通信芯片

據美國國際市場調查公司Dataquest的資料顯示，1996年，全球通信設備市場規模為1673.54億美元；1998年達2132.79億美元；2000年達2574.62億美元。1996~2000年的年平均增長率為11.4%。據國際電信聯盟(ITU)預測，到2000年底，全球通信業總值將達1～1.2萬億美元的規模，並將首次超過世界汽車業的總產值。這個數字表明， 2000年，由於全球通信業的迅猛發展，全球通信業年收入將突破萬億美元大關，將會進一步刺激全球半導體通信IC芯片業的更快發展。國際商務戰略一項研究顯示，全球通信IC 芯片市場銷售額將從1998年的283億美元增至2005年的904億美元。2000年通信業將繼續成為全球發展最快的產業。

中國通信IC芯片近年來發展也很快，據CCID 微電子研究部發布的一項市場調查和預測顯示，2000～2003年中國通信類整機應用IC 芯片的市場規模將保持較快的增長速度，2000年通信類整機用IC芯片的市場需求量為15.02億塊，比1999 年增長21.62%，預計到2003年通信類整機用IC芯片的市場需求量將達68.77億塊。

在國內外半導體芯片園地裏，通信IC芯片正在向着體積小、速度快、多功能和低功耗的方向發展。

小巧玲瓏

美國模擬器件公司(ADI) 新研製成功世界上第一款用於無線通信手機的完全基於 (RAM)的基帶芯片組。這款小小的SoftFone芯片組，體積小巧，僅像火柴盒一般大小，能夠使移動電話廠商和終端用户輕鬆定製、選擇功能。這種芯片組的功耗較小，成本也比較低，因而極具競爭優勢。SoftFone芯片組完全基於RAM，GSM移動電話廠商可利用普通硬件平台裝入不同版本的軟件，以支持從高端到低端的全系列手機。ADI的這款SoftFone芯片組於8月初大批面市。

為了進一步縮小通信芯片的體積，科學家們正在研製一系列的採用非硅材料製造的芯片，例如砷化鎵(GaAs)芯片、鍺(Ge)芯片以及硅鍺(SiGe)芯片等。 這些非硅通信芯片的體積更小巧，能夠用來製造輕、薄、短、小的通信設備。

為了使通信終端設備做得越來越小，在數字蜂窩電話中，芯核RISC處理器構成一個高集成度子系統的一部分。基帶部分，即RF 部分在通常的情況下集成一個RISC微控制器、一個低成本DSP、鍵盤、存儲器、屏控制器和連接邏輯。ARM公司的ARM7 TDM1十分適合於這種應用，其每兆赫僅消耗1.85mW，相對低的 13MHz 速率與GSM900系統中的微控制器同步。RISC芯核在芯片上僅佔4.9m2的面積，可以在較低的電壓下工作，因而片上存儲器的功耗往往低於片外存儲器。ROM的功耗也小於SRAM。在可能的情況下，採用空載模式更能節省功率。在一般情況下，片上必需包括一個鎖相環為DSP提供時鐘信號。

高集成度在DSP芯片中也應用得很廣泛。 為用低功耗的小型器件進行高水準的調製和解調算法作業，已經開發出包含有DSP內核電路的單片算法IC。在21世紀初的幾年內，隨着微細化工藝技術的不斷髮展，在更多地採用0.25μmCMOS工藝之後，集成度將會得到進一步的提高，而電壓和功耗將會進一步降低，從而能夠將用於協議處理的CPU內核電路也全部集中製作在一枚小小的芯片上。 Texas Instruments(TI)公司日前新推出的TMS320C6203產品，有250MHz、300MHz兩種型號，執行速度高達2900MIPS，是世界上速度最快的DSP產品。這款芯片集成了7Mbits內存，是在單機芯DSP裏集成的最大內存，採用18m2的BGA封裝，能夠節省插件板/系統空間，適用於3G無線基站、電信系統和網絡基礎設施的設備。

使通信芯片實現微型化的另一種有效的途徑，是在半導體通信芯片製造工藝中採用更先進的光刻技術，科學家們讓光透過掩膜形成一個影像，利用透鏡使這個影像縮小，並且巧妙地利用這種投影光，把芯片電路的輪廓投射到塗有一層硅的光刻膠上面，通過對透鏡的改進，縮短光的波長，並且改進光阻材料，就可以把芯片電路蝕刻得更加細緻入微，更加精確，從而製造出集成度更高、體積更小的通信芯片，使用這種芯片的移動通信設備將變得更加便攜。

快如閃電

第三代移動通信正在崛起，3G與第一代以及第二代移動通信技術最大的不同，在於3G需要面向Internet和數據通信。因此，對新一代的手機IC芯片提出了更好的要求，要求手機IC芯片具有更強大的數據存儲和數據處理能力，必需擁有更廣闊的存儲空間，用來存儲從網上下載的各種數據信息。此外，還要求新一代手機中被處理的信息不再僅僅是語音和指令，而是更復雜的多媒體信息，因此，要求新一代手機IC芯片必需擁有更高速的數據處理能力，要求其速度快如閃電。

為了使新一代手機擁有更大的存儲能力和更快的數據處理能力，將會提高手機的功耗，而要達到大數據量存儲、高速處理和功耗不增加這三種要求,新一代手機應當採用嵌入式flash（快閃）存儲技術、高性能的DSP和降低電池電壓等各種手段。

高速接口IC，用於通信網絡的中繼傳輸和幾個通信系統之間的高速傳輸，傳輸速度已經按照ITU規定的SHD實現標準化。除了與光纜接口的激光器驅動電路和光接收電路等光電變換電路之外，其它的諸如幀同步、糾錯以及傳輸總線的多路分離等，都需要利用已經向着微細化發展的CMOS 技術的高集成度;將其製作在一枚小小的芯片上。以0.35μmCMOS技術製作的通信接口IC，能夠以2.4Gbps的速度進行各種傳輸信息的處理。

藍色巨人IBM和北方電訊(Nortel) 公司的科學家們還聯合研製出了一款製造材料既非硅、也非鍺的新型芯片，這就是SiGe芯片，它是由硅(Si)和鍺(Ge)兩種材料的混合物製造而成的，稱為SiGe混合物半導體芯片。 根據這兩家公司的合作協議，Nortel公司負責為幾種高速通信應用程序專門設計這種新型SiGe芯片，而IBM公司則負責專門生產這種芯片。 這種SiGe芯片是其他一些非硅半導體芯片諸如砷化鎵芯片的有益的補充，SiGe芯片能夠有力地支持研發更復雜、高速的通信新產品。與砷化鎵芯片比較，SiGe芯片有着其明顯的優勢，SiGe芯片的集成度更高，體積更小，功耗也更少。此外，SiGe芯片還有一個突出的優點，它可以用現有的硅芯片生產設備進行加工，而不必另外添置其它的加工設備，從而能夠有效地降低生產成本，與其他的非硅芯片更具有價格優勢。

美國密執安大學工程學院在最近研製成功一種新型光學芯片，這種芯片可以大大增加數據高速公路的信息容量，使上網用户獲益匪淺。這種芯片是高速光電子信號檢測的世界紀錄保持者，它可以接收速度高達24Mbps的以激光脈衝傳輸的數據，而絕大多數同類產品能夠處理的數據傳輸速度，僅為11兆位/秒。這所工程學院新推出的光學芯片，在同一種半導體疊層中集成了光檢測儀和放大裝置，不必採用會增加混合光感接收器製造成本的連接電線。這種芯片的電路包括一個可檢測輸入光束的P 型光電二極管和一個放大高速信號的異結雙極晶體管。這種芯片是在密執安大學固態電子實驗室採用一種半導體工業最常用的單步分子束外延生長工藝研製成功的。雖然這種光學芯片的成本還比較高，但是，一旦這種製造技術實現了標準化，那麼，光學芯片的成本和價格就會大大降低，屆時，光學芯片就會在電子業界和通信業界得到廣泛的應用。

功能多樣

歐洲最大的半導體制造廠商Philips半導體公司推出新型的GSM GPRS芯片組，以便實現基於GSM移動電話系統的高速數據傳輸，為移動通信Internet和個人多媒體服務熱潮推波助瀾。這種芯片組基於Philips併購的 VLSI 技術公司的OneC基帶控制器，這是業界最高集成度的GSM解決方案，它將成為利用 GPRS進行高速數據傳輸的新一代移動電話的核心。這種綜合GPRS方案的射頻部分是由Philips開發的新型雙帶RF芯片組構成的。GPRS OneC 和Philips以及第三方的RF方案相容，成為一款面向3G的新產品。Philips的下一代將會集成更多的新功能，例如GPS、MP3以及Bluetooth等，並且直接面向UMTX、WCDMA以及CDMA-2000等3G移動通信標準。

Philips公司推出的兩款多功能電話通信芯片TEA1118以及 TEA1118A，可以應用於可視電話、傳真電話一體機和室內無繩電話基地台等。TEA1118 芯片具有各種DECT應用方案的多種語音電路功能，TEA1118A芯片也具有各種CTO/CT1模擬室內無繩電話所需的DTMF撥號插入和噪聲控制等多種功能。內置撥號和接口的低壓芯片TEA110A，則屬於TEA1112A的低價產品，採用DIP14/SO14兩種封裝，能夠為不設發光二極管掛上/ 掛下指示與傳聲器噪聲抑制功能的電話提供具有價格競爭能力的解決方案。TEA111X系列的芯片產品則採用高密度雙極處理技術生產而成，可以使新型電話的設計大為簡化。

AMD公司新推出兩款最先進的手機用flash存儲器芯片:32MB的Am29BDS323和64MB的Am29BDS643，這兩款芯片都採用AMD公司創新的同步讀/寫結構、高性能爆發模式接口以及超低電壓技術。這兩款芯片可以在40MHz～54MHz的頻率範圍內進行運作，最適宜用於新一代的移動通信手機，能夠支持多種創新的功能，例如上Internet的功能、PDA、視頻數據分流傳輸以及MP3等功能。Am29BDS323芯片的存取時間為20ns，而Am29BDS643芯片的存取時間僅為13.5ns，比其他的競爭產品快，這種高速存取功能可以大大減少讀取flash代碼以及數據所需的等待狀態次數，從而確保微處理器可以充分發揮其性能。Nokia公司由於採用分組無線通信服務(GPRS)、EDGE以及第三代無線通信技術的新一代手機需要支持高速的數據傳輸，因而需要得到先進的flash芯片的支持，而AMD公司推出的這兩款flash能夠滿足這種需求。

為了研製出多功能的移動通信便攜式終端設備，要求通信芯片具有更高的集成度，從而將多種芯片集成到一塊芯片上，成為一體化芯片。Agere Systems公司（原Lucent Technologies微電子部），集中力量專攻通信設備的研究開發，成績斐然，這家公司曾經創造了年銷售通信芯片30億美元的業績，其中，一體化多功能芯片佔58%，居該公司所有產品銷售總額的12%。Agere最近還新推出了一款由11 個芯片組集成為一體的多功能移動電話。另外一家業界巨頭TI ，將其研發重點進行了重新定位，加大了研發DSP及其他多功能通信芯片的力度，在研製開發新款多功能通信芯片方面表現不俗，十分引人注目。

功耗不斷降低

長期以來，科學家們一直致力於研製能夠顯著地降低能耗的產品。一種新推出的利用反向計算的方法設計的微處理器芯片可以大大降低耗電量。這種設計方法將導致功能強大的微處理器問世，這種微處理器可用於諸如掌上型計算機、移動電話和便攜式計算機等電流驅動的裝置中，並且可以大大延長這類裝置的運行時間。美國麻省理工學院負責反向計算項目的著名科學家邁克爾. 弗蘭克在最近指出:“在不使用昂貴製冷系統的情況下，我們的研究已經接近了高速微處理器所能散發熱量的物理極限”。弗蘭克和他的同事們認為，除非散熱問題能夠得到完美的解決，否則“摩爾定律”就將變得不再適用了。他們還指出，反向計算所涉及的技術，是解決微處理器散熱問題的最佳方案。在反向計算中，每個運算週期後存儲在微處理器中的信息並沒有完全被擦掉，擦掉信息時微處理器是不會發熱的，而是保留了某些信息，供下一個運算週期使用。科學家們製造的理論模型表明，製造出只消耗相當於微處理器1%電能的功能強大的微處理器是完全可能的。加州大學信息學學院的一個研究小組最近宣佈，他們已經研製出世界上第一塊利用某些反向計算技術的微處理器芯片。

Motorola公司半導體部新推出的FLEX芯片組，提供了處理FLEX 協議所需的所有器件，加速了專業人員設計的尋呼機產品投放市場的速度。FLEX 協議是開發高速尋呼機de facto標準，它向專業人員提供一組共同的規則，確保尋呼機的使用能夠跨越不同尋呼台站的設備。 Motorola FLEX 芯片組包括 : 68175FLEX 字符數字芯片，68181FLEX漫遊芯片，68175FCB FLEX開發和新款模擬-數字轉換芯片68176， 它能夠將68176模擬/ 數字芯片插在 FLEX 開發板上 ，並且將 900MHz 射頻接收器連接到68175FLEX字符芯片或者68181漫遊芯片上。ADC把由RF接收器檢測到的4級聲頻信號轉換為2位數字信號，以供系統其餘部分使用。 Motorola提供的68176芯片具有更寬的工作電壓範圍、較低的電源電壓和比其它ADC芯片更低的成本，深受廣大用户青睞。