自己最新研发设计的单芯片GPS辅助接收模块,这一模块主要针对手机、SmartPhone以及PDA产品开发设计,全新的Hammerhead芯片,基于英飞凌0.13微米RF-CMOS制程生产,可以合并无线电频率并且控制GSP基本功能频带,从而为用户提供紧急帮助和定位服务提供需求。




