“單芯片手機”的概念是指利用行業(yè)標準的工藝技術(shù)和傳統(tǒng)硅集成趨勢將手機功能整合在一塊裸片上。但對于蜂窩電話和其它無線產(chǎn)品，這并非一個簡單的建議。在這些產(chǎn)品中，模擬、射頻、數(shù)字與混合信號等平等的部分必須一起工作才能實現(xiàn)系統(tǒng)級解決方案。不過，在采用極少的器件實現(xiàn)所有手機功能模塊方面，業(yè)界已經(jīng)取得了很大的進展?，F(xiàn)在，我們似乎有望見到期待已久的系統(tǒng)級芯片(SoC)手機。但是我們還要考慮這意味著什么，它是否有意義以及達到此目標的最佳途徑是什么。

讓我們來看看這種概念的內(nèi)涵。盡管單芯片意味著手機的大部分功能都集成在一顆芯片上，但集成度仍有待解釋。一些人可能看到單芯片在數(shù)字/基帶領域或射頻部分具有高集成度，可以極大地簡化產(chǎn)品設計。但對另一些人來說，單芯片意味著一種更廣泛的方法，將把射頻、模擬、基帶，甚至射頻功率與開關集成在單個器件上。

與之形成對比的是系統(tǒng)級封裝(SiP)，它可以在封裝級將采用不同工藝技術(shù)制造的裸片集成到一個高密度的解決方案中。SiP能催生許多產(chǎn)品,如匹配的功放、射頻前端發(fā)射鏈路乃至單封裝無線電等,這些今天都已經(jīng)存在。此外，SiP概念還能被擴展到包括所有混合信號與數(shù)字功能。因此，更多時候SoC和SiP應該被看作是過程或趨勢,而不是最終狀態(tài)。實際情況是在成本壓力與技術(shù)進步的驅(qū)動下，集成將繼續(xù)發(fā)生，無論采用何種方法，都致力于簡化手機系統(tǒng)中給定功能的BOM清單。SoC與SiP的“恰當”組合將取決于多種因素，包括不同市場區(qū)域所需的功能與定制水平、手機主體電子部件的進一步普遍化、各種技術(shù)的可用性以及最關鍵的成本問題。

手機功能的急劇增加已經(jīng)改變了移動電話的設計與銷售，導致有關外圍功能的設計內(nèi)容大幅擴張，例如數(shù)碼相機、多媒體及增強的用戶接口等。這種趨勢與向3G等高級通信標準的轉(zhuǎn)移相結(jié)合，促使手機分化出高、中、低端等階梯產(chǎn)品。

功能豐富的產(chǎn)品不僅需要有廣泛的技術(shù)能力，而且還要求快速的面市時間、不打折扣的性能、高定制水平和低成本。所有這些將繼續(xù)要求設計具有靈活性，并要求能夠匹配子系統(tǒng)元件與設備，以獲得最佳的性價比。這使得系統(tǒng)分割偏好采用分立元件或SiP方法，而“集成”將繼續(xù)在核心器件中發(fā)展。

與此同時，低端市場部分主要關注核心的手機功能以及少數(shù)已經(jīng)高度標準化和普遍化的高級功能。在整個手機平臺上，這些設計只需要少量或完全不需要系統(tǒng)級定制硬件。這個市場為包含更多內(nèi)容的SoC器件提供了機會。

在大批量標準化設備中，高集成度解決方案能抵消器件的較高開發(fā)成本和較長交貨時間，并提供更快的系統(tǒng)設計周期。但前提是，選擇的分割及SoC技術(shù)解決方案能夠以比分立解決方案更低的成本達到足夠高的性能。

將更多功能集成在一顆系統(tǒng)級芯片上的能力已經(jīng)在數(shù)字與射頻領域得到證明。例如，收發(fā)器解決方案將以前的分立器件(如接收器、發(fā)射器、壓控振蕩器及低噪聲放大器)集成到一顆很小的高成本效益的器件上，并已獲得了商業(yè)上的成功。在基帶領域也取得了類似的成就。這種趨勢將繼續(xù)發(fā)展下去，只要能實現(xiàn)優(yōu)化的集成目標，就會取得成功。

一個激進的想法是將無線電與基帶部分集成到一個SoC器件中，這在技術(shù)上也許是可行的，但成本將是一個挑戰(zhàn)。CMOS工藝的發(fā)展路線圖為數(shù)字電路提供了不斷削減成本的途徑。不過，射頻、模擬電路與無源器件等占據(jù)芯片大部分面積的元件將不會隨著工藝的進步而線性縮小，而且為了滿足它們的性能要求，可能需要定制的硅制造工藝。

這種整合會限制在CMOS平臺上進行集成的成本優(yōu)勢，并可能導致比分立或SiP解決方案更高的成本，因為其晶圓成本更高，裸片面積更大，良品率更低。實際上，這種情況并非只出現(xiàn)在手機設計領域。出于同樣的原因，因為無法實現(xiàn)全集成，更成熟的電子產(chǎn)品已經(jīng)停止集成。

為了利用標準化SoC工藝獲得持續(xù)改善的性能，這給射頻模塊與射頻前端設計帶來了挑戰(zhàn)。盡管可以在RF-CMOS解決方案和Bi-CMOS或硅鍺等特殊工藝技術(shù)之間取得功耗平衡，但是基于CMOS的設計卻很難達到這種平衡，因為存在與獲得高增益及控制臨近1/f噪聲有關的挑戰(zhàn)。這些問題常常導致更多的設計反復，而且可能限制諸如3G等要求嚴格的無線電應用的性能。

盡管這些挑戰(zhàn)最終會得到解決，但目前仍很嚴峻。在前端，許多電路(包括功放、RF開關、高值無源器件及精密射頻濾波器等)都不能利用大批量硅工藝在特性尺寸減少方面的優(yōu)勢，而且在某些情況下，它們的工藝是不兼容的。此外，這些器件在分立形式時的性能和成本得到持續(xù)改進，這將繼續(xù)提高系統(tǒng)設計者的期望值，同時也加劇了挑戰(zhàn)。

那么，這又意味著什么呢？SoC和SiP集成擁有各自的市場與作用領域，這些方法應被看作是互補而不是競爭的。設計人員將繼續(xù)利用以標準化工藝制造的系統(tǒng)級芯片來實現(xiàn)以數(shù)字為中心的功能，并在技術(shù)及商業(yè)條件允許時推動其它功能的進一步集成。SiP將成為實現(xiàn)那些利用器件與元件組合的優(yōu)勢來提高性價比的功能塊的主要途徑，這在射頻前端表現(xiàn)得尤為明顯。因此，設計人員將能很好地開發(fā)出位于硅集成曲線前沿的產(chǎn)品。

顯然，通過為削減成本以及簡化系統(tǒng)設計提供機會，SoC將繼續(xù)向前發(fā)展。那些對適當采用這兩種方法沒有偏見而且都很精通的公司，在現(xiàn)在或未來會作出最佳的選擇。