什么是真正的3G生活？我们生活中的眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋，任何一件能看到的物品都有可能成为3G终端。当带宽和技术具备时，这个集成许多功能的终端使我们不仅可以随时随地通信，更可以双向下载传递资料、图画、影像，当然更可以和从未谋面的陌生人网上联线对打游戏。手持设备需要支持日愈丰富的融合业务，除了需要一个强悍的处理器之外，还需要支持WLAN、UWB、Bluetooth、Zigbee、DVB-H、UMTS等诸多无线协议，这些协议用以支持移动通信、娱乐体验、计算应用的需求。然而如何做到面面俱到？升级RF技术是解决方案的重要一环。
      中国3G牌照的发放不仅引起国内消费者对TD-SCDMA手机的期待，更是备受国内外半导体企业所关注。相信中国市场不断高涨的3G热潮，将成为当前影响RF技术发展与应用的主要因素，并为国内RF芯片厂商带来更新的机遇和考验。加快技术开发速度、提高量产供货能力、不断提升产品性价比——“一加二提”是国内本土芯片企业应对市场竞争的关键。

RF技术为3G手机增添更具吸引力功能内容
      3G手机是我们最早体现3G技术的终端产品之一，据专家介绍，3G时代的手机除了能高质量地完成目前手机所做的语音通信外，还能进行多媒体通信。用户可以在3G手机的触摸显示屏上直接写字、绘图，并将其传送给另一台手机，而所需时间可能不到一秒，当然，也可以将这些信息传送给一台电脑，或从电脑中下载某些信息。用户可以用3G手机直接上网，查看电子邮件或浏览网页。将有不少型号的3G手机自带摄像头，这将使用户可以利用手机进行电脑会议，甚至使数字相机成为一种“多余”。3G手机与2G手机相对比，2G手机主要是进行语音传输，3G手机则以数据业务为主。3G手机基本的改变包括能提供既有的“电路交换模式”（Circuit Switch Mode）和可移动上网的“封包交换模式”（Packet Switch Mode），进而能打影像电话、使用多媒体短信服务（Multimedia Message Service；MMS），或是收发电子邮件、上网浏览等网际网路服务。而具备强大功能的基础是3G手机极高的数据传输速度，目前的GSM移动通信网的传输速度为每秒9.6K字节，而第三代手机最终可能达到的数据传输速度将高达每秒2兆字节。3G宽带系统提出了高要求：包括高线性、良好的灵敏度、迅速的锁定和稳态时间等，都将系统的整体性能转嫁到射频电路上，提出了更苛刻的要求。另外，因为3G系统都是基于CDMA的扩频系统，扩频接扩的处理直接将通道上的各种噪声和干扰投射到系统的传输指标上，又反过来对系统的整体容量产生影响，产生“地板效应”，因此射频系统的设计好坏，会直接影响到整体的系统性能可靠性和信道质量。所以，工艺、功耗、成本以及对双模设计的考虑，这些问题对于RF芯片厂商都是极具挑战性的技术问题和生产问题。
      “目前，随着半导体制造技术的飞速发展和进步，无线通信终端系统里面RF芯片的功能越来越多，复杂度不断上升，而对性能和成本的要求也越来越高，因此，RF芯片的开发难度是日愈趋大。”锐迪科市场总监樊大磊（以下简称“樊总监”）在接受《半导体器件应用》记者采访时如是表示：“具体地说，在目前的通信终端系统里，基带的功能越来越强大，但是原来集成在基带芯片里面的如模拟基带（ABB）、电源管理等功能模块确实越来越往RF芯片里面转移。由于RF芯片对于其他模块的噪声等片上干扰非常敏感，因此，当射频集成了越来越多的其他功能模块后，如何保持甚至进一步改善射频性能就变得非常关键，突出表现在对收发信道信噪比的实现上提出了更高的要求，这对RF芯片的设计提出了非常大的挑战。另一方面，由于大量无线电频率被分配到不同标准的通信应用业务中，空中的无线电干扰也越来越拥挤，不同业务产生的无线电干扰现象就越来越严重，3G的空间传播环境越来越复杂，这就很容易导致信道的质量严重恶化或下降。”他指出：“如何保证3G系统信号在空间传输过程中的信道质量，对射频收发芯片的性能提出了非常高的要求，正因为RF芯片的性能对3G系统的整体性能越来越具有决定性。”
      正如樊总监所指，RF端芯片技术的升级对于3G发展来说将有深远意义。虽然，RF芯片技术的升级本身并不能构成推动3G发展的决定性力量，3G发展从终端技术角度来说更多的取决于低功耗高性能的处理器。但手机有手机的特点，随着RF芯片技术的升级，首先，多模、多业务RF芯片的出现将3G手机的应用功能大大扩展，并以此推动了3G的发展；此外，高集成度、低功耗、易用性好的RF芯片有助于节省更多的系统资源，如电流、PCB面积等。所以，从市场推广角度而言RF芯片对3G手机的影响则取决于是否有吸引客户的内容。
      通信技术升级到3G时代的直接意义就是无线芯片和数字芯片将变得更加复杂，耗能更多，而且比现有2G解决方案的尺寸更大。3G提供的数据传输率更高，终端芯片组的功能性将会增加，因此芯片组构造将更加复杂。ANADIGICS Wireless Products Marketing Director  Bruce Webber（以下简称“Bruce”）对记者说：“在中国应用广泛的2G无线标准，诸如GSM和CDMA，主要是面向语音方面的。与之相比，3G无线标准是利用更复杂的星座相位和宽度调制来增加RF通道的传输能力，以达到高速率传递。同时，经由无线连接的移动设备，需要更大的处理功率来进行编解码的传输。”他进一步分析表示：“在3G无线网络中更复杂的波形，比传统的2G系统具有更高的峰平均率（PAPR）比。抗干扰（干扰主要引起数据包丢失和掉话）传输3G波形需要一个具有更高的线性，及能以更精准的信噪比到达基站输出功率的功率放大器。尽管移动装置必须具有精确的输出功率来满足3G标准要求，但用户在多数时间依然可以在减小的功率水平下进行使用。”根据此应用特点，ANADIGICS的功率放大器可通过移动设备天线提高信号强度以满足实际水平，但不像发送器，功率放大器的设计在特定频率和网络中具有最佳线性和最佳效能，使具备宽带响应的单电源放大器覆盖3G多频成为可能。ANADIGICS  HELP3TM功率放大器就受到了众多企业的青睐，因为它可以使其产品在通话时间、操作者的接受性和设计的灵活性上超过低性能的宽带设备。

ANADIGICS Wireless Products Marketing Director  Bruce Webber 

      当今，人们无时无刻不生活在各种频率中，丰富的空中资源为各式各样的移动通信设备传递着各式各样的信息，各种制式的电波所构成的“天网”之中，同时也在随时随地享受着各式各样的便捷通信服务。更智能的集成、宽载波频率范围以及更高的调制带宽都成为了影响RF技术发展与应用的驱动因素。

RF技术不断升级  国内外厂商表现亮眼
      根据市场调查机构iSuppli的报告，手机用射频收发芯片采用CMOS工艺的比重逐年提高。设计手机RF IC需要采用的工艺技术与半导体行业其它领域通常所用的工艺技术有所不同，CMOS工艺RF芯片首先进入的是低端GSM手机，继而向高端GSM手机发展，随着3G时代的来临，射频CMOS工艺将越来越重要，RF设计工程师拥有的选择涵盖了从高速双极到CMOS，再到砷化镓，还有许多其它选项。随着半导体厂商升级到更小的工艺尺寸，CMOS技术将成为射频终端的主流技术，更小的工艺尺寸有助于厂商为各种系统及标准开发出数字射频解决方案和单芯片解决方案。与传统的SiGe BiCMOS工艺的器件相比，用CMOS工艺生产的射频器件有四个显著优点：一是系统总成本显著降低。CMOS技术可以使系统的总体集成度更高（如可以实现射频与基频信号处理的集成），外部元器件数量减少，IP复用又可以降低新器件开发成本。二是使系统的尺寸更小。手机中射频部分占据了大量空间，射频器件本身集成度的提高和所需外部元件的减少会显著节省电路板面积。三是可靠性高。单片集成的含射频、基带及模数、数模转换的电路可靠性会更好。四是功耗低。这一点对于靠有限电容量电池驱动的便携产品尤为重要。在无线终端产品中， CMOS技术制造RF电路可以更好地实现单片集成RF前端的低成本和小型化收发器，从而便于终端产品向更加轻薄、成本更低的方向发展。樊总监说：“CMOS工艺除了成本优势以外，另一个逐步显现的优势是其易于实现在数字域对射频信号进行处理，这对于提升芯片性能及开发多模芯片具有重要的意义。”
      CMOS工艺独特的优势使其市场前景被业界不少企业所看好，不过，与BiCMOS工艺相比，CMOS工艺在设计上要难得多，不论是速度还是对称性都不如BiMOS好。各种原因导致使用CMOS工艺开发RF芯片时要做许多补偿电路，许多原来不需要考虑的因素都要考虑到。ADI公司射频网络通信部业务拓展经理Justin Littlefield （以下简称“Justin”）认为：“从终端用户的角度来看，通常人们并不会在意选用的是什么工艺，而是期望所选工艺应该相对透明，所提供的性能和易用性应当差别不大。”他表示：“作为供应商，最重要的是对于所用的所有RF工艺，都要坚持比所有业界标准都还要更加严格的ESD标准，使得采用5V以及更低的电源成为一种标准，实现高性能、低功耗，并且始终坚持所制造的元器件能够提供卓越的价值。”

ADI公司射频网络通信部业务拓展经理  Justin Littlefield

      由于要提供丰富的多媒体应用，3G手机终端对于手机和芯片的功耗有严格的要求，因为移动终端的通话时间很关键且一直是最大的问题。Bruce表示：“当用户花更多的时间使用手机的时候，都期望电池能像2G模式一样的长通话时间，在考虑芯片应用的时候，通过技术延长电池寿命，对希望同时掌握语音和数据服务的消费者来说显得更加重要。”
      射频设计是电子系统设计中最难掌握或最具挑战性的领域，它的应用很容易受到不确定因素而变得不稳定，即使提供了设计方案以及完全一样的BOM，要构成具有稳健性的射频系统也非易事，况且不同设计师可能会得出不同的结果。这是射频生产率低的主要原因之一并一直困扰着设计师。业界一直在不断探索简化并加速设计的新解决方案，最近，业界推出了简化射频设计的新概念，即设计平台。所谓平台，实际上就是比total solution更广的total solution，除了包括完整芯片集合相关电路外，还包括丰富的参考设计和开发环境及套件，甚至还可以包括培训，第三方支持，代码库和范例，以及其它内容更丰富的专有RF技术。通过如此庞大内容的整合，可以使复杂且枯燥的RF设计得到简化加速。“设计平台概念的推出确实正将产业引领到一个新方向上。”Justin分析说：“许多消费者对半导体厂商的期望不再简单地是芯片设计专家。他们日益期望这些供货商具有系统方面的知识，可以通过合作来进行系统和子系统的设计。同时，对于开发更高集成度的产品和信号链来说，上述的系统知识也是必需的。这些趋势似乎将持续下去，而半导体供应商和客户之间的关系也将继续演进。通过这些变化，供应商将继续掌握和积累这些新技能，而这必然要求供应商在各方之间进行更深入的参与并承担更多的义务。”
      虽然设计不同领域的各类应用为射频技术带来了很多挑战，但业界努力而不断地改进和升级射频技术，无线射频技术的最新发展将是实现双模、多模手机、高频基站、无缝切换技术等。通信技术正在不断改变并引领着人们生活的步伐，RF芯片的市场需求也将随之拉升。国内外企业看好RF芯片市场并纷纷积极投入其中，ADI公司就从天线到基带的广阔产品线上，通过覆盖整个射频链，集中于解决系统级的挑战。从传统定义的RF器件角度来看，ADI公司在调制/解调、功率检测（对数和RMS产品）、频率合成器（PLL和集成频率合成器）等领域已经明确地树立了领导地位。通过RF产品种类的集成与扩展，ADI有能力向工程师提供为满足每个客户独特需求而定制的系统级解决方案，可能单一的架构或元件不可能满足所有需求，但ADI公司所具有的元器件专业技术经验和系统知识，就能使RF工程师的设计能够满足他们现在所面对的各种成本、尺寸、功耗和性能要求。Justin说：“现存的RF产品中有许多是根据下一代通信标准的要求和需求应运而生的。 ADI公司认识到这一点，并正在与从事各种3G、3.5G和4G系统开发的国际和国内（中国）领先公司展开合作。 及早参与是全面理解终端产品要求并确保最新推出的相关元器件适合这些要求的关键所在。随着我们进入新标准产品开发的下一阶段，这种早期参与的模式对IC供应商来说将变得越来越重要，甚至可以说对设备制造商更是如此，这样一来他们不仅能满足标准提出的公开要求，而且可以使其产品实现与其他厂商的差异化。”
      ANADIGICS作为当今领先的RF供应商，也一直在满足客户的需求和为客户提供满意的解决方案方面努力，保持安利吉在未来市场的领先地位。“针对不同的网络以及应用于全球网络中的不同频带，ANADIGICS提供了性能优越的宽频范围的3G功率放大器产品。”Bruce介绍说：“安利吉HELPTM技术可减少电池电流的功耗，以达到最长的通话时间。ANADIGICS3x5mm封装的最受欢迎的双频3G功率放大器频带组合，具有目前每个频段可使用的最低引脚，在保持多频段设备优良性能的同时，减少成本和尺寸。在未来几年，无线行业将继续朝着基于WiMax 和LTE标准的，具有4G网络分布的高速移动宽带数据的方向发展。ANADIGICS（安利吉）期待制造商们对4G功率放大器的需求，并已推出AWM6424产品——新的全球WiMAX 4G功率放大器。它在2.3-2.7GHz频率范围可提供不可思议的线性和效率。”
      支持手机功能的两大核心芯片之一的射频收发芯片一直被认为是中国无线通信和3G产业的薄弱环节。2006年下半年，国内两家领先的RF芯片企业锐迪科微电子（上海）有限公司（以下简称“锐迪科”）和鼎芯通讯（上海）有限公司（以下简称“鼎芯”）都宣布推出采用CMOS工艺的TD-SCDMA射频（RF）芯片，一举弥补了中国TD-SCDMA产业链发展的短板。随后，锐迪科宣布推出“全球首颗支持HSDPA的TD-SCDMA/GSM双模RF芯片”。锐迪科从2005年开始涉入TD RF芯片的开发，迄今为止，已经做了四次正式流片，多次金属修改，光在流片和加工一项上面总资金投入就超过数百万美元。通过上述的这些投入，锐迪科在TD RF芯片领域取得了亮眼的表现：锐迪科TD RF芯片是业界第一款用纯CMOS主流工艺实现的TD RF芯片，在降低RF芯片以至终端成本方面取得了巨大进步；锐迪科TD RF芯片是业界第一款集成了模拟基带（ABB）的TD RF芯片，是第一款能够完全支持数字接口的TD RF芯片，实现了高集成度、降低成本的目的；锐迪科TD RF芯片是业界第一款集成了TD-SCDMA和GSM/GPRS两种正式移动通信标准的双模芯片，实现了2.5G和3G通信技术的互存互融；锐迪科TD射频方案不但包括了能够满足射频收发功能的射频收发器，还有满足市场需求的单独的TD-SCDMA的功率放大器（PA）和射频开关，提供了一个完整的射频解决方案。“经过多年的摸索与积累，锐迪科在技术上取得多项进步和创新，所提供的TD RF芯片相比于市场上的其他TD射频解决方案具有非常明显的优势。”据樊总监介绍了解，锐通科TD RF芯片的优势特点体现在三方面，首先，在技术上，锐迪科TD RF芯片采用业界主流的架构和先进的CMOS工艺，在支持TD-HSDPA和TD-HSUPA性能上，目前都已经分别达到了下行2.8Mbps和上行2.2Mbps的理论最高速率，在业界处于领先水平。能够满足中国移动对TD终端的高传输速率的要求。其次，在应用上，由于锐迪科TD RF芯片能够同时支持模拟接口和数字接口两同目前主流基带接口，因此，与目前市场上所有的基带芯片都能很好地配合。同时由于锐迪科TD RF芯片的集成度非常高，BOM数很低，因此对于板极的设计大大降低了复杂度和难度。另外，由于锐迪科TD RF芯片的设计团队都在国内，因此在客户支持和满足用户各种需求上都可以做到快速响应和反馈。最后，在成本上，锐迪科TD RF芯片采用的是主流CMOS工艺制造，同时做到了单芯片全集成，因此整个射频方案的成本非常低，同时由于CMOS工艺产能充足，交货周期很短，芯片的一致性和可靠性都非常优越。
      尽管射频技术目前仍然存在很多有待攻克的难关，比如电源、基带处理器、射频发射器等，但随着半导体技术以打破摩尔定律速度的高速发展，相信未来会有更多功耗最小化、成本最小化、体积最小化的射频产品成为推动无线应用的利器，世界著名半导体厂商纷纷投入RF领域就是最好的证明。

TD-SCDMA是本土芯片企业发展契机
      在当前经济不景气的大环境中，中国3G牌照的发放成为影响整个RF市场的主要因素。目前，国际上共了三种通用的3G无线移动通信标准，分别是TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000。同CDMA2000或者WCDMA相比，TD-SCDMA与它们还是存在一些不同之处。比如：WCDMA是FDD系统，需要同时收发，对抗干扰能力的要求比较高；而TD-SCDMA属于TDD系统，在频率综合器方面的要求就相对更高一些，需要快速切换，快速锁定时间。从技术的分类上来说，TD-SCDMA与另外两种3G标准最大的差别之一，就是前者采用TDD的收发方式，而后两者采用FDD的收发方式。从实现上来说，TD-SCDMA RF芯片的实现对时序的要求更高。而另外两种3G RF芯片在实现时对如何防止收发同时工作相互之间的隔离要求更高。从应用的角度讲，TD-SCDMA刚刚起步，网络和系统的健全与完善需要一个过程。在这个过程中，需要RF芯片既能支持GSM，又能支持TD-SCDMA，因此RF芯片会向双模甚至多模方向发展。而将模拟基带置于片内，也是考虑到目前基带厂商更多地采用DBB的方案，因为它便于应用升级。Bruce分析介绍说：“WCDMA或CDMA使用的是频分双工模式，但TD-SCDMA使用的是时分双工模式。因此在TD-SCDMA移动设备中的功率放大器总是在激活与静止之间的负载周期（占空比）变化中运行。像其他3G技术一样，TD-SCDMA要求高线性的功率放大器，但设计的功率放大器仍然需要在‘关机’的静止模式下保存电池电流。”
      目前，国外大公司在WCDMA和CDMA2000标准的RF芯片开发上都已经非常成熟，同时也走在比较前面。与国外竞争者相比，TD-SCDMA是国内芯片设计公司发展的重要契机，国内芯片设计公司可谓具有地利与人和的优势。由于TD-SCDMA目前只在中国国内商用，市场规模不是很大，因此国外大厂商对TD-SCDMA RF芯片的开发并不是积极，主要还是国内厂商在做。从商用的角度来说，国内厂商在RF芯片开发上技术积累不如国外大厂商多，但是正是因为这种差异，国内厂商更容易采用更多的技术创新来实现有竞争力的产品。其次，国内厂商由于更接近国内的实际客户和用户，因此在满足客户的多样化需求，在满足客户技术支持需求上，比国外厂商有明显优势。最后，由于国内厂商的开发成本比国外厂商要低，因此在产品的价格方面也具有比较明显的优势。另外，在政府相关部门的指导下，参与TD-SCDMA相关芯片设计的各家企业也进行了充分的交流与合作。
      中国3G手机牌照的发放，吸引了更多国内外半导体企业的关注，随着国外厂商的全力投入，中国半导体产业所面临的竞争也越趋激烈。中国不缺乏系统指标的定义能力，更不缺市场，缺乏的是设计IC来实现标准的能力；另外，市场大量的竞争者将让利润空间遭到压缩，对应用于3G领域的芯片产品实现性价比最优化将成为众多半导体企业争取市场份额的筹码，所以TD-SCDMA在国内市场商用的启动，对于国内RF厂商而言既是机遇也是挑战。不断提高量产供货能力与技术开发经验，并努力提升产品性价比是国内本土芯片企业应对市场竞争的关键。