英飞凌(Infineon)在手机射频收发器(RF Transceiver)领域，有着骄人的成绩。日前来京公干的英飞凌亚太区RF产品市场总监Arun Palwankar告诉我们，根据Gartner等知名调研机构的资料显示，英飞凌自2002年以来，在全球手机射频收发器市场一直雄踞市占率的首席地位，且节节攀高；仅2005年，英飞凌就售出了2亿多颗射频收发器芯片，在当年度全球约8亿支的手机出货量中，占据26%的市场份额。
声援2.75G EDGE，
便于手机厂及运营商“无缝升级”
射频电路芯片(RFIC)是手机的核心元件，由功率放大器(Power Amplifier，PA)和射频收发电路等部分组成，其中射频收发器更是中流砥柱，重要性可见一斑。Palwankar进一步将手机射频收发器细分为三大块来看，剖析道：(1)GSM/GPRS：是最成熟的产品，顾客的持有成本相对较低，RF有走向与基带集成的趋势；(2)EDGE：以经济高效利用2.5G频谱资源著称、俗称2.75G的产品，预估到2008年将占据约40%的手机市场，基带和RF接口的数字化是其趋势；(3)3G：对集成度及小尺寸封装尤为看重，另因各区标准和频率不尽相同，收发器呈“多频”及“多模”发展，且未来HSDPA/HSUPA的需求将强势增长。
EDGE是“增强数据率GSM演进”(Enhanced Data rates for GSM Evolution)的缩写，由于具有2G和2.5G (GPRS)延伸的特性，故有时也被称作2.75G或EGPRS。EDGE在高速率的编码方案上使用8相位相移键控(8PSK)的调制技术，每一个符号可以表示4比特的数据；相对于使用高斯最小移位键控(GMSK)、每符号仅能表示1比特数据的GSM，EDGE理论上能提供的数据吞吐量足足是GSM的4倍！此外，EDGE使用“速率匹配算法”来调制编码，因此能保证无线通道、数据流量和数据传输的稳定。它并引入了GPRS里没有的新技术：增加冗余度，以便发送更多的冗余信息来与接收机保持通信，从而增加正确解码的机率。
英飞凌特别看好EDGE市场，Palwankar指出，加入 “相位调制”概念的EDGE，可提供更高的数据流量和覆盖率；惟有提高调制和编译码的复杂性，才能缓解频谱拥挤的问题，无论对手机厂或运营商来说都是一大福音。此外，它不像3G需要花费巨额成本全新投资；故他们估计到了2008年后，GPRS将被EDGE或双模手机取代。英飞凌早在去年就发布并量产第一代的EDGE RF收发器产品，凭借自身多年积累的强大研发能力和80%高度IP 重复使用的优势，今年更再接再厉推出可向后兼容的第二代芯片。
率先投入CMOS工艺
BiCMOS、SiGe和CMOS，是目前RF收发器3种最主要的制程工艺。过去，RF一直是模拟和混合信号的世界，多以BiCMOS工艺为主；近来因基于低成本、高整合的考虑，有逐渐向数字化电路整合的趋势；而CMOS原来的串扰问题现在已被部分公司 （包括英飞凌）解决，特别适合用来做数字RF的整合，颇有取而代之的架势。CMOS的全称是“互补式金属氧化半导体”(Complementary Metal-Oxide- Semiconductor)，乃利用在硅晶圆上制作PMOS(P-channel MOSFET)和NMOS(N-channel MOSFET)元件的正/负极互补特性氧化而成，具有只在晶体管需要切换、启闭时才产生功耗的优点，因此非常省电且发热少。
总括CMOS工艺的好处有：随着工艺尺寸的缩小可等比例微缩芯片中数字电路部分以满足小型化手机的需求、易于将RF和基带集成，且与主流半导体量产工艺技术相合，可获综效利益等。相应的，它能将这些优势反馈给客户：减少功耗、节省BOM成本(例如以往平均每两年才更新一次，现在缘于CMOS的诸多特点，更有助于新产品的改朝换代)，并能缩短上市时间、赋予制造灵活性等。英飞凌基于CMOS工艺的GPRS射频收发器已于2004年开始量产，拜基于相同工艺之赐、方便产能间的调度之赐，英飞凌能保持在手机RF的技术前沿位置，以高集成的CMOS RF收发器最大可能地降低客户成本，并提供基带的互操作性。
Palwankar透露，这对仍未走向完全开放的手机市场是很重要的；因为手机不像PC，有着“Wintel”般的通用型架构，而是由十多家的主力基带厂商分执牛耳；基带架构多样，也是为何普遍存在双处理器的原因，一个用于运行通信协议栈，一个用于多媒体应用。如此所带来的影响是，一旦接收器产品不够灵活，将沦于只能为某一家、或少数厂商供货的窘境，对手机系统设计或制造厂商而言，也都将造成极大供货上的不便。如今，英飞凌凭着先进的技术和高度IP 重复使用的优势，便能取得这些产品的“渐进性”。此外，英飞凌也备有参考设计以协助客户进行RF引擎/模块的FTA(最终产品认证)合格测试。这对习惯拿现成解决方案的国内手机制造商来说，不失为一大福音。
将CMOS单芯片进行到底
英飞凌对RF收发器的投入最早可追溯到1990年，据悉，当时它也是量产具备直接变换架构和I/Q接口的GSM RF之拔得头筹者；3年光景过去，更成功将压控振荡器(VCO)核心集成到芯片中。尔后，在大部分供应商都还停留在5 V阶段时，英飞凌再度率先量产2.7 V的超低电压和双频GSM套片，并于1999年推出集成VCO/PLL的SMARTi单芯片。迈入千禧年以来，三频GPRS单芯片、完全零中频WCDMA和EDGE等收发器亦陆续问世。“我们在RF收发器已有15年历史，更是第一个推出CMOS射频收发器单芯片的厂家，于2003年正式大力投注于RF CMOS工艺，在CMOS产品和技术转换都有完整的蓝图”，Palwankar说。
不同于竞争者将RF收发器和模拟前端集成在一起的作法，在英飞凌的规划中，是将RF独立于滤波器、天线开关和功率放大器之外，如此是为了提高灵活性和成品良率并降低成本；SMARTi SD2和SMARTiPM是英飞凌目前力推的主流成熟产品。前者是第二代的GSM/GPRS四频收发器，这款以0.13μm CMOS工艺为基础的低功耗产品，承袭前一代业经验证的数字sigma-delta调制模块架构发展而来，整个手机射频部分只用了20个外围元器件，数量远比第一代SMARTi SD产品的70个足足减少了约70%，现已量产近两年。
后者是英飞凌面向GSM/EDGE所开发的第一代EDGE四频收发器，同样以0.13μm CMOS的低功耗工艺为诉求，所需的RF外围元器件数少于15个，有80%的技术是SMARTi SD2知识产权高度重复使用的成果，可和标准线性功率放大器很好地工作，并已获得三星电子的青睐，成功应用在其中高端的手机中,如其新近上市的SGH-D908。那么，这是否意谓着BiCMOS工艺将完全被CMOS取代？Palwankar的回答是，“若单纯从技术面来看，答案是肯定的；就英飞凌本身而言，目前大量出货的射频收发器已有超过50%是采用CMOS。但有鉴于平台更换有它的周期性存在，故这样的转变将是循序渐进的。而所有的新产品设计都将基于CMOS工艺。”
先难后易，
减少验证窒碍所引起的产品推迟
另一个略显尖锐的问题是：在众多厂商也逐渐意识到CMOS利益的今天，英飞凌又有何突出之处来说服用户呢？同时列席的英飞凌通信事业部无线产品销售总监梁天波补充，这体现在两大方面：一是英飞凌的产品线齐全，可填补2G～3G的任一市场间隙，且是有能力率先量产者；二是承袭德国严谨文化之故，他们采取的策略是“循序渐进”式，先于1999年将VCO、发射和接收三部分功能基于成熟的BiCMOS工艺集成在单芯片中，再于2003年把半导体工艺由BiCMOS转换到低成本的RF CMOS工艺。与美式风格先在CMOS工艺上做出三芯片方案、再进行单芯片集成的作法迥异。“先把上述VCO、发射和接收三部分分别转换到CMOS工艺再进行单芯片集成，等于把难点都留到了第二步；因为分别采用CMOS工艺其实并非最难的环节，将数字、混合信号和射频部分整合才是最大的关卡，尤其是集成在CMOS工艺上”，梁天波说。
事实上，自从把内存部分独立成“奇梦达”公司后，英飞凌对于原有宽带、RF和移动手机平台等通信解决方案的部署脚步，似乎更为快马加鞭了；即使在新兴无线技术（如：UWB、AGPS、WLAN和蓝牙等技术）上也未曾缺席。今年7月间，英飞凌便已宣布成功完成一款具备双频段超宽带(Ultra-Wideband) RF收发器芯片的定型工作。该双频段超宽带RF CMOS收发器芯片支持WiMedia联盟频率计划中定义的3GHz～5GHz和6GHz以上最高至9GHz频段，其独特之处非常适用于通过认证的无线超宽带(Certified Wireless USB)和Bluetooth-over-WiMedia超宽带系统上，同时也是超宽带系统制造商在各式以高达480Mbps之速度进行无线流式视频、图片下载以及文件传输等的应用上的一个关键组件。
除了移动终端之外，此超宽带RF CMOS收发器技术还适用于PC机、打印机、DVD驱动器、电视机和其它消费电子设备。这种新技术的另一个应用领域是PC与外设，如：移动终端、打印机和电视机等之间的高速无线连接。该芯片采用英飞凌成熟的90 nm CMOS工艺制造，结构紧凑，低功耗，是移动终端设备的理想选择；且可同时支持WiMedia频率计划的高、低频段，能满足全球各地的频率管制要求，让前述制造商能设计出全球通用的超宽带终端。英飞凌计划于2007年中推出符合WiMedia UWB规范的单芯片CMOS UWB器件，包括MAC、PHY和RF收发器等。
结语
眼尖而细心的读者会发现：在英飞凌的产品蓝图中，似乎没提到CDMA2000。另在中国自有3G标准──TD-SCDMA鼎沸多时的情况下，英飞凌的态度又是如何？Palwankar的回应是：因为RF收发器主要是跟基带处理芯片配合使用，故这部分主要跟基带厂商有很大的关系；前者缘于寡头垄断，市场容量不够大，后者则因有待时机成熟，因而暂时缺席。总括来说，英飞凌RF收发器的强项在于：可和业界多种基带处理器平台配合，加之秉持德国一贯严谨作风，不断积累自身强大的IP实力，在集成芯片功能时能享有“资源余量”，显得驾轻就熟且游刃有余。这些都让英飞凌和它的客户们，在开发下一代新产品时，能撙节可观的重复投资成本并取得有利的起跑位置。
