制造CDMA手機的障礙正在陸續(xù)消失。主要的IC供應商開始向新一代半導體技術轉移。他們在芯片上嵌入大量混合功能，提高DSP能力，并且與主要的RF IC開發(fā)商和設計公司建立新型伙伴關系，簡化手機的開發(fā)過程。

據(jù)美國Qualcomm(高通)公司 CDMA 技術產(chǎn)品部副總裁Luis Pineda說，半導體供應商所做的一切工作，無非是向OEM制造商提供完整的從揚聲器/麥克風到天線的CDMA解決方案。任何人都不會放過這個潛力巨大的市場。去年，中國電信的競爭對手中國聯(lián)通宣布，到2003年，他們將建設一個容量達5,000萬門，用戶數(shù)為3,000萬門的CDMA網(wǎng)絡。

許多國家都在做類似的嘗試。難怪摩根士丹利公司的分析家說，全球IS-95 CDMA手機的出貨量將從1999年的4,800萬部上升到2003年的超過2.65億部。

手機僅僅代表部分CDMA 市場。象AirPrime這樣的公司正在使用LSI Logic 的CDMA基帶處理器制造調制解調器卡，以便為各式各樣的手持設備提供Internet訪問功能。

在誘人前景的驅動下，不僅高通公司，而且領有其許可證的LSI Logic公司、PrairieComm公司，以及最近被 Intel收購的DSP Communications公司，都紛紛介入CDMA行業(yè)。

最近，三星電子和日立半導體美國分公司宣布準備開發(fā)CDMA芯片。據(jù)說飛利浦半導體正在與高通公司談判，以便更新VLSI公司所擁有的CDMA許可證。飛利浦半導體準備收購VLSI公司。

聚焦模擬領域

自去年開始，主要的芯片供應商從生產(chǎn)純粹的數(shù)字CMOS 設備轉移到在芯片上集成更多模擬基帶功能。去年9月，高通公司開始交付MSM3100樣品，它是高通公司采用混合CMOS技術的第一種集成有模擬內核的CDMA芯片。

“我們所做的就是將語音編解碼器、PLL、D/A和A/D轉換器等外圍電路集成在一塊芯片上。”高通公司的Pineda說。領有高通CDMA技術許可證的公司正在沿用類似的策略。“我們在混合信號 IP方面作了大量的投資。”LSI無線產(chǎn)品部市場主管Greg Helton說。

同時, CDMA IC 設計人員正在設法加強基帶芯片的處理能力。越來越明顯的語音、數(shù)據(jù)和視頻融合趨勢對手機的計算需求提出更高要求。據(jù)說今年晚些時候，LSI將推出一種新的CDMA基帶處理器。該公司目前的 CDMA基帶處理器集成了一片基于ARM7TDMI內核的CPU和兩片OAKDSP內核的DSP，以支持新一代手機上越來越多的數(shù)據(jù)、語音和多媒體處理功能。

“今天，實現(xiàn)調制解調器功能，每秒百萬條指令(MIPS)的要求非常重要。 因此，軟件設計就成為一個真正的問題。” Helton 說，“由一個DSP負責實時操作處理，另一個DSP負責應用程序和有關語音算法的處理，這樣會更好一些，而不能強迫拼湊一些不兼容的芯片。”

芯片增加更多DSP功能為新興應用帶來巨大的商機。上個月,高通公司推出了 MSM3300，這是該公司第一個具有多媒體功能的CDMA方案，它基于原來的MSM3100芯片組結構。新的芯片組及其支持軟件增加了GPS 定位能力和嵌入式Bluetooth基帶處理器，并且支持娛樂應用程序，如 MP3播放器軟件和MIDI 多媒體軟件。

Pineda 指出：“以前，OEM需要采用外部DSP實現(xiàn)這些應用。”但是如果下一代無線系統(tǒng)所需要的處理功能繼續(xù)攀升，IC設計人員不得不在多個DSP系統(tǒng)中尋找更有效的方法進行任務的相互聯(lián)系和調度。

最近，朗訊科技貝爾實驗室的工程師在這個領域取得進展。該公司宣布采用高速連續(xù)緩存、分類轉移總線以及光纖互連技術開發(fā)高性能DSP平臺。這個平臺允許多個 DSP內核在單個芯片上共享通信和內存資源。

設計人員在為客戶定制的多DSP芯片編寫軟件時會面臨挑戰(zhàn)，被稱為Daytona的引擎有望克服這些挑戰(zhàn)。專為這種引擎開發(fā)的工具箱允許設計人員基于不同的元器件組合設計多DSP系統(tǒng)。

今年2月在舊金山召開的國際固態(tài)電路研討會上，朗訊公司向人們展示了采用這種技術的原型產(chǎn)品。這個原型將四片100MHz的DSP連在一起，通過一個控制器對每個DSP的數(shù)據(jù)流進行管理。一個共享內存和一個I/O控制器控制芯片內和芯片外的數(shù)據(jù)流。

通過共享通信和內存資源，設計者可把系統(tǒng)當作單一的處理器，從而簡化程序開發(fā)。連續(xù)高速緩存總線保證設計遵循已知的延遲限制并且滿足實時任務的需要。共享內存模式減少了成本和功耗。

“許多集成了多個DSP的IC是為特定應用而開發(fā)的。”貝爾實驗室DSP和VLSI系統(tǒng)研究部主任Bryan Ackland 說，“因此你現(xiàn)在做的就是，在每次設計新芯片時，創(chuàng)建一種基礎的體系結構設計。我們所做的就是為DSP的連結‘創(chuàng)造’一個框架。盡管你可以改變單個元器件，但其內在框架保持不變，軟件框架也大致一樣。這樣，你就可以獲得更多的基于系統(tǒng)級結構的可重用性。”

RF設計的窘境

毫無疑問，從集成的角度看，CDMA IC供應商所面臨的最大困難來自RF領域。一些供應商預言，仍然需要很多年才能在CMOS里面實現(xiàn)RF功能。為了推出他們的產(chǎn)品以及給OEM商提供一個更全面的解決方案，一些 CDMA IC供應商開始與主要的RFIC制造商建立伙伴關系。今年2月，高通公司宣布與世界上最大的砷化鎵異質結二極管RFIC供應商RF Micro Devices 簽約，以便為 CDMA手機提供功率放大器。

聯(lián)盟后的第一個產(chǎn)品是PA3100 PA模塊，連同高通公司現(xiàn)有的RFT3100 傳輸芯片，共同組成符合IS-95B標準的無線傳輸解決方案。

高通公司可提供一攬子CDMA 解決方案，它們包括功率放大器、MSM3100移動基站調制解調器基帶處理芯片、FT3100/RFR3100 接收芯片以及PM1000 功率管理芯片。PA3100 系列最初將有3個版本：824/849MHz蜂窩頻段的PA3100-2；1,850/1,910MHz PCS頻段的PA3100-3及1,750/1,780 MHz PCS頻段的PA3100-3K。

在使用一節(jié)鋰離子電池的手機中，PCS 型CDMA制式的PA3100 模塊輸出功率為28dBm， 線性增益為25dB，線性效率為33%。蜂窩型CDMA制式的PA3100 模塊線性輸出功率為28dBm，線性效率為34%，而在AMPS制式下有50%的線性效率。該產(chǎn)品將在第二季度推出樣品，第三季度供應成品。

轉嫁設計風險

元器件集成充滿挑戰(zhàn)，設計出符合工業(yè)標準的手機也需要獨特的技術。一些半導體制造商正試圖簡化設計過程，并且采取與無線設計服務公司結成聯(lián)盟的OEM策略。即通過提供印刷電路板和軟件定制服務，將風險轉嫁給OEM，并且縮短產(chǎn)品上市時間。

一個典型的案例就是，最近LSI與丹麥的RTX電信公司達成一項協(xié)議。后者專為無線通訊系統(tǒng)提供一攬子設計服務。RTX 將采用LSI的單片CDMA基帶處理器，開發(fā)一攬子符合IS-95的解決方案，并且提供CDG批準的合同服務。該項設計將基于大量通用RF器件。

“通常，手機設計從創(chuàng)意到制造需要一年的時間。”Helton 說，“這種OEM方式將為客戶顯著地減少設計周期。”

與此同時， OEM也在尋找能夠同時減少手機外形尺寸、成本和功率耗散的方法，一個成熟的方法就是提高無源器件的集成度�，F(xiàn)在，無源器件約占蜂窩電話面板空間的80%，有時多達90%以上。由于手機需要支持多種頻段和多種制式，并且又要在有限的空間內容納更多的功能。因此，這些問題在RF 集成時都要加以權衡。

據(jù)說諾基亞公司1998年所設計的手機，在RF部分中，無源器件占元器件總量的90%；電路板空間的85%；以及總成本的70% 。1999年，摩托羅拉公司制造的iDENi1000電話，其RF/IF部分占手機總面積的23%，及系統(tǒng)元器件的62% 。

“將分立無源器件集成起來，而又不損它的性能，是相當困難的。” 美國加州Intarsia 公司的業(yè)務經(jīng)理Deepak Kulkarni說。該公司采用薄膜技術、芯片級封裝及大面板制造技術集成無線RF和便攜式產(chǎn)品所需要的無源器件。Intarsia 允許OEM在極小的產(chǎn)品外形里自己定義特征模型和元器件庫。

向3G過渡

與此同時，CDMA IC供應商已經(jīng)為第3代手機準備硅解決方案。Forward Concepts公司預測，手機市場將從2001年的15億美元猛增到2005的92億美元。今年早些時候，高通公司推出了第一個移動基站調制解調器芯片MSM5000的樣品及其系統(tǒng)軟件。由于第一個 CDMA 1x 多路載波解決方案與ITUT的3G標準兼容，新的芯片組允許制造商設計下一代產(chǎn)品，并且可提供更長的待機時間和更高的數(shù)據(jù)率。為使產(chǎn)品的過渡盡可能沒有麻煩，MSM5000與早期的MSM3000芯片組在結構和引腳上是兼容的。

新的芯片組支持雙向153.6Kb/s的數(shù)據(jù)速率，比ITUT要求的144Kb/s快得多。例如，800Hz前向功率控制和新的調制及編碼方案特性使得其整體性能是IS-95A 和 IS-95B系統(tǒng)的2倍。該公司的資料表明，被稱為快速尋呼信道的新技術延長了待機時間。由于標準在變化，而市場又很分散，許多IC供應商都提供多種解決方案。例如，DSPC公司被Intel收購前，推出了單獨的W-CDMA芯片組，最近又推出了cdma2000芯片組。被稱作D6011 的 cdma2000芯片組滿足電信工業(yè)協(xié)會的標準要求，可為上行和下行鏈路提供達153Kb/s的數(shù)據(jù)速率。每個基帶處理器有一個ARM7TDMI內核，一個TeakDSP 核心和許多外圍功能，包括 USB、UART和定時器。然而,許多分析家都期望Intel將與Analog Devices Inc共同開發(fā)的DSP集成到DSPC公司的CDMA產(chǎn)品中。

PrairieComm公司也正在開發(fā)3G 解決方案, 但是著眼于雙模式的CDMA/GSM設計。該公司在今年2月公布了一種既符合cdma2000 1X規(guī)范又符合GSM標準的數(shù)字基帶IC。該公司行政長官認為，通過支持 CDMA 和 GSM，這種基帶處理器將使手機OEM制造商生產(chǎn)出世界通行的移動電話。

由于3G標準繼續(xù)發(fā)展，為了幫助設計人員進行模擬，比利時的Sirius通信公司 于1999年公布了一種可重新配置的W-CDMA基帶內核，最近又增加了一個C語言模型。CDMAx內核對于申請許可證是很有用的，它支持日本和歐洲的W-CDMA，但不支持美國的cdma2000。Sirius的行政官認為，帶有新的 C 語言模型的CDMAx將給開發(fā)者提供一條通向3G 手機的捷徑。