數位類比製程差距拉大　3G基頻轉向雙晶片架構

近兩年來全球行動通訊系統(UMTS)手機市場迅速發展，各國手機大廠相繼進行3G手機開發，因此也使得提供相關晶片組與整體解決方案的開發廠商有了更大的發揮空間，從國外最大的無晶圓IC設計業者，如高通(Qualcomm)、德州儀器、易利信以及傑爾系統(Agere Systems)等，到台灣包括威盛、聯發科與凌陽等大型IC設計公司都先後投入此一市場，其中又以高通與易利信的態度和作法最為積極，並且已取得最高的市場占有率。  

三年前，IC技術正值系統單晶片(SoC)當紅時刻，加上3G手機在多媒體整合的概念尚處於萌芽期，對於晶片整合度方面存有比較高的期待，然而從市場與技術的形勢變化觀察，從基頻單晶片改變為數位基頻與類比基頻雙晶片的作法似乎較為可行，以下將分別從製程技術與市場兩方面來分析。  

數位與類比製程差距拉大  

近三、四年來，IC製程的演進速度飛快。在2003年，0.13微米，甚至0.18微米CMOS製程仍是市場主流，因此屬於數位/類比混合訊號晶片的 SoC在相異製程整合的技術與成本而言是合理的。然而從2005年開始，數位IC技術趨勢可說是以陡坡的曲線邁開大步，90奈米，甚至於65奈米製程逐漸成為主流。從成本面來看，類比晶片製程仍然以0.35微米為主流，甚至不少類比元件仍以0.5微米為主，數位與類比製程近幾年來發展的差距只會越來越大。  

此外，兩者之間因為製程的差異所導致的整合設計困難度，也是一個必須正視的問題，例如類比製程若往次微米方向走，電壓因此降低，閘極漏電流(Gate Leakage)會大很多，設計難度與成品效能都大受影響。  

從單晶片思維轉向雙晶片架構  

從以上分析可以看出，倘若仍然要從單晶片基頻的方向設計，將來在市場上不論是成本與設計上都會面臨極大挑戰，因此將基頻SoC改變成數位基頻與類比基頻兩顆晶片的作法，是比較明智的作法。在這個方向上，可以考慮將同為類比製程的類比基頻與電源管理IC單獨存在，或者整合成一顆。  

當然，從另一個技術層面來看，以系統級封裝(SiP)的方式來規畫產品，也是最近一年來不少設計公司積極採用的方法。設計公司在規畫研發方向時，應該考量各自的產品優勢與產品組合的多樣性。台灣幾家從事3G晶片開發的廠商如聯發科、威盛等公司，均因為長期布局的關係，而同時具備數據機、多媒體、電源管理和其他無線連網技術。因此這些公司就能夠針對市場趨勢進行靈活設計，例如類比基頻與電源管理晶片，或者數據機與多媒體，甚至於視訊/音訊加速器等，各自用 SiP的方式整合成單一封裝IC。不論採用何種方式，無非是為了達成技術實施上的產品最佳化。  

國外大廠雙晶片平台成主流  

目前市場上能夠提供成熟3G基頻晶片的國外廠商至少已有8家以上，每家廠商均基於自身能力，以及對市場競爭態勢看法，而開發不同組合的產品，在此列舉部分國外大廠的作法進行分析。  

德州儀器以90奈米製程的第二代處理器OMAPV2230數位基頻處理器為核心，加上TWL4030類比基頻/電源管理晶片，以及兩顆射頻收發器，組成WCDMA解決方案。  

高通則以MSM7200數位/類比基頻單晶片(HSDPA/WCDMA)為核心，輔以PM7500電源管理晶片與RTR6275射頻收發器，組成最新3G 產品。NXP半導體的Nexperia 7130平台，則是以UMTS/WCDMA數位基頻晶片(PCF0501)為核心，加上類比/多媒體基頻晶片PNX5220、EDGE基頻晶片 PCF5213、電源管理晶片PCF50611、以及用於EDGE和UMTS的射頻SiP(UAA3587與UAA3582)組成。  

傑爾系統的X455為多晶片解決方案，由一個類比/數位整合而成的GPRS/EDGE基頻晶片(包含電源管理、音訊混合)，和一個ModemArt HSDPA/WCDMA數位基頻晶片組成，然而此方案並未具備多媒體功能。易利信的U250/U300行動平台，則是由一顆數位基頻DB2021、一顆類比基頻AB2012(含電源管理)，以及兩顆射頻收發器，組成WCDMA解決方案。  

由以上各廠商的解決方案內容分析，除了高通選擇以單晶片作為基頻產品外，其餘廠商都以數位、類比兩顆晶片為主。其中不同的選擇點，在於有的廠商讓電源管理晶片獨立，例如高通與NXP等；有些廠商則將同屬類比製程的類比基頻和電源管理晶片設計成同一顆。事實上，將純數位和純類比分成兩顆比較合理，對於未來製程技術更先進時，會有比較好的因應彈性。  

台灣業者企圖心強烈  

整體而論，台灣幾家IC設計大廠對於手機晶片市場抱持強烈企圖心，對於製程技術與市場趨勢演進相當關注。此外，在各公司產品布局中，包括多媒體晶片、電源管理晶片、射頻晶片，甚至於WiFi、GPS與藍芽晶片等，預期都將陸續出現。如何基於平台角度，在各種技術組合中開發出最佳的產品線，則必須持續依據長遠產品規畫進行安排。