1、-more-超低成本手機(jī)發(fā)展和射頻接收器所扮演的角色Gary LevySilicon Laboratories Inc.手機(jī)銷售前前景日益益看好，行行動(dòng)終端端裝置在在大眾市市場(chǎng)的復(fù)復(fù)合年成成長(zhǎng)率又又很驚人人，這兩兩項(xiàng)因素素讓超低低成本手手機(jī)市場(chǎng)場(chǎng)近來突突然成為為當(dāng)紅炸炸子雞。超超低成本本手機(jī)的的主要銷銷售對(duì)象象是現(xiàn)雖雖已在無無線通訊訊涵蓋范范圍內(nèi)，卻卻缺少適適當(dāng)產(chǎn)品品來享受受無線通通訊好處處的全球球近300億使用用者。手手機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)人員或或許認(rèn)為為只要犧犧牲部份份的效能能、功能能或質(zhì)量量來?yè)Q取取低成本本零件，就就能發(fā)展展出超低低成本手手機(jī)滿足足這些使使用者的的要求，但但超低成成本手機(jī)機(jī)的產(chǎn)品品定

2、義其其實(shí)沒那那么簡(jiǎn)單單，例如如無線電電芯片組組就可能能因?yàn)榻到档统杀颈疽蠖艿侥衬承┮馔馔庥绊?。事事?shí)上，手手機(jī)射頻頻電路雖雖占整體體零件用用料不到到一成，射射頻技術(shù)術(shù)最近的的許多進(jìn)進(jìn)步卻為為GSMM/GPPRS超超低成本本手機(jī)市市場(chǎng)帶來來直接好好處，其其它領(lǐng)域域的手機(jī)機(jī)設(shè)計(jì)也也能利用用這些優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。因因此設(shè)計(jì)計(jì)人員應(yīng)應(yīng)進(jìn)一步步了解射射頻電路路在超低低成本手手機(jī)產(chǎn)品品定義中中所扮演演的角色色，并且且掌握射射頻前端端和參考考頻率界界面的發(fā)發(fā)展趨勢(shì)勢(shì)以及收收發(fā)器組組件的效效能、制制造和良良率等相相關(guān)特性性。GSM/GGPRSS技術(shù)是是當(dāng)前最最主要的的行動(dòng)電電話標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，全球球GSMM用戶總總數(shù)現(xiàn)已

3、已成長(zhǎng)超超過133億人，其其余大約約還有550億人人至今沒沒有行動(dòng)動(dòng)電話，40億人無法享受固定線路通訊服務(wù)。根據(jù)GSM協(xié)會(huì)的研究，全球雖有八成人口已在無線訊號(hào)涵蓋范圍，卻只有兩成五有能力使用無線通訊，這表示尚未獲得適當(dāng)支持的市場(chǎng)就有將近30億人。就發(fā)展中市場(chǎng)而言，消費(fèi)者有無能力負(fù)擔(dān)手機(jī)是未來用戶成長(zhǎng)的最大關(guān)鍵。消費(fèi)者對(duì)于行動(dòng)電話的負(fù)擔(dān)能力是由手機(jī)成本 (包含經(jīng)銷費(fèi)用)、服務(wù)內(nèi)容、法規(guī)環(huán)境和稅制結(jié)構(gòu)決定，業(yè)界根據(jù)這些要求將超低成本手機(jī)定義為：提供雙頻GSM語音和SMS服務(wù)、沒有封包數(shù)據(jù)功能、功能最精簡(jiǎn)和零售價(jià)格低于30美元；除此之外，手機(jī)的某些效能還必須在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留適當(dāng)空間，例如靈敏度就很重要。

4、制造商對(duì)于手機(jī)的質(zhì)量和良率也要特別注意，確保其成本結(jié)構(gòu)符合長(zhǎng)期量產(chǎn)要求。根據(jù)預(yù)測(cè)，EDGE和W-CDMA手機(jī)銷售量在2007年到2009年間將以每年3億只的速度成長(zhǎng)，GSM/GPRS手機(jī)則會(huì)以每年2億只的速度成長(zhǎng)直到2008年，且其整體銷售量的很大一部份會(huì)來自新興市場(chǎng)的低成本手機(jī)。除了市場(chǎng)成長(zhǎng)預(yù)測(cè)外，GSM協(xié)會(huì)的研究還顯示一旦業(yè)者解決了消費(fèi)者對(duì)于手機(jī)負(fù)擔(dān)能力的問題，2007年到2009年間的用戶成長(zhǎng)速度就會(huì)從每年1.81億人增加為3.21億人；換言之，超低成本手機(jī)市場(chǎng)的出現(xiàn)有可能大幅改變手機(jī)產(chǎn)業(yè)的整個(gè)生態(tài)。超低成本手手機(jī)并非非以特定定技術(shù)或或方法來來解決消消費(fèi)者對(duì)對(duì)于手機(jī)機(jī)負(fù)擔(dān)能能力的問問題，

5、而而是透過過多種策策略構(gòu)成成的一套套程序來來加速降降低手機(jī)機(jī)的總持持有成本本，例如如選擇用用料成本本最低、整整合度最最高和外外部零件件最少的的無線電電就是顯顯而易見見的做法法。從系系統(tǒng)角度度分析消消費(fèi)者對(duì)對(duì)于手機(jī)機(jī)的負(fù)擔(dān)擔(dān)能力也也很重要要，此時(shí)時(shí)靈敏度度就是會(huì)會(huì)受到收收發(fā)器效效能影響響的超低低成本手手機(jī)參數(shù)數(shù)，這是是因?yàn)橄迪到y(tǒng)靈敏敏度會(huì)直直接沖擊擊網(wǎng)絡(luò)基基礎(chǔ)設(shè)施施和效率率、使用用者的實(shí)實(shí)際感受受以及包包含無線線電前端端組件選選擇和成成本在內(nèi)內(nèi)的手機(jī)機(jī)設(shè)計(jì)考考慮。電電信業(yè)者者和手機(jī)機(jī)制造商商都重視視靈敏度度，因?yàn)闉樗苯咏佑绊懯质謾C(jī)通話話質(zhì)量。就就理論而而言，可可持續(xù)接接收微弱弱訊號(hào)的的手機(jī)將將

6、能提供供優(yōu)于其其它產(chǎn)品品的話質(zhì)質(zhì)，通話話中斷現(xiàn)現(xiàn)象也會(huì)會(huì)變得更更少，例例如服務(wù)務(wù)供應(yīng)以以及斷線線等問題題都會(huì)減減少。就就實(shí)際而而言，更更良好的的靈敏度度讓手機(jī)機(jī)擁有更更寬廣的的收訊范范圍，就就算在基基地臺(tái)涵涵蓋區(qū)邊邊界亦復(fù)復(fù)如此，它它對(duì)訊號(hào)號(hào)衰弱的的現(xiàn)象也也具有更更良好的的抵抗能能力。隨隨著手機(jī)機(jī)靈敏度度增加，電電信業(yè)者者將能以以更低的的基礎(chǔ)設(shè)設(shè)施成本本提供所所要求的的通訊覆覆蓋范圍圍，這對(duì)對(duì)超低成成本手機(jī)機(jī)市場(chǎng)的的電信公公司尤其其重要，因因?yàn)樗麄儌兛梢詫⒒嘏_(tái)臺(tái)和相關(guān)關(guān)基礎(chǔ)設(shè)設(shè)施的投投資減至至最少，藉藉以彌補(bǔ)補(bǔ)這個(gè)市市場(chǎng)不算算太高的的用戶平平均營(yíng)收收 (AARPUU)。就就產(chǎn)品層層級(jí)而言言

7、，靈敏敏度也是是手機(jī)制制造商的的關(guān)注焦焦點(diǎn)，因因?yàn)樗c與制造設(shè)設(shè)計(jì)和生生產(chǎn)余幅幅 (prroduuctiion marrginn) 以以及手機(jī)機(jī)通話質(zhì)質(zhì)量息息息相關(guān)，例例如天線線設(shè)計(jì)就就會(huì)對(duì)等等向接收收靈敏度度產(chǎn)生很很大影響響。內(nèi)建建天線的的做法雖雖日益收收到歡迎迎，但它它們也讓讓設(shè)計(jì)更更困難，天天線的位位置、體體積、造造型和效效能通常常必須做做出某些些犧牲才才能達(dá)到到手機(jī)的的機(jī)械結(jié)結(jié)構(gòu)要求求。圖1所示的的GSMM無線電電訊號(hào)流流程可以以說明收收發(fā)器對(duì)對(duì)于超低低成本手手機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)的影響響。執(zhí)行行接收作作業(yè)時(shí)，天天線開關(guān)關(guān) (AASM) 將輸輸入訊號(hào)號(hào)轉(zhuǎn)送至至適當(dāng)?shù)牡腟AWW濾波器器以便選選擇頻帶

8、帶，ASSM和SAWW濾波器器都會(huì)對(duì)對(duì)接收訊訊號(hào)造成成插入損損耗 (IL)，故須須將其列列入考慮慮。在SSAW和和收發(fā)器器之間有有個(gè)輸入入匹配電電路，用用來讓SSAW輸輸出將最最大電壓壓或功率率送至收收發(fā)器的的低噪聲聲放大器器輸入端端，收發(fā)發(fā)器會(huì)將將射頻訊訊號(hào)降頻頻轉(zhuǎn)換至至中頻，再再混波降降頻轉(zhuǎn)換換成為基基頻 (另一種種做法是是直接轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換至直直流)，然后后選擇適適當(dāng)?shù)慕咏邮疹l帶帶。在這這個(gè)過程程里，收收發(fā)器和和輸入匹匹配電路路都會(huì)造造成接收收訊號(hào)劣劣化，其其程度就就定義為為噪聲指指數(shù) (NF)。收發(fā)發(fā)器和基基頻系統(tǒng)統(tǒng)還會(huì)透透過基頻頻界面相相互傳送送語音和和數(shù)據(jù)信信息。了解超低成成本手機(jī)機(jī)的操作

9、作原理和和系統(tǒng)影影響后，設(shè)設(shè)計(jì)人員員為這類類產(chǎn)品或或其它任任何手機(jī)機(jī)選擇收收發(fā)器時(shí)時(shí)就應(yīng)尋尋找噪聲聲指數(shù)最最低的收收發(fā)器。收收發(fā)器若若能預(yù)留留充分的的噪聲指指數(shù)空間間，手機(jī)機(jī)設(shè)計(jì)人人員就能能選擇適適當(dāng)?shù)那扒岸肆慵约鞍ˋSSM和SAWW在內(nèi)的的接收訊訊號(hào)鏈以以便在成成本和插插入損耗耗之間取取得最佳佳平衡，這這能進(jìn)一一步減少少手機(jī)的的零件用用料。圖1：GSSM無線線電的靈靈敏度計(jì)計(jì)算把兩個(gè)SAAW濾波波器整合合在一起起的雙SSAW模模塊不但但能取代代兩顆SSAW濾濾波組件件，成本本也比它它們降低低大約兩兩成，這這是因?yàn)闉殡pSAAW模塊塊所消耗耗的生產(chǎn)產(chǎn)材料比比較少。雙雙SAWW模塊雖雖能將

10、電電路板使使用面積積減少四四成五 (從兩兩顆1.4 2.0毫米米的濾波波器變?yōu)闉橐活w11.6 22.0毫毫米的濾濾波器)，但某某些廠商商進(jìn)行整整合時(shí)也也可能造造成濾波波器效能能略為下下降，例例如插入入損耗或或漣波都都可能增增加，這這會(huì)影響響系統(tǒng)靈靈敏度和和降低阻阻隔訊號(hào)號(hào)衰減能能力，進(jìn)進(jìn)而對(duì)GGSM手手機(jī)的全全型認(rèn)證證產(chǎn)生沖沖擊。收收發(fā)器若若能提供供足夠的的噪聲指指數(shù)余幅幅 (NNF mmarggin) 和強(qiáng)強(qiáng)大的阻阻隔效能能，這些些潛在影影響對(duì)于于系統(tǒng)層層級(jí)的沖沖擊就會(huì)會(huì)變得微微不足道道。改善噪聲指指數(shù)效能能后，設(shè)設(shè)計(jì)人員員就能以以成本較較低的多多層陶瓷瓷電感做做為低噪噪聲放大大器的輸輸入阻

11、抗抗匹配。工工程師過過去大都都以線繞繞或線圈圈電感做做為輸入入阻抗匹匹配，因因?yàn)樗鼈儌兊母逹Q值提供供最好的的阻抗匹匹配效果果。多層層陶瓷電電感的成成本雖比比線繞電電感減少少七成五五，但是是Q值也比比較低，通通常這會(huì)會(huì)造成收收發(fā)器的的噪聲指指數(shù)增加加。專為為低Q值輸入入阻抗匹匹配而設(shè)設(shè)計(jì)的低低噪聲指指數(shù)收發(fā)發(fā)器則能能將噪聲聲指數(shù)劣劣化程度度限制在在容忍范范圍內(nèi)，同同時(shí)讓客客戶享受受電感成成本降低低的好處處。收發(fā)器會(huì)將將參考振振蕩器界界面的頻頻率訊號(hào)號(hào)與外部部石英晶晶體產(chǎn)生生的頻率率訊號(hào)同同步，同同時(shí)將系系統(tǒng)頻率率提供給給基頻單單元。多多年來，設(shè)設(shè)計(jì)人員員都是利利用成本本昂貴的的電壓控控制型溫溫

12、度補(bǔ)償償式石英英振蕩器器 (VVC-TTCXOO) 來來維持目目標(biāo)振蕩蕩頻率，但但現(xiàn)在越越來越多多手機(jī)開開始采用用成本更更低和體體積更小小的替代代方案，像像是包含含電壓控控制型石石英振蕩蕩器 (VCXXO) 或者完完全整合合式數(shù)控控石英振振蕩器 (DCCXO) 的收收發(fā)器。VCXO可以利用標(biāo)準(zhǔn)AT-cut石英晶體、變?nèi)萜骱碗娙萜魅〈杀炯s0.95美元的VC-TCXO振蕩器，整合式DCXO電路則把3.2 2.5毫米石英晶體 (售價(jià)0.35美元) 以外的所有外部零件整合在一起，這不但讓零件用料減至最少，也不必在生產(chǎn)在線校準(zhǔn)變?nèi)萜?。如圖2所示，整合這些功能雖不是新想法，但目前只有少數(shù)收發(fā)器廠商成功量

13、產(chǎn)這類組件。圖2：參考考振蕩器器界面的的整合趨趨勢(shì)概念念圖收發(fā)器若采采用已經(jīng)經(jīng)考驗(yàn)的的DCXXO振蕩蕩器，內(nèi)內(nèi)建電容容調(diào)整范范圍又很很寬廣，則則可考慮慮搭配體體積較大大的3.2 5.0毫米米石英晶晶體，這這能在短短期內(nèi)省省下100%的石石英晶體體成本。由由于超低低成本手手機(jī)已將將功能減減至最少少，體積積略增的的石英晶晶體應(yīng)不不會(huì)造成成任何困困擾。值值得注意意的是，體體積較大大的石英英晶體雖雖然成本本較低，但但這只是是廠商為為了回收收技術(shù)投投資成本本和轉(zhuǎn)移移生產(chǎn)線線所造成成的短暫暫現(xiàn)象。大大陸和臺(tái)臺(tái)灣雖有有許多新新進(jìn)石英英晶體廠廠商，但但他們的的產(chǎn)品體體積比主主要石英英晶體廠廠商落后后一個(gè)世世代

14、，故故須為其其3.22 5.00毫米石石英晶體體提供更更大折扣扣才能搶搶攻市場(chǎng)場(chǎng)。就長(zhǎng)長(zhǎng)期而言言，體積積更大的的封裝必必然需要要更高的的材料成成本，這這將使得得3.22 5.00毫米和和3.22 2.55毫米石石英晶體體之間的的價(jià)差出出現(xiàn)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。不管管石英晶晶體體積積的供需需關(guān)系為為何，只只要讓收收發(fā)器搭搭配成功功量產(chǎn)的的DCXXO振蕩蕩器就能能節(jié)省電電路板面面積，同同時(shí)將產(chǎn)產(chǎn)品的零零件用料料減至最最少。就收發(fā)器的的生產(chǎn)而而言，各各種制程程技術(shù)都都應(yīng)列入入選擇以以確保獲獲得可行行的商業(yè)業(yè)模式，同同時(shí)滿足足超低成成本手機(jī)機(jī)市場(chǎng)的的成本要要求。在在這場(chǎng)角角逐中，CMOS如預(yù)期般成為最適合手機(jī)組件的

15、制程技術(shù)，這是因?yàn)镃MOS采用更精密的微影制程，所以CMOS收發(fā)器的晶粒面積和生產(chǎn)成本都小于硅鍺BiCMOS和硅晶BiCMOS技術(shù)。不幸的是，CMOS有時(shí)也會(huì)造成某些設(shè)計(jì)困難，例如實(shí)作某些復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)可能無法提供所要求的Q值、無法針對(duì)基材耦合提供最佳隔離效果或減少寄生參數(shù)導(dǎo)致的高頻訊號(hào)衰減，這些問題在需要強(qiáng)大射頻效能和大規(guī)模數(shù)字功能整合的設(shè)計(jì)中特別嚴(yán)重。然而在過去幾年里，已有某些CMOS GSM收發(fā)器克服這些設(shè)計(jì)困難將許多功能整合在一起，并在市場(chǎng)上成功銷售和創(chuàng)造可觀利潤(rùn)。由于手機(jī)基頻功能也采用CMOS技術(shù)，這種創(chuàng)新方式將能為射頻、基頻和電源管理功能的真正單芯片整合奠定基礎(chǔ)。超低成本手手機(jī)市場(chǎng)場(chǎng)需

16、求也也對(duì)使用用者滿意意度和手手機(jī)質(zhì)量量造成挑挑戰(zhàn)，這這是因?yàn)闉殡娦艠I(yè)業(yè)者必須須使用翻翻修過的的電信設(shè)設(shè)備、縮縮減基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)施建建置規(guī)模模和減少少售后服服務(wù)來壓壓低營(yíng)運(yùn)運(yùn)成本。由由于報(bào)酬酬率很低低，業(yè)者者需要質(zhì)質(zhì)量更高高和效能能更強(qiáng)大大的手機(jī)機(jī)來彌補(bǔ)補(bǔ)不足，這這在手機(jī)機(jī)制造商商和第一一層供貨貨商繼續(xù)續(xù)運(yùn)用其其品牌優(yōu)優(yōu)勢(shì)時(shí)尤尤為重要要。舉例例來說，假假設(shè)采用用某種收收發(fā)器的的手機(jī)良良率可達(dá)達(dá)到944%，另另一種收收發(fā)器則則能將良良率提高高為955%，若若這款超超低成本本手機(jī)的的售價(jià)為為30美元元，就表表示兩種種收發(fā)器器的良率率差異可可能造成成每只手手機(jī)損失失或省下下0.330美元元，這對(duì)對(duì)利潤(rùn)本本來就很很微薄的的超低成成本手機(jī)機(jī)是極大大區(qū)別。采采用高產(chǎn)產(chǎn)量制造造設(shè)計(jì)和和CMOOS高整整合度的的收發(fā)器器在這場(chǎng)場(chǎng)競(jìng)賽中中將享有有最大優(yōu)優(yōu)勢(shì)，因因?yàn)楦哒隙炔徊坏珳p少少外部零零件數(shù)目目，還能能讓手機(jī)機(jī)避免110%至至15%的零件件公差