回顾2005年手机市场最引人注目的趋势,除了3G之外,大概就非超低价手机莫属。新兴市场的手机平均销售价格虽然看来无利可图,但其出货量的爆发力道却十分惊人,也因而使得上游的芯片供货商纷纷跳出来喊话,誓言“腰斩”手机eBoM。
然而,在如此大胆的目标价格宣示背后,却是无数研发工程师日夜辛苦的结晶。让手机芯片大厂TI能够领先业界推出手机单芯片解决方案的核心技术——数字射频处理(Digital Radio Process, DRP)便是一个历时8年的漫长研发之后终于有所成就的例子。投入DRP研发的价值何在?在产品生命周期通常不到3年的半导体业,为何TI愿意承担如此可观的风险?且让几乎从DRP项目启动的第一天便开始领导TI DRP开发团队的Bill Krenik现身说法。
8载研发 曾经备受质疑
时间回推到2001年6月,德州仪器对外发表世界第一款DRP产品BRF6100,并随即在2002年宣布将投入手机单芯片解决方案的研发。“这个发布消息在当时确实引起不少争论,甚至不少同业公开质疑这只是个行销宣传的口号,单芯片手机在目前的科技水准下难以商业化。但事实证明单芯片手机绝对是可行性的。”目前担任TI无线通信部门先进架构经理的Bill Krenik在回忆起DRP漫长且曾经备受质疑的研发历史时,相当自豪地做出了这样的评论。
事实上,早在1997年,德州仪器便已经开始思考将射频数字化的可行性,并着手研究。Bill Krenik指出,将射频电路数字化最大的好处,就在于能让手机芯片的整合度更高,甚至达成单芯片的终极理想。除此之外,射频电路数字化也让手机的射频次系统能够享受到工艺技术精进所带来的低功耗与低成本优势,这是以往采用模拟架构、BiCMOS、甚至硅锗工艺所设计生产的射频芯片所无法达到的。
射频数字化实为超低价手机的发展动力
如果射频电路数字化的趋势不曾发生,或是做得不够彻底,手机Cost down很快就会遭遇瓶颈。Bill Krenik表示:“在今年1月份的ISSCC中,有竞争对手发表其数字射频与手机单芯片研究的论文,但是很明显的是,他们的架构仍然采用了不少的电感器与模拟电路,不像TI的架构已经接近100%数字化。而模拟电路的微缩发展犹如骑脚踏车上坡的过程,但对数字逻辑电路而言,微缩发展却是其技术本质使然。”
在业界目前普遍以130纳米工艺在量产所谓的超低价手机芯片解决方案,并宣告将进入90纳米工艺的今天,TI基于90纳米的产品已经在出货状态,65纳米工艺的芯片已经准备要在今年下半年开始陆续送样给客户,研发团队甚至已经开始着手设计45纳米的芯片。驱动超低价手机不断降低成本的动力,绝大部分的关键在于工艺微缩。惟有让手机系统单芯片中的各个次系统都能跟上工艺技术进步的脚步,手机的芯片成本才能跟着降低。
低成本已经成为手机芯片市场的必备竞争条件,不管是所谓的入门级手机,或是高端的3G手机、智能型手机都是如此。即便是高端机种,制造商也必须在有限的预算空间内增加更多创造差异化的功能,而这些会带来新的成本。因此,DRP不仅是一个适合低成本市场的技术,在高端市场上同样可以为TI带来产品优势。
DRP为TI带来可观竞争优势
事实上,除了手机的核心芯片之外,DRP技术对于TI所有的无线产品线都带来重大的影响,例如手机Wi-Fi、蓝牙、移动电视、卫星定位等手机周边解决方案。将DRP技术引进这些同样具备无线通信功能的产品,除了能够直接带来降低成本,提升竞争力的好处外,在与TI其它主管的访谈中,不少主管都提到将不同的无线通信技术整合在同一个芯片中,例如蓝牙与Wi-Fi、蓝牙与基带处理器整合等等,对TI而言已不是技术问题,市场需求是否存在才是更关键的。
在DRP研发成功之后,对研发团队而言,以逻辑门实作的射频就跟芯片中其它的数字电路没有太大的不同(扣除必要的嵌入式电感等无源元件),而且数字化的射频系统,对于各种干扰和噪声的抵抗能力也相对提升,让无线通信单芯片设计时最难以整合的射频系统不再像过去那般棘手。许多TI主管均表示,DRP的成功,让“整合”从一个科技的问题变成商业决策与市场观察的问题,市场需求在哪里,TI就能迅速推出对应的解决方案。光是从这点来看,即便是研发耗时8年之久,DRP仍是一个相当值得的投资,也难怪其它竞争对手开始在射频数字化方面试图急起直追了。