TD-SCDMA射频芯片的技术先锋

TD-SCDMA市场启动已经进入最后倒计时，有消息表示，中国3G牌照将在2007年第一季度花落各家。经过数年等待，TD-SCDMA产业链已经开始成熟，而作为芯片供应链上非常重要的一环，中国射频芯片厂商是否已经做好了准备？本期，我们邀请锐迪科微电子(上海)有限公司负责产品工程开发和定义的副总裁张亮做客精英访谈，请他针对射频技术的相关问题与我们共同分享他自己的看法。

TD-SCDMA终端市场将在2007年启动，中国国内射频芯片是否已经做好了准备？

我个人认为，本土射频芯片厂商已经做好了准备，尤其在技术层面。但是，要成功商用，还面临一个转换点的问题。

最早进入TD-SCDMA射频领域的IC公司只有美信和ADI两家。他们已经有近4年的开发经验，与本土公司合作时间长，产品相对成熟。对于终端厂商来说，在市场启动初期，“稳定”压倒一切，更换方案意味着巨大的潜在风险，因此他们会倾向于有着长期合作的公司，而美信和ADI也将首先进入其选择范围。即使后者提供的芯片价格不菲或者性能不好，但其先进入者身份必然会在初期市场拓展上给本土竞争者造成壁垒。毕竟本土IC厂商大多都是近一两年才开始进入这个市场。

本土射频芯片开发厂商还有一点比较欠缺，就是多数公司产业化程度不高。这也会令终端厂商有所顾虑，担心由于其对生产线上需要注意的细节问题体会不深而导致临时出现问题。但是，随着芯片陆续投入市场，目前国内射频芯片厂商已经开始积累产业化经验，一旦市场开始放量，成本压力就会促使终端制造商寻求更先进、性价比更好、更便宜的方案。而且，尽管目前射频芯片已经相当成熟了，但是成本驱动才会令其更成熟——从GSM的发展我们已经看到这一点。因此，我认为今年下半年TD-SCDMA终端市场会逐渐切换到中国本土公司的射频方案。

研发射频芯片对开发者有什么要求？

对开发者的要求主要集中在两点：

第一，要在射频电路、模拟电路和数/模信号处理等方面有深厚的研发功底和技术能力。

首先，射频芯片属于模拟电路，而模拟电路的研发本身就比数字电路要难，它需要长期的经验积累。其次，射频芯片还是一种很特殊的模拟芯片，它的信号非常微弱，通常只有几个微伏，信号动态范围很大(例如TD-SCDMA输入信号为<-100dBm到-20dBm，约90dBm的动态范围)，而板级系统噪音却比信号大得多(电路板上的噪音基本都在几十毫伏)。因此，系统电路板的开发者会尽可能地把噪音做小，但系统电路板的噪音再小，相对射频信号来说依然很大，这时候射频芯片就要起作用。如何消除噪音？如何提高灵敏度？这都需要比较丰富的研发经验和技术能力。

第二，需要强大的资金支持和抗风险能力。

芯片不比软件，后者只需找到问题修改就好，芯片重新流片需要巨大的资金开支。FPGA为数字芯片规避风险提供了一种方法，但是射频芯片却无法利用FPGA。所以还是要依靠经验反复实践。以0.18微米CMOS为例，通常一次流片大约要花费超过20万美元，如果一家公司流片多次仍然没有成功，那么很可能就要面临倒闭的风险。因此，研发射频芯片的风险要高得多。

与前代通信技术相比，3G射频芯片有什么独特之处？

2G主要进行语音传输，语音对传输速率的要求比较低。而3G则以数据业务为主，数据对传输速率的要求比较高，所以芯片大信号SNR较高。与2G 相比，3G对射频芯片的线性度和频率综合器的相噪要求都要更高一些。

不过这并不是说3G射频芯片就一定很复杂。有时候情况有可能颠倒过来。举例来说，由于GSM既是TDD又是FDD，频点较多，这就要求射频在任何频点的一致性都要足够好，不能互相干扰。而PHS对射频的要求则不同，该技术最初定位于城市移动电话，当被作为手机来用的时候，问题自然就出现了。由于其蜂窝小区覆盖范围非常小，终端必须在小区间频繁切换，导致通话音质不好。为了实现无缝切换，改善音质，射频模块就要在20微秒内必须完成切换动作。

TD-SCDMA的射频芯片与其它3G芯片又有何不同？

从技术角度讲，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，需要射频芯片既能支持GSM，又能支持TD-SCDMA，因此射频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。

您能就目前市场上已有的TD-SCDMA射频芯片做一个比较吗？

射频芯片包括收发器、功放和开关三个部分。锐迪科现有的RDA8205不仅集成度高，还是目前市场上唯一的整体射频解决方案。美信最先推出TD-SCDMA射频方案的时候，采用了收发器和模拟基带(ABB)两颗芯片的形式。基带芯片公司自然沿袭了这个方案，从而导致仅提供TxR收发芯片的公司还必须搭配美信的ABB进行推广，或者自己再开发一个。而我们的收发器不仅包括收发链路，还集成了ABB，这在中国目前还是唯一的。另外，它也是一款基于CMOS技术的TD/GSM双模射频芯片。

毫无疑问，美信在LDO以及DC/DC等产品方面经验丰富，但在手机收发器方面却未必如此。此外，美信也无法提供双模芯片。至于ADI，尽管其在射频方面的集成度也没有锐迪科高，但它在基带技术上具有优势——ADI能够提供TD-SCDMA终端的整体解决方案。对我们来说，与之单独竞争可能比较困难，因此锐迪科的策略是：同大唐、展迅、凯明、T3G等产业链上其它环节的厂商进行合作。由于系统优化工作有些需要在在射频部分进行，有些则需要在基带部分进行，因此这种近似于内部合作的方式不仅能提高合作双方的竞争力，同时还能实现最优的系统性能。

射频芯片制造技术正在向CMOS工艺转变，今后它还会有怎样的发展趋势？

CMOS工艺的集成度很高，可以对所有无源器件进行集成。这种工艺的最大好处在于能够降低终端厂家的产品成本和设计难度，因而市场前景非常好，已经成为一种主流的工艺技术，中国的射频IC公司已经或正在经历从BiCMOS到CMOS的转变过程。也许在不远的未来你会发现，我们已经可以利用CMOS工艺将TxR和PA集成在一起，从而实现射频芯片的全CMOS工艺制造。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工艺开发射频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。而这些挑战也可能会使那些原本非常强大的公司被淘汰出局。

另外一个趋势是数字化。射频芯片仍然比较难做，但它终将会变得越来越容易，而数字化是必由之路。工程师可以利用各种各样的数字校准、数字环路来代替原来不理想的部分。另外，数字电路本身就是CMOS工艺的强项，这会加快射频芯片数字化的进程。

上述数字化进程还会推动射频与基带芯片之间的接口数字化，全数字化的单芯片方案将会出现。但是，作为手机的平台架构之一，单芯片虽然降低了成本，可是在功能实现上它并不能做到最优。与此相对照的是，射频芯片加纯数字化基带芯片的分立架构将会有很大的市场比重。这是因为由于一些客观因素制约，射频很难迅速实现工艺升级，而数字基带却可以很快享受到CMOS工艺更新换代所带来的好处。由于这种分立架构更加有利于产品升级，因此我非常看好它在未来几年内的前景。

锐迪科微电子(上海)有限公司副总裁张亮

教育背景及工作经历：

1991.09-1996.07 清华大学微电子专业学士

1996.08-1998.06 北卡州立大学电子工程专业硕士

1998.08-1999.08 Conexant Systems公司工程师

1999.08-2003.06 Marvell Semiconductor公司高级工程师

2003.06-2004.06 硅谷数模半导体公司高级工程师

2004.06至今 锐迪科微电子(上海)有限公司副总裁

作者：王彦