在逆境中奮進(jìn)的藍(lán)牙技術(shù)

2019-11-03 09:34:15

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供稿：網(wǎng)友

　　行業(yè)分析人士曾預(yù)測，藍(lán)牙半導(dǎo)體市場會在2000年下半年開始攀升，而在2001年將持續(xù)攀升。盡管這些預(yù)測未達(dá)到期待的水平，但普遍地持樂觀的態(tài)度，藍(lán)牙技術(shù)有吸引力的市場仍在向我們召喚。對這一變幻無常的市場，很多半導(dǎo)體供應(yīng)商趁修改和更新標(biāo)準(zhǔn)之際，紛紛改變了藍(lán)牙產(chǎn)品研發(fā)計(jì)劃。

圖1 啟用藍(lán)牙設(shè)備的企業(yè)網(wǎng)連接

圖2 第三方將支持完整的藍(lán)牙軟件解決方案

　　電子行業(yè)效益在近期的急劇滑坡并不是藍(lán)牙主流產(chǎn)品緩慢增長的主要原因，事實(shí)上，藍(lán)牙技術(shù)以及便攜式產(chǎn)品中其它令人鼓舞的技術(shù)進(jìn)展可能成為長期等待的業(yè)務(wù)復(fù)興的催化劑。有理由相信，在幾個(gè)市場段中，有強(qiáng)烈市場需求的創(chuàng)新便攜式產(chǎn)品有助于將電子業(yè)務(wù)恢復(fù)到2位數(shù)的增長。

　　主流藍(lán)牙產(chǎn)品的緩慢增長部分地歸之于早期的互可操作性問題。一段時(shí)間里，有關(guān)1.06b規(guī)范，藍(lán)牙特別興趣組(SIG)收到了超過300條互可操作性質(zhì)疑，在這300條中，有57條屬于關(guān)鍵性的。某些的確存在問題，另一些則屬于規(guī)范需進(jìn)一步澄清的問題。報(bào)道的很多“出錯(cuò)”與在兩個(gè)或更多個(gè)啟用藍(lán)牙產(chǎn)品間創(chuàng)建鏈路或所謂“主—從”關(guān)系與關(guān)。這反映出，首個(gè)規(guī)范中的加密技術(shù)要作更明確的定義。在很多場合，半導(dǎo)體制造商還處于生產(chǎn)器件樣品和對藍(lán)牙設(shè)計(jì)進(jìn)行更深入探討的階段。與此同時(shí)，SIG正在解決有關(guān)問題，最終將寫進(jìn)1.1版規(guī)范中。

　　SIG制訂藍(lán)牙規(guī)范的任務(wù)比預(yù)想的要困難得多，倘若拿藍(lán)牙個(gè)人域網(wǎng)絡(luò)規(guī)范與點(diǎn)對點(diǎn)DECT規(guī)范或Ethernet LAN規(guī)范進(jìn)行比較，藍(lán)牙技術(shù)顯然更為復(fù)雜。微微網(wǎng)技術(shù)的完整要求、建立多點(diǎn)間并發(fā)連接、管理交互作用、通過協(xié)議創(chuàng)建連接，所有這一切對規(guī)范來說并非一件輕而易舉的任務(wù)。

　　隨著1.1版規(guī)范的出臺，SIG制定了多級測試過程。“聲譽(yù)系統(tǒng)”(honor system)的研發(fā)者進(jìn)行了幾項(xiàng)測試，但單憑這幾項(xiàng)測試還不能得到全部合格表。一個(gè)在SIG領(lǐng)導(dǎo)下的正式認(rèn)證部門審查了研發(fā)者的測試結(jié)果。它還向?qū)嶒?yàn)室和公司發(fā)放從事該部門認(rèn)可的符合測試服務(wù)的許可證。當(dāng)認(rèn)可的測試組織進(jìn)行的互可操作性測試符合SIG互可操作性要求時(shí)，該產(chǎn)品將作為藍(lán)牙合格產(chǎn)品列在SIG的網(wǎng)站上。該行業(yè)提供資金，建立組織，進(jìn)行管理的合格性測試過程，在諸多方面與美國常設(shè)的Underwriters Laboratories合格性測試過程十分相似。

　　考慮到規(guī)范目前正在修改之中，芯片研發(fā)人員正在積極開展移動目標(biāo)的設(shè)計(jì)工作。應(yīng)用也是在逐漸演變的，尤其是不斷涌現(xiàn)出很有前景的應(yīng)用。因此，半導(dǎo)體供應(yīng)商的策略也作了相應(yīng)的調(diào)整。一個(gè)完整的單片射頻和基帶系統(tǒng)解決方案已安排在幾個(gè)半導(dǎo)體提供商的生產(chǎn)日程上。這一解決方案的集成工藝是最先進(jìn)的，亦能滿足某些最終應(yīng)用的要求。這一解決方案也要求技術(shù)創(chuàng)新，即采用統(tǒng)一的，可能是不同工藝模型組成的生產(chǎn)工藝來設(shè)計(jì)RF功能和數(shù)字/模擬功能。考慮到成本的因素，工藝應(yīng)是CMOS的。

　　若想充分利用生產(chǎn)工藝的最佳特性來實(shí)現(xiàn)數(shù)字、模擬和射頻功能，兩片式芯片組是最理想的解決方案，基帶為一個(gè)芯片，射頻為另一個(gè)芯片。兩個(gè)芯片可放置在兩個(gè)單獨(dú)的封裝內(nèi)，或?qū)蓧K裸芯片放置在一個(gè)多芯片封裝內(nèi)。利弊權(quán)衡由成本結(jié)合性能所決定。

　　與定制RF實(shí)施方案的工藝相比，通常是先有用于數(shù)字邏輯的具有先進(jìn)互連線寬和晶體管尺寸的半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝。這表明，處理器芯核、DSP、和其它集成功能可以利用各種工藝很快獲得較小的裸芯片面積；而RF功能則可通過對模擬和RF設(shè)計(jì)優(yōu)化后的工藝實(shí)現(xiàn)。兩芯片解決方案讓射頻性能有更廣泛的選擇范圍，或用CMOS求得成本與性能的最佳平衡，或用BiCMOS實(shí)現(xiàn)最佳的射頻性能(較高成本)。

各類應(yīng)用

　　蜂窩電話無線地連接至便攜式產(chǎn)品，或使用無線耳機(jī)是很多用戶向往的應(yīng)用。這些解決方案可充分利用規(guī)模巨大的全球數(shù)字蜂窩或電話市場。初期會采用藍(lán)牙附件，隨后再將藍(lán)牙功能整合在手機(jī)中、印制電路板上、或在基帶芯片內(nèi)。蜂窩電話與某些便攜式設(shè)備之間通信需傳送話音和數(shù)據(jù)兩種信息。即使用于簡單的無線耳機(jī)，或電話至PDA或膝上電腦的連接，也應(yīng)有相應(yīng)的解決方案。

　　在這個(gè)市場段，在10m距離內(nèi)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)(藍(lán)牙1.1版的傳輸距離)能滿足絕大多數(shù)用戶的要求。耳機(jī)至便攜式電話的傳輸帶寬僅需支持話音。藍(lán)牙最初預(yù)測的1Mb/s帶寬足能支持蜂窩電話與PDA間的信息傳輸。隨著時(shí)間的推移，當(dāng)進(jìn)行便攜式產(chǎn)品與計(jì)算機(jī)通信時(shí)，還要進(jìn)一步增加帶寬。數(shù)碼相機(jī)與便攜式產(chǎn)品或臺式產(chǎn)品連接將需要藍(lán)牙2.0版預(yù)測的更快速的帶寬。

　　蜂窩式技術(shù)的發(fā)展將向無線個(gè)人域網(wǎng)絡(luò)(W-PAN)提供功能強(qiáng)大的網(wǎng)關(guān)。采用通用分組無線服務(wù)(GPRS)，數(shù)據(jù)通信有可能達(dá)到100Kb/s的速度。采用EDGE和3G后，數(shù)據(jù)速率將攀升至幾Mb/s，藍(lán)牙帶寬非常適合短距離、低成本的網(wǎng)絡(luò)，將移動設(shè)備鏈接至網(wǎng)關(guān)。

　　到2003年，在全部移動電話中，預(yù)期有23%將啟用藍(lán)牙，其中的37%會采用整合藍(lán)牙技術(shù)。可以認(rèn)為，數(shù)字蜂窩應(yīng)用將成為拓寬這一新技術(shù)市場的催化劑。

　　設(shè)想中的藍(lán)牙應(yīng)用也包括辦公室臺式機(jī)、附加的膝上電腦應(yīng)用、PDA到臺式機(jī)的計(jì)算、PC外設(shè)、數(shù)碼相機(jī)、耳機(jī)、公共交換電話網(wǎng)(PSTN)基站、音頻、機(jī)頂盒、以及汽車通信應(yīng)用。每種應(yīng)用都能成為整個(gè)數(shù)字蜂窩藍(lán)牙市場的一部分，但至2003年，預(yù)期總體上能占有剩余一半的藍(lán)牙市場。

　　新型數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用正在漸漸興起。家庭網(wǎng)絡(luò)選擇的技術(shù)還未最終確定。它可以是有線的、無線的，或是兩者的結(jié)合；它可能涉及藍(lán)牙、Home RF、IEEE802.11、Hiper LAN、以及DECT無線技術(shù)。無論如何，將藍(lán)牙W-PAN鏈接至家庭網(wǎng)絡(luò)總需一個(gè)解決方案。這些技術(shù)未必能占有相同的市場份額，但很可能其中的一個(gè)或少許幾個(gè)成為市場的首選。盡管由于距離和帶寬的制約，藍(lán)牙不一定是理想的家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，但可以預(yù)期，藍(lán)牙將成為多數(shù)家庭網(wǎng)絡(luò)的一部分，在居室中用作連接W-PAN設(shè)備的接入點(diǎn)。

　　就啟用藍(lán)牙設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而言，商務(wù)辦公室網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)選用該技術(shù)的可能性比家庭網(wǎng)絡(luò)更大，當(dāng)然也在不斷的演變之中(見圖1)。在家庭環(huán)境相似，預(yù)期藍(lán)牙在每個(gè)辦公室中以接入點(diǎn)的形式出現(xiàn)，置于商務(wù)電話中，或置于臺式PC中。

半導(dǎo)體的生產(chǎn)安排

　　鑒于剛剛描述的應(yīng)用廣泛性，某些半導(dǎo)體供應(yīng)商決定提供兩芯片藍(lán)牙解決方案，因?yàn)槎鄶?shù)研發(fā)人員更喜歡設(shè)計(jì)的靈活性，并希望盡可能地利用新的半導(dǎo)體技術(shù)。不容置疑，產(chǎn)品生產(chǎn)廠需要占位面積小，具有整體藍(lán)牙功能的經(jīng)濟(jì)實(shí)用解決方案。他們需要各種不同的產(chǎn)品來滿足應(yīng)用的性能要求。在所有場合，他們都希望在對設(shè)計(jì)不作重大改動的前提下改用下一代藍(lán)牙IC。他們確實(shí)希望能充分利用現(xiàn)有設(shè)計(jì)的調(diào)整能力，為產(chǎn)品族配置最佳成本的解決方案。

　　將基帶和RF組件分離后，芯片制造商具有優(yōu)化產(chǎn)品技術(shù)和靈活性兩方面的潛力。例如，將基帶功能改用0.13mm CMOS工藝，而RF部分仍保持0.25mm CMOS工藝,設(shè)計(jì)師能以設(shè)計(jì)靈活性實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的解決方案。基帶是純數(shù)字的，很容易改用0.13mm 工藝.。在所有功能構(gòu)成的硅片面積中，基帶約占80%，用0.13mm 工藝能極大降低總體解決方案的占位面積和產(chǎn)品成本。若將兩塊裸芯片(采用不同的硅工藝)封裝在一個(gè)多芯片封裝中，設(shè)計(jì)師得到的好處與單芯片是一樣的。

　　若在藍(lán)牙解決方案中采用積木塊或模塊的方案，設(shè)備制造廠可在一個(gè)平臺上著手設(shè)計(jì)，獲得未來研發(fā)的靈活性，包括未來應(yīng)用中下一代藍(lán)牙基帶功能的整合。預(yù)期不必進(jìn)行重大的設(shè)計(jì)改動，還可以同樣的靈活方式，即用BiCMOS射頻組件或采用java機(jī)型處理器。簡化的軟件結(jié)構(gòu)方便第三方專家的技術(shù)支持(見圖2)。

　　藍(lán)牙規(guī)范既然已隨設(shè)計(jì)和測試支持發(fā)生了演變，芯片和軟件設(shè)計(jì)師就可在穩(wěn)定的環(huán)境中完成他們的設(shè)計(jì)。人們急切要求啟用藍(lán)牙設(shè)備的設(shè)計(jì)師完成各種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。產(chǎn)品計(jì)劃體現(xiàn)了在不久的將來這些計(jì)劃會引起消費(fèi)者的興趣。蜂窩電話產(chǎn)品被迅速地接受是無線連接極具價(jià)值的有力佐證。藍(lán)牙技術(shù)為使用一個(gè)或多個(gè)便攜式電器的每一個(gè)人帶來方便性，也為每一個(gè)工作組帶來方便性。總之，鏈接至商務(wù)網(wǎng)絡(luò)和家庭網(wǎng)絡(luò)的藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)和無線個(gè)人網(wǎng)絡(luò)為個(gè)人前所未有的方便性和高生產(chǎn)率創(chuàng)造了機(jī)遇。

摘自《電子產(chǎn)品世界》(棟譯自《Portable Design》)

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