SiGe半导体公司顾名思义,这是一家以第四主族元素BiCMOS工艺见长的供应商。SiGe不断开发硅锗、无源芯片和芯片级模块方面的先进技术,从而实现更小巧的产品尺寸、延长电池使用寿命、提高速度、提升服务质量,并且更有效地利用现有带宽。这些优势在多项领域创造了巨大的商机,包括802.11b/g/a/n无线局域网(WLAN);WiMAX设备;蜂窝定位系统(cellular positioning system);全球定位系统(global positioning system, GPS);备有蓝牙(Bluetooth)技术的设备,以及符合GSM/EDGE和GPRS标准的蜂窝电话。
以“服务”起家的供应商
SiGe在1996年成立之初,最早是以“工艺服务”为宗旨的公司,后于2000年转变为以产品为重点的供应商,拥有68项已归档专利。作为一家无晶圆制造厂的半导体公司,SiGe能够提供端至端的先进集成电路产品设计、制造、付运和维修服务。公司与业界领先的制造、封装和测试供应商组成合作联盟,享有优惠的晶圆供货、晶圆定价和生产循环周期。因此,SiGe能够以别具竞争力的价格,轻易满足大批量产品的需求。SiGe的产品包括:
● 适用于802.11a/b/g/n无线局域网和蓝牙系统的RangeCharger功率放大器和前端模块,可优化数据处理能力和传输范围,实现高性能的无线数据接入。
● 适用于蜂窝电话的RangeCharger功率放大器和前端模块,是业界在性能、功效、集成度和价格上组合最佳的产品。
● RangeCharger WiMAX收发器集成电路能满足高性能宽带无线接入应用的全球标准。
● PointCharger GPS射频集成电路,具有先进的集成度和功效,可为多类型的蜂窝、手持和汽车远程信息处理应用提供以地点为基础的服务。
经过几年努力,因为业绩斐然,SiGe日前已成功完成一轮1,950万美元的企业扩展筹资行动,宣布将把这笔资金投放在新产品开发(从概念形成直到产品发布的整个过程)上;并用于扩展运营机构,以支持不断扩大的全球客户基群。SiGe表示,如今的亚太区商机无限,是制造和设备设计领域的新兴领导厂商的家园;通过创新的射频前端解决方案,SiGe正积极利用制造业地理位置转变和供应链不断变化的良机,成为蜂窝电话和无线数据市场上首屈一指的厂商。未来18个月,专为蜂窝电话、WiMAX、GPS及WLAN市场而设的全新射频前端模块和功率放大器产品系列,将会进一步推动公司的销售大幅增长。
编辑第一次与SiGe的结缘,是因为他们曾经占据全球45%市场份额、远比铅笔尾端所附的橡皮擦更小巧的RangeCharger系列功率放大器;此次再见面,则是喜闻他们在GPS导航系统上又见先进作为,与我们分享一个新兴技术──“伽利略系统”(Galileo)的来龙去脉。SiGe无线前端产品总监Stuart Strickland博士首先点破伽利略系统的与众不同:“利用具有GPS/伽利略系统功能的硬件,就能在今天实现满足未来发展需求的产品;而只要通过简单的软件升级,高性能GPS无线装置即可加入对伽利略系统功能的支持”。他介绍说,Galileo起源于欧盟委员会(European Commission)和欧洲太空总署(European Space Agency)的合作项目,由民间组织控制,且独立于GPS,是欧洲自主的、独立的全球多模式卫星定位导航系统。
与原有GPS系统相辅相成
Strickland透露,这项开发投资高达34亿欧元的项目(资金主要来自欧盟委员会和私营企业筹资),能提供高精度、高可靠性的定位服务,同时实现完全非军方控制、管理,由空间段、地面段、用户3部分组成:
● 空间段:由分布在3个轨道上的30颗中等高度轨道卫星(MEO)构成,每个轨道面上有10颗卫星,9颗正常工作,1颗运行备用,以和GPS相同的L1载频发射信号运行;
● 地面段:包括全球地面控制段、全球地面任务段、全球域网、导航管理中心、地面支持设施、地面管理机构等;
● 用户:用户端主要就是用户接收机及其等同产品,伽利略系统考虑将与GPS、GLONASS的导航信号一起组成复合型卫星导航系统,因此用户接收机将是多用途、兼容性接收机。
Galileo可以分发实时的“米级”(Meter Level)定位精度信息,这是傲视现有卫星导航系统之处。Strickland解释,由于卫星数量更多,能在恶劣环境下提供更好的效用,且其信号结构的改进提高了精度,并具有专用的完整信息和错误校正功能,从而增强了可靠性,也使覆盖范围得以遍及全球。它还能保证在许多特殊情况下依然可提供服务,如果失败也能够在几秒钟内通知用户,使得对安全性有特殊要求的应用特别适合,如:汽车导航、铁路安全运行调度、海上运输系统和飞机引导着陆等,可谓“陆海空通吃”。
更重要的是,伽利略虽独立于GPS,但仍可相互兼容。它能与美国的GPS、俄罗斯的GLONASS系统实现多系统内的相互合作,任何用户将来都可以用一个接收机采集各个系统的数据或者各系统数据的组合来实现定位导航的要求。为加速普及伽利略系统的使用,已于2005年10月发射GIOVE A测试卫星,预计将于2008年全面投入使用,届时全球卫星导航市场将可望达到300亿美元的产值。
总而言之,伽利略和GPS是相辅相成的卫星系统,一起使用时,能显著改善用户在定位服务上的体验。较之单独运用其一,若导航设备能联合使用GPS和伽利略卫星技术,将可以更快速、更精确地提供达至数米精度的定位数据。这样,定位服务便可应用于先前GPS系统力所未及的地方,比如城市峡谷、茂密森林和办公建筑/购物中心等较深入的室内位置。这将有助把定位服务推广至多样化的消费电子产品领域,包括手机、媒体播放器以至安全设备等。
全球首款伽利略接收器问世,
结盟软件商积极抢攻导航市场
有人揣测,得益于两个主要发起者的强硬后台支持,Galileo不仅能够让欧洲在交通管理和遥测设施建设方面摆脱对美国和俄罗斯的依赖,还能给欧洲的仪器制造和应用服务带来巨大的经济效益,同时创造许多全新的就业机会。“伽利略计划将推动个人导航市场的增长,到2012年,伽利略接收器将占市场的80%”,Strickland也如此深信着。他指出,新兴导航市场将以高速增长的消费应用为目标,包括:媒体播放器、移动电话、笔记本电脑,甚至是手表。
然而与此同时,Strickland不忘提醒:OEM厂商必须及早准备,现在就必须拥有具备伽利略功能的器件,才能及时在伽利略卫星首批信号发射时,推出相关的产品和应用,抢占先机。另他也观察到,未来要拥有市场优势,伽利略必须结合GPS功能,拥有“混合能力”,才能所向披靡;且必须能在使用小型便携式电池供电的产品时,提供持续的位置识别信息。最后,产品必需具有灵活性,才能容易利用软件定义来增强功能,进行升级。为此,日前SiGe半导体特别推出首款配合伽利略系统的接收器IC──SE4120L,以实现消费电子产品的高精度导航服务。
现在,生产商只需利用SE4120L即能推出同时支持伽利略/GPS的伽利略产品,它可灵活支持软件GNSS,适合于便携式应用;就如同所有新兴无线通信标准一样,一旦确切规范定案,只需简单的软件更新,即可实现伽利略支持。SE4120L可在单个RF前端IC中同时支持L1频带GPS和伽利略,并带有支持软件定义GNSS的接口,软件可编程滤波器调节以捕获GPS (2.2MHz)和伽利略(4.4MHz)信号。它支持低带宽多位串行I/Q输出,即使在信号微弱时也能通过调整采样率以提供最新的数据;并拥有低RF系统噪声系数(2.5dB左右),支持蜂窝和传统GPS参考频率。这款接收器还包括了线性自动增益控制(AGC)、低数字中频(IF)多比特位模数转换器(ADC)、锁相环路(PLL)合成器和图像抑制混频器,进一步减少外部组件数目以简化集成度。其中IF滤波器是软件可编程的,能同时支持GPS和伽利略运作;也可单独支持GPS运作。SE4120L采用4mm×4mm×0.9mm QFN MSL1封装,符合RoHS环保指令。已有样品供应,计划2007年第一季开始量产;批量订购10万片时,每片价格低于3美元。
以往,要求高性能卫星定位功能的制造商必需在专用硬件基带产品和基于软件的解决方案之间作出选择:前者耗能高又昂贵;而后者则性能不理想,并对主机资源要求较高。SiGe半导体和Nordnav Technologies AB则通过独特的软硬件结合,解决了这一难题,大大优化便携式消费电子产品的导航服务性能;既无需专用的基带控制器,又减轻了主处理器的负担。这款面向消费电子产品的GPS/Galileo接收器系统结合了SiGe半导体的SE4120L无线前端模块和Nordnav的E5000软件,具有高性能、小尺寸和高效节能的优势,是笔记本电脑、便携式媒体播放器和手机等移动设备的必备组件。
Nordnav和SiGe半导体集两家公司的技术之长,为制造商提供了一种灵活的架构,能够满足不断发展的标准要求。SiGe半导体的SE4120L接收器IC与Nordnav的GNSS软件结合一起,能为用户提供现今市场上最佳的GPS性能。当伽利略系统正式运作时,这一解决方案只需通过简单的软件升级,便可支持该系统。这种独特的软件/硬件架构,还能够在富挑战性的环境中加快新GNSS系统的设计、测试和验证工作;Strickland表示,创新性无线架构使以往需要较昂贵专用硬件的应用都能够以软件解决方案实现,这将为GNSS系统开辟新的市场。这种解决方案不但无需专用的基带硬件,而且更可以在不增加主处理器负担的情况下,实现高性能的接收器系统。该评估平台已于10月开始向客户供货,预计在2007年第一季批量生产。
结语
在我们生活周围由于高频信号极微弱,不容易穿透建筑物;且多路径干扰更常削弱了室内和都市环境的定位准确性;加上建筑物结构呈现不平坦状,导致可见卫星较少、空间卫星仰角较低、精度衰减问题严重和交叉相关等问题,从而影响定位的精准度。通过和GPS的相互为用,SiGe半导体的SE4120L无论在明亮的室内和都市峡谷环境中,SE4120L的双模GPS/伽利略特性都增加了潜在的“可见卫星”,这种E-GPS混合定位技术在任何环境都可实现无缝定位。
此外,其智能“无声跟踪”(silent tracking)和“预先定位”(pre-emptive positioning)技术,能持续获取最新的位置信息,又不影响电池寿命。在GPS信号很强的环境中,当无法获得卫星信号时,可以调整专利的指南针技术和惯性传感器,依“可能的步进距离”先行计算,从而进行推算定位(dead reckoning),与GPS相比,似乎毫不逊色;也无怪乎日前传出欧盟“可能”将之移作军事用途的传闻时,会让英美为首的超级大国如此紧张了。2008伽利略系统大举商用是否能如期兑现?与GPS之间是战是和?期间是否会有重大变数?有心全速发展导航系统者,确实值得密切留意。