眾多復(fù)雜的空中接口與晶片工藝技術(shù)以及高級(jí)應(yīng)用處理給高級(jí)無(wú)線手持終端的集成帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。不過(guò)，新的晶片處理與設(shè)計(jì)技術(shù)能夠把模擬和無(wú)線電子連同數(shù)字處理功能一起集成到CMOS。這些技術(shù)可實(shí)現(xiàn)基于功能的集成策略，從而克服基于技術(shù)集成本身的不足。這是一種設(shè)計(jì)人員此前從未遇到過(guò)的全新集成策略。

在過(guò)去十年中，無(wú)線電話設(shè)計(jì)人員依靠半導(dǎo)體行業(yè)的支持，通過(guò)不斷提高設(shè)備集成已在小巧、精致的低成本無(wú)線手持終端中集成了越來(lái)越多的功能。總的來(lái)說(shuō)，他們的集成策略是為適合特定功能的IC技術(shù)而量身定制的。高性能 BiCMOS、硅鍺（SiGe）、甚至砷化鎵均已成為無(wú)線設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。模擬特性良好的高電壓晶片工藝已經(jīng)應(yīng)用于模擬與電源管理領(lǐng)域。致密邏輯和專用存儲(chǔ)器技術(shù)也已經(jīng)用于數(shù)據(jù)處理功能。

這種基于技術(shù)的策略在整個(gè)二十世紀(jì)九十年代都能使無(wú)線設(shè)計(jì)人員感到得心應(yīng)手，當(dāng)時(shí)的大多數(shù)手持終端只具備單頻道操作模式，一般為800～900MHz，部分也提供模擬（AMPS）和數(shù)字調(diào)制支持。到九十年代末期，盡管雙頻手持終端已經(jīng)流行，但是支持多種多址技術(shù)的多模式手持終端開始浮出水面。今天的挑戰(zhàn)已變成集成藍(lán)牙、GPS、WLAN乃至多模式無(wú)線電子產(chǎn)品。隨著支持越來(lái)越多的空中接口及與此相伴而來(lái)的復(fù)雜性，這些技術(shù)提供的應(yīng)用帶來(lái)了新一輪的高性能數(shù)據(jù)處理需求。

隨著無(wú)線手持終端繼續(xù)朝多媒體通訊應(yīng)用方向發(fā)展，基于半導(dǎo)體技術(shù)等的集成策略還能繼續(xù)揮灑自如嗎？隨著 OEM 廠商們利用細(xì)分的功能集開發(fā)更為豐富的產(chǎn)品，他們還能夠依賴這種集成嗎？基于技術(shù)的集成能夠把我們帶入真正片上系統(tǒng)（system-on-chip）無(wú)線手持終端的時(shí)代嗎？本文將探討這些問(wèn)題，探討基于技術(shù)集成的局限性，同時(shí)研究目前可行的替代集成方法：基于功能的集成。

當(dāng)今的無(wú)線手持終端必須包含高性能無(wú)線電子，以便能夠處理來(lái)自從800MHz GSM信號(hào)到支持藍(lán)牙與無(wú)線廣域網(wǎng)（WLAN）的2.4GHz工業(yè)、科研及醫(yī)療無(wú)線頻道的信號(hào)。

系統(tǒng)要求

手持終端中的電源管理電子路必須提供幾倍于電池電壓的高電壓支持，這樣就不會(huì)在充電期間出現(xiàn)損壞。模擬電子路需要提供高質(zhì)量音頻信道以及無(wú)線信道信號(hào)的A/D及D/A轉(zhuǎn)換。另外還需要超高性能邏輯和致密存儲(chǔ)器，以便處理基帶信號(hào)，支持運(yùn)行協(xié)議軟件并處理用戶應(yīng)用，如：游戲、視頻、音樂以及定位服務(wù)。

從晶片工藝的角度而言，似乎最直接的方法就是采用諸如晶片工藝技術(shù)等把所有設(shè)備一股腦集成到通用的集成電路。這種方法的產(chǎn)物很顯然是：采用SiGe工藝、提供多頻道、多模式無(wú)線支持的無(wú)線接口IC；模擬CMOS中為整個(gè)系統(tǒng)提供模擬及電源管理支持的模擬/電源管理IC；以及提供處理器、邏輯及存儲(chǔ)器等以便滿足全系統(tǒng)需求的大型邏輯功能。

這也正是過(guò)去幾年無(wú)線手持終端設(shè)計(jì)人員和芯片制造商所走過(guò)的路。但是，隨著我們不斷前進(jìn)，這種策略出現(xiàn)內(nèi)在局限性，使其變得不合時(shí)宜。

首先，它需要大量介于IC間的接口，以容納信號(hào)路由。另外，沒有任何創(chuàng)新，這包括靠近無(wú)線前端的邏輯處理，能夠降低功率或減少外部無(wú)源設(shè)備，因?yàn)闊o(wú)線、模擬、電源管理和邏輯已經(jīng)被分割到不同的IC。

對(duì)于OEM廠商來(lái)說(shuō)，方法缺乏靈活性就意味著巨大缺陷。例如，由于無(wú)線設(shè)備依賴晶片技術(shù)，集成所有無(wú)線設(shè)備事實(shí)上就是把固定功能集成到每個(gè)手持終端。如要生產(chǎn)功能有限的低端手持終端――如：帶GSM和藍(lán)牙功能，但是不帶WLAN的設(shè)備――就需要開發(fā)人員避開設(shè)備上提供的無(wú)線設(shè)備。不僅如此，當(dāng)新興技術(shù)要求 OEM 廠商增加無(wú)線設(shè)備以保持競(jìng)爭(zhēng)力時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)更大的缺陷。許多情況下，隨著事情的發(fā)展，會(huì)要求重新設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)，而不僅僅是集成的無(wú)線IC。

這種策略的最大缺陷可能在于其不可避免地會(huì)把集成帶入死胡同。隨著向真正片上系統(tǒng)方面的不斷發(fā)展，不兼容的晶片技術(shù)根本就不允許進(jìn)一步的集成。這就需要對(duì)主系統(tǒng)進(jìn)行大檢查，以便將器件從一個(gè)晶片技術(shù)移植到另一晶片技術(shù)，這樣可以在同一設(shè)備上提供無(wú)線、邏輯、存儲(chǔ)、模擬和電源管理支持以及數(shù)據(jù)處理。

克服這些局限性就需要與眾多半導(dǎo)體設(shè)計(jì)人員所采用的集成策略完全不同的新的集成策略。

功能集成

最有希望的方法是在COMS硅中集成特定功能所需要的全部操作。例如，其中包含全部模擬基帶與RF功能的一個(gè)完整四頻帶通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)收發(fā)機(jī)可以被集成到單個(gè)芯片上。一個(gè)GSM模塊包含GSM操作所需要的所有無(wú)線、邏輯、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器以及其他功能。類似，利用單芯片解決方案也可提供藍(lán)牙、WLAN以及GPS支持。

這種方法的集成可提供巨大的優(yōu)勢(shì)。首先，其克服了基于技術(shù)的策略中固有的接口復(fù)雜性和電源管理問(wèn)題。在每個(gè)IC中，邏輯和無(wú)線功能非常接近，因此數(shù)字處理的優(yōu)勢(shì)就可以應(yīng)用到無(wú)線，從而降低其功率與面積。所有信號(hào)接口連同信號(hào)處理鏈都包含在每個(gè)IC中。IC的引腳計(jì)數(shù)合情合理，而且只有很少幾個(gè)敏感的外部節(jié)點(diǎn)。

由于功能完全包含在單個(gè)IC中，因此產(chǎn)品供應(yīng)是模塊化的。在無(wú)需不必要成本和浪費(fèi)任何功能的情況下就可實(shí)現(xiàn)各種手持終端配置。每個(gè)設(shè)計(jì)中只包含所需要的功能。

可以在出現(xiàn)有保證的大量市場(chǎng)時(shí)通過(guò)例行方式實(shí)現(xiàn)下一步集成，即將功能集成IC融合到完整的系統(tǒng)IC中。一旦支持CMOS功能集成所需的技術(shù)已經(jīng)到位，就不再需要任何新的基本技術(shù)。

基于通用功能集成手持終端電子設(shè)備的主要挑戰(zhàn)在于開發(fā)能高效實(shí)現(xiàn)此類高級(jí)集成的晶片工藝技術(shù)與電路技術(shù)。晶片標(biāo)線計(jì)數(shù)必須與基線邏輯CMOS非常接近，才能避免過(guò)高的晶片成本。同時(shí)，電路技術(shù)必須充分利用CMOS邏輯功能來(lái)滿足模擬和RF性能要求。這是不能小覷的挑戰(zhàn)，因?yàn)榇_切的說(shuō)，必須要詳細(xì)處理幾百個(gè)無(wú)線性能要求。

不過(guò)，最近的電路設(shè)計(jì)創(chuàng)新――0.13微米晶片處理及系統(tǒng)架構(gòu)――已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)這種集成。電源、性能和成本都有利于當(dāng)今市場(chǎng)多IC的實(shí)施。

憑借基于功能的集成，將會(huì)很快實(shí)現(xiàn)眾多可提供空中接口和用戶功能不同組合的手持終端。隨著電子產(chǎn)品集成的不斷發(fā)展進(jìn)步，將會(huì)為在單個(gè)硅IC上進(jìn)一步集成全面融合的功能找到大規(guī)模市場(chǎng)。