工业和信息化部主管 中国电子报社主办
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半导体

芯片:加快补齐LTE商用“短板”

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LTE芯片可谓是LTE发展的一道短板,但随着运营商部署的推进,相关芯片厂商也在加速攻关。一件引人注目的事件是联芯科技发布了INNOPOWER原动力系列芯片的最新产品。具有标志意义的是LTE多模芯片LC1761系列,一款是可支持到4G、3G、2G的LC1761,该款芯片是率先支持祖冲之算法的LTE多模芯片;另外一款是纯4G版本,即支持TD-LTE和LTE FDD的双模基带芯片LC1761L,该芯片不但可以满足纯LTE数据终端市场需求,也可与其他各种制式灵活适配,满足多样化的市场需求。虽然芯片“成熟度”的提升将为LTE加快商用破解最后一道“难关”,但其发展仍面临重重挑战。


多模多频成为挑战


多模多频对终端设备的技术要求很高,芯片的设计和算法也应根据多模特性进行优化。


多模LTE解决方案面临多重挑战,主要挑战是要支持日渐增多的频段,以满足部署和漫游需求。


目前,在多模频段上,不同国家有不同的频段。在TD-LTE方面,中国、日本、美国的应用频段各不相同,中国TD-LTE应用在38频段、39频段和40频段,日本和美国是在41频段部署TD-LTE技术。此外,在LTE FDD方面,使用的光谱频段更具多样性。


多模多频的具体挑战表现在两个方面:一方面由于需要支持LTE和2G、3G多个模式、多个频段,对终端设备的技术有很高的要求,需要支持近17个不同的频段;另一方面,对于不同的国家和地区之间该如何协调频段间的资源,这也是一个至关重要又比较棘手的问题。


“多模需要克服系统互操作性、芯片复杂度、系统干扰、芯片面积与成本、终端结构等技术挑战。”重邮信科市场总监彭大芹也指出。


Marvell移动产品市场总监张路博士强调,在设计上,需要能够适应不断提升的LTE互操作需求;在技术上,需要提供稳健的切换能力及低功耗性能。


“整个芯片的设计和算法都要根据多模的特性进行优化,射频芯片设计的复杂度和配套外围器件的复杂度也都很高。还需要根据实际需求定制相关的元器件。”展讯通信有限公司市场经理王舒翀认为。


北京创毅讯联科技股份有限公司董事长兼CEO张辉博士指出:“多模TD-LTE产品重点在消费类市场,会随着中国移动的布局和用户的需求逐步成为市场的主流。在实现多模技术上,主要解决互操作性问题。”


面临多模多频的技术挑战,各家企业也在技术上进行探索实现,也看到一些显著的成效。


Marvell研制的多模TD-LTE调制解调芯片PXA1802,在技术上能够支持无缝的移动通信。重邮信科CYIT前期主要侧重支持LTE/TD-SCDMA/GSM多模。创毅已经出货TDD/FDD共模的芯片WarpDrive 5000,未来还将陆续推出支持TDL和TDS的多模芯片WarpDrive 6000,并和采用28nm工艺的LTE advanced的基带芯片一起,成为LTE多模全平台的智能手机turnkey方案。展讯去年发布首款基于40nm工艺的TD-LTE多模基带芯片SC9610,该单颗芯片集成了多模通信标准,包括多频段TD-LTE/TD-SCDMA和四频EDGE/GSM/GPRS。


LTE规模商用还需2~3年


终端的话音、功耗、体积、应用等问题解决后,LTE才能规模发展。


LTE目前大部分是数据类终端,多模手机LTE模块仅用于数据业务,语音解决方案尚不成熟,LTE商用进度如何,何时能够规模商用,这些也成为业界关注的问题。


张路指出,由于多模LTE智能手机一般需要配备3G芯片和LTE基带芯片,这样的架构对功耗优化带来很大的挑战。因为3G和4G无线接收发射器各自独立运行,这样在测量、处理、协调等方面会造成许多重复。


“目前基于3G手机的大部分方案是65nm,平均待机时间为1天半,已经获得市场的认可;对于LTE手机来说,40nm可以达到商用标准。创毅已率先推出国内LTE/TDS的多模手机,功耗达到了移动二阶段试验网的要求,未来的手机功耗将随着智能机的普及越来越会受到大家的关注,芯片将会演进到28nm工艺。”张辉认为。


TD-LTE未来市场广阔,展讯已开始配合国内外客户开发支持TD-LTE的各种终端产品。


张路提到,目前TD-LTE在全球的部署正在展开,但市场表现不一。由于各国频谱管制政策和法规不同,TD-LTE可能首先在中国之外的地区实现商业化部署。然而,中国仍然是最大的TD-LTE移动市场,中国移动为部署TD-LTE也出台了一系列的策略,推动TD-LTE不断走强。Marvell推出的基于40nm工艺的LTE基带芯片PXA1802能够支持包括数据软件狗、LTE MiFi及LTE智能手机在内的多种技术。Marvell将在2013年致力于单芯片片上系统解决方案的开发,将领先的基带集成到高性能、多核应用处理器技术中。


中兴通讯微电子研究院技术总监朱晓明告诉《中国电子报》记者:“从目前的应用上讲,45nm工艺终端芯片支持多模手机是没有问题的。LTE模块耗电虽然有些高,但是传输速度大,耗时就会短,实际上是省电的。LTE真正要把潜能发挥出来,比如容量更大、传输速度更高、能耗更低,则需要28nm的工艺。LTE大规模的推出需要等到2013年。”


TD-LTE技术优势主要体现在数据业务上。在TD-LTE发展初期和此后较长一段时间内,支持数据业务的数据卡、MIFI等数据类终端产品将是市场主要的产品形态。


“LTE智能终端只有在话音、功耗、体积、应用等终端环节解决后才可能规模发展,预计将在2014年之后。”彭大芹认为。


未来TD-LTE将向TD-LTE-A演进,需要支持更高速率的传输,这对芯片厂商提出了更高的要求。



IC观察


LTE需齐头并进


(中兴通讯微电子研究院技术总监 朱晓明)


一个模式的开发和产品推出需要很多投入的资源。在TD-SCDMA/TD-LTE多模的发展上,两者不可能互相替代。目前,中兴微是齐头并进,TDD完成后,目前已在开发FDD。TD-LTE与LTE FDD之间的差异化大大缩小,从协议制定开始,就已考虑两者的融合。


TD-LTE也在国际市场起步发展,由于不同的运营商获得的凭证不一样、推行的业务不一样、面对的客户不一样,所以中国市场需求与国际市场需求是有区别的。虽然国内和国外要遵循统一标准,但在运营订制方面都有个性化的要求。


抓住国内外市场发展的机遇需要做到两点:首先,要有一个完整的战略;其次,要有比较长远的芯片规划。


中兴微成为入围MTNET多模测试第二阶段的三家芯片厂商之一,目前在单模测试上,流量、功耗等方面已达到业界水平。在多模切换上,性能已是业界领先水平。由于LTE是追求流量的大幅度提升,所以在流量方面还有待进一步改善,力争实现产品在复杂外场环境下性能的提高。


对于功耗和制程的挑战,需要在两方面下工夫:一是在设计上下工夫;二是追求工艺上的进步,力争做到28纳米,使功耗降低。


从目前的应用上讲,45纳米工艺终端芯片支持多模手机是没有问题的。LTE真正要把潜能发挥出来,则需要28纳米的工艺。LTE大规模的推出需要等到2013年。


今后多模是主流,单模只是一个暂时的阶段。LTE在协议上没有解决语音通讯的问题,不承载语音业务,把语音通讯下放到2G、3G来解决的。对此,多模将会有更广的应用前景,如果要商用,必须采用多模芯片。


在专利方面,TD-LTE芯片上的专利积累上主要分为标准专利和实践专利。标准专利主要是依靠中兴通讯的专利家庭,所以在通讯标准上的研究投入还是很大的。虽然有一定的风险,但是中兴微在TD-LTE上的专利有一定的话语权。智能手机平台上的专利属于实践专利,在自行研发,不存在风险。


TD-LTE产品发展的路线主要是多模单芯片。借助中兴通讯在终端上的积累,中兴微进行全平台方案操




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