E-GOLDradio CMOS 单芯片解决方案成就低成本 GSM 系统

文章摘要：E-GOLDradio CMOS 单芯片解决方案成就低成本 GSM 系统 英飞凌科技公司 Markus Hammes博士, Andre Hanke E-GOLDradio是英飞凌科技公司在利用标准CMOS技术实现数字、混合信号和射频功能的一种GSM单芯片集成方案。E-GOLDradio 由基带控制功能模块、四频射频收发器和GSM 系统所需的混合信号构件等组成，通过减少电容器和分立式元件等外接组件，将材料成本降低了约30%。该芯片的高集成性和超小尺寸，使翻盖手机或滑盖手机的设计能实现更大的灵活性。

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E-GOLDradio CMOS 单芯片解决方案成就低成本 GSM 系统 英飞凌科技公司 Markus Hammes博士, Andre Hanke

E-GOLDradio是英飞凌科技公司在利用标准CMOS技术实现数字、混合信号和射频功能的一种GSM单芯片集成方案。E-GOLDradio 由基带控制功能模块、四频射频收发器和GSM 系统所需的混合信号构件等组成，通过减少电容器和分立式元件等外接组件，将材料成本降低了约30%。该芯片的高集成性和超小尺寸，使翻盖手机或滑盖手机的设计能实现更大的灵活性。

系统概述

E-GOLDradio芯片解决方案将E-GOLDlite手机基带芯片和SMARTi-SD2射频收发器集成在单个芯片上，这两种部件属于成熟技术，并在早些时候已被投入量产。这种解决方案在单个CMOS芯片上包含所有必需的基带功能模块、内存（RAM和ROM）、混合信号和射频功能模块。由于采用了6层印刷电路板，并使用较少的中间组件，该芯片可以最大限度地降低系统成本。由于高度集成，整个GSM系统可以采用 9mm 9mm的LF2BGA-233 倒装芯片封装。这种调制解调器功能模块最多可配置12个端口。E-GOLDradio单芯片解决方案的系统图如图1所示。

E-GOLDradio 的主要特性如下：

射频子系统：

能耗更低的四基带直接转换接收器

包括发射器的全数字射频合成器

完全集成的数字控制晶体振荡器

基带子系统：

C166S- C

104MHz TEAKlite 数字信号处理器核心

灵活的结构，带有多种接口，如键盘、SSC、I2S、I2C、具有IrDA 的ASC 和用于追踪的ASC A51/2/3和 GEA-1/2/3 密码单元

用于SIM-Lock的设备ID特性丰富的固件掩模，带有MP3 解码器、高保真和弦铃和TTY语音编解码器： HR、FR、EFR和AMRSAIC

CMOS 单芯片解决方案

在过去，人们为实现“单芯片系统”解决方案在集成方面所作的努力开始于集成电路，这方面的进展主要集中在将外部组件进行集成或将低频混合信号功能模块同数字式电路系统集成起来。而现在，人们将以前利用不同的工艺，如CMOS 和 BiCMOS，所实现的构件集成在单个芯片上，通过省去外接组件、降低封装成本、开发最佳的总体芯片结构、采用先进的测试概念等方法来进一步降低产品成本。

作为CMOS 单芯片解决方案的替代方案，这种单芯片解决方案将基带、内存（RAM 和ROM）、混合信号和射频功能模块集成到一个芯片上， 其他制造系统封装（SiP） 的方法，如多芯片模块（MCM）、堆叠式集成电路（见图2）等，都是人们熟知的。每一种系统封装概念在制造成本、安装难度、测试概念（已知良好的晶粒）、交叉耦合表现等方面都有其特定的优缺点。

除了上述可以实现集成式基带和收发器功能的方法外，可以在模块设计中进一步提高集成程度， 将其作为集成载体用于芯片集和更多功能模块（如前端滤波器、功率放大器等）。

技术考虑

为了满足最低成本、最小尺寸和最低的电流消耗，利用高集成度的单芯片解决方案是最佳的方法。这样做的目的是尽可能地降低分立式硅元件、R（电阻）、L（电感）、C（电容）、外接调整元件等外接组件的成本。为了实现最高程度的集成，可以考虑使用不同的晶片工艺。可以使用BiCMOS、SOI（绝缘体上硅）或SiGe 工艺，然而成本最合算的当属标准 CMOS工艺，该工艺已用于其他逻辑元件。 例如，由于需要更少的掩模和工艺步骤，典型的0.25 m CMOS工艺的成本大约比同等的BiCMOS工艺的成本低30%～50%。由于需要大量使用高容量的数字产品，SOI 和 SiGe工艺需要采用较贵的原材料及更高的工艺难度。由于性能要求，只有那些能够从SiGe 或BiCMOS 工艺中获益的构件才能成为射频和混合信号构件。

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