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如何使3G芯片拥有更广阔的市场

菜鸟
2006-01-25 04:33:00    评分
TTPCom公司 Michael Dimelow David McTernan Michael Barkway 随着蜂窝技术的发展,手机设计者正在承受着来自各方的巨大压力:运营商要求手机具有能够提高从每个用户所得到的利润(ARPU)的功能;消费者希望产品界面友好、价格低廉而又时尚;厂商则希望使用更少的材料清单。所有这些都要求更短的生产周期。 图1 CBEmacro 3G关键的功能组成 图2 AXI延迟示例 同时对厂商而言,从GSM到GPRS、EDGE、3G、HSDPA以及更远,在蜂窝技术前进的每一步,总是带来巨大的机遇和风险。每一次前进都要求芯片重新做出选择: 是否分离应用处理器和调制解调器,是否需要在调制解调器中为应用预留空间,如果预留,要预留多大的空间; 是使用内部资源开发调制解调器还是买进这种技术。 第一个决定在目前看来相对比较明朗。运营商需要手机具有多种高性能应用,在不影响调制解调器功能的情况下传送更多的数据。因此从技术和商业的角度看,分离调制解调器和应用处理器越来越被认为是以具有竞争力的价格实现特色电话功能的优化解决方案。 第二个决定比较难做,尤其是当现有的基带产品供应商常常把调制解调器看作战略资产时,要想通过多个运营商之间协同工作,来降低开发新产品、增加新功能的成本几乎不可能。对于没有开发调制解调器经验的供应商来说,这项工作的复杂性使得开发迎合市场需要的产品成为一项高风险的活动。 为此TTPCom 和ARM已经联手发布了通过打破垄断局面让更多厂商来重组市场的解决方案 — CBEmacro 3G。该技术是基于ARM-1156T2处理器、TTPCom的协议栈、L1和物理层的多制式蜂窝基带引擎 ,有望得到市场的技术。 推动行业 CBEmacro减少了半导体供应商进入寻求向现存产品增加完全的蜂窝通信子系统的障碍。据分析显示,CBEmacro技术能以10:1的比例减少设计和维持调制解调器产品及其路线顺利前进的成本。 这一创新技术将会使整个行业受益,尤其是: 一直努力推动3G市场或者想进入手机行业的半导体供应商; 想要减少BoM成本的拥有基带解决方案的半导体供应商; 想要减少拥有全部基带产品的总成本,专注于应用/产品差异性的半导体供应商; 在其他领域的制造商,例如无线收发器设计。CBEmacro 3G能让他们作为其产品的扩展,提供单独的芯片解决方案。 典型的差异性存在于应用处理器、操作系统、多媒体功能、3D性能、SoC或SiP集成、硅片处理和无线集成等领域。对这些公司而言,通过配置CBEmacro 3G,允许他们专注于产品差异性,保证更为丰厚的利润和更为持久的竞争力。 CBEmacro 3G概述 CBEmacro 是健壮的、经过验证的通信子系统,它包含了处理器、外设、通信硬件和外部接口,以“黑盒子”作为芯片IP核心发布。 如果说开发调制解调器是复杂的,那么改变它更是一项挑战。调制解调器是需要大量投资用于集成和验证、通过多项政府监管、同运营商和架构供应商协同测试的实时系统。蜂窝电话以消费产品的更新速度前进,然而调制解调器与缓慢的、基于标准的演变保持着密切连接。CBEmacro允许制造商把调制解调器集成到他们的设计中,同时TTPCom公司承诺采用最新的CBEmacro技术和授权来维持客户调制解调器路线图。 CBEmacro 3G 为GSM、GPRS、EDGE、WCDMA和HSDPA提供了一套完整的通信子系统。CBEmacro 3G在发布前已通过验证和确认,保证了授权用户可以更快地向市场推出创新的、具有价格竞争优势的产品。CBEmacro 3G 基于ARM 1156T2-S处理器,较之当前的基于ARM9的解决方案,此处理器减少了成本和功耗。ARM11集成了 AMBA3 AXI、PrimeCell外设和CoreSight调试技术。ARM1156T2-S提供了卓越的效率和性能优势,同时为半导体厂商及其客户保留了一个他们熟悉的处理器体系架构。CBEmacro 3G的授权用户可以重复使用以前获得的ARM工具和设计流程,并可以快速融入企业自身的知识产权,从而快速开发完成其蜂窝SoC产品。 ARM 和TTPCom都渴望看到更多的新公司进入到3G芯片市场。尤其是具有独特的芯片技术,但是以前没有基带开发经验的公司,和那些正在3G蜂窝市场上迈出第一步的公司。该解决方案可消除许多手机设计中遇到的头疼的问题。 CBEmacro 3G架构的特性 图1显示了CBEmacro 3G的关键功能组成,提供了包括USIM、RF在内的所有通信相关的接口。 高效的设计 CBEmacro 3G已经作为在应用处理器外围工作的一个复杂的调制解调器外设来设计。通过底层多制式设计实现43mm2~50mm2的小晶圆面积。它允许在所有的操作模式间硬件和软件最大限度的重用。设计时通过功能块分割,还允许当操作模式不需要某些功能时(例如,HSPDA加速器或EDGE模块),该部分的硬件部分无效,从而显著降低了功耗。 为CBEmacro设计的协议软件定义了不同的层和不同的功能,从而允许设备管理、能量管理音频、调制解调器和应用软件在一个应用处理器和调制解调器模块间进行有效的分割。 为了在处理子系统中,目标处理能够使用实际的时钟速度,在CBEmacro 3G中,对硬件加速器进行了专门的设计和优化。同时还在功能块级建立了电压/频率缩放比例,从而能根据具体的操作模式和用户命令来最小化能耗。 CBEmacro 3G暴露了大量的AXI总线,从而允许用户方便地增加额外的硬件加速器、应用处理器和存储子系统。如果需要继续已有的设计,AXI也能映射到基于AHB2的系统。 外部存储需求 CBEmacro 3G的内部存储尺寸专为优化能耗和为外部存储带宽而设计的时钟速度而设计。AXI支持延迟管理,以确保在统一存储架构下调制解调器的可靠性能。调制解调器需要一块外部存储来存放协议栈,以及L1和物理层的代码。这可以用两种方法来实现:一种方法是在应用处理器内装载SDRAM,另一种则是通过Flash和SRAM协作完成。由于TTPCom采用了创新的软件设计方法和架构,使得这一存储占用量非常小。 电源管理 对于移动设备来说,能耗是关键问题,要在系统级的水平上进行管理。调制解调器和应用处理器需要维护系统状态的信息,所以电源控制必须调整到最大功效。在某些情况下,调制解调器可能完全关闭,把控制权交给应用处理器。 CBEmacro 3G中使用多个时钟域和电压岛来减少能量消耗。并通过智能使用调制解调器的操作状态,以进一步利用时钟门控和采用32KHz低频率待机模式减少能量消耗。 存储延迟 CBEmacro 3G可以采用统一的存储架构进行配置。这样,存储资源在调制解调器和其他功能(例如多媒体功能)之间进行共享。但在这种配置下,存储的延迟增加了设计的挑战性。CBEmacro配置则允许设置最大延迟界限的AMBA 3 AXI 总线架构,如图2所示。 未来的优势 CBEmacro 3G设计之初是用来支持多制式功能,因此非常容易插入HSDPA或EUDCH等新的功能块,而许多单制式的可选解决方案则要求大量的重新配置以支持新的标准。 CBEmacro 3G极大加快了产品上市时间并显著降低了产品开发的风险和工作量。即使供应商只有有限的蜂窝经验,也可以开发一套完整的基于解决方案的芯片系统。此外,TTPCom的产品验证技术还帮助客户降低了协同测试和类型批准的挑战。



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