随着采用
蓝牙技术的移动电话、手持设备、膝上型电脑及个人数字助理(PDA)等新型产品的陆续面市,设备制造商已经开始瞄准超前消费用户,在高端产品中实施蓝牙解决方案。最新推出的采用蓝牙技术的外设产品琳琅满目,如个人电脑领域的键盘和鼠标,移动应用领域的耳机、汽车工具箱等。这些外设产品进一步推动了上述移动产品市场需求的持续增长,可以说,2003年已成为蓝牙解决方案销售业绩取得重大突破的转折年。蓝牙解决方案供应商终于迎来了实践承诺的时机,即降低产品成本、尺寸及功耗。
售价4美元的解决方案已经开始冲击市场,这一价格只包含了芯片组本身,另外还要使用现场测试软件。此外,一些外设元件,如去耦合电容器及天线,还必须分层置于芯片上面,这进一步增加了元件数量及组装成本。
若标准的"成品"蓝牙解决方案即可满足要求,用户当然可以选择购买经完全测试、将所有元件集成在一起的蓝牙模块。不过,将组装及测试的责任转移到模块供应商的代价是元件成本要增加1-2美元。
针对芯片组解决方案,降低成本的最简单方法是采用基于ROM的蓝牙基带处理器。尽管蓝牙标准本身已经达到了非常成熟的水平,蓝牙无线链路上几乎不存在互操作问题,但链
路后面的应用系统却无法保证能避免互操作问题的出现。若仅仅是一小部分应用系统运行在基带处理器上,这也是常见的现象,设备制造商还是希望能够修改固件,从而修正故障或优化其应用系统。因此,只有在设计人员确信固件的稳定性可以实现更低成本的掩模程序控制ROM解决方案时,才不再使用闪存这样的可重新编程的存储器。提供真正低于4美元解决方案的关键是从基于闪存的方案向ROM方案的平滑转换。
某些芯片组供应商倾向于为其蓝牙基带处理器设计ROM版本,允许设计人员增添一个外部闪存芯片,并可弃置不用外部闪存而转换到内置ROM版本。不过,这种做法在原系统中增添了额外的芯片,占据了宝贵的主板空间,增加了元件数量及组装成本,并消耗了更多的功率。
蓝牙应用系统通常需要满足尽可能小的产品尺寸和功耗要求。只有重新设计印刷电路板及其周围的元件,才能够利用舍弃外部闪存获得的额外主板空间,不过,这样做费用昂贵且耗时。若使用Flash存储器,鉴于额外的硅片面积未得到使用,ROM也是一个额外的成本。
避免上述现象同时在设计早期阶段维持固件灵活性的唯一方法是采用一个带有内置闪存的芯片组。这种做法的优势在于,设计工作从采用最小的芯片组解决方案开始,并始终维持最小的尺寸。此外,向基于ROM的更低成本的解决方案的转换过程无须重新设计,因为基于ROM的版本与闪存版本具有相同的管脚及物理尺寸。
大量打破4美元成本线、采用基于射频CMOS的解决方案的产品已经面市。通过利用0.13微米 CMOS 晶体管的足够射频性能,这些单芯片解决方案将基带和射频元件集成在单一硅片模块上,并采纳特殊的技术克服数字及射频功能之间的干扰,即基片层噪音。能否实现价格承诺取决于射频CMOS工艺流程能否达到类似数字CMOS的高产量。这些芯片的射频元件部分很难实现数字CMOS的相应低功耗水平。
取代射频CMOS的另一个可选方案具有较低的风险,即将单独的基带和射频芯片组装在单一多芯片封装(MCP)中。这样做的好处是每个芯片都能以成熟的技术进行制造,适合各自独特的功能。例如,与射频CMOS方法相比,采用新一代CMOS处理工艺的基带处理器,以及采用一流QUBiC处理工艺的射频元件,可提供更佳的敏感性能及更低的噪音水平。采用双芯片方案的成本可通过高产量得以大大降低,从而获得较低的芯片成本;由于采用成熟的工艺技术来制造这两个芯片,也降低了风险;此外,该方案易于将基带元件升级到最新的CMOS处理工艺结构中,而无须重新设计大量的射频元件部分。
事实上,基于闪存与基于ROM的芯片组的成本差异通常约为1美元。许多最新的内置闪存的基带处理器都是采用与主流芯片生产相同的0.18微米CMOS处理工艺来制造的,但是定制的基于ROM的版本则能以0.15 微米新一代90纳米处理工艺来制造,因而降低了成本,改善了性能。设计人员可以先采用闪存版本,然后在软件足够成熟时移植到ROM版本,从而提供了实现低于4美元解决方案的一条现实途径。
有趣的是,几乎所有蓝牙设计的要求都是要满足7x7平方毫米的尺寸要求。市场上见到的大部分单芯片解决方案仍然要求使用外部无源元件,如去耦合电容器。
除了考虑成本和尺寸外,蓝牙解决方案需要考虑的第三个重要因素是功耗,这也是采用蓝牙技术的产品的独特竞争优势所在。例如,对于同样大小的电池,采用蓝牙技术的耳机,具有更长的使用和待机时间,因而,通过采用尺寸更小、重量更轻的电池,蓝牙耳机具有更轻巧、用起来更舒适的特点。实现尽可能低的功耗意味着牺牲复杂的硬件/软件功能,这些功能受到诸如时钟频率、代码长度、芯片级功率管理及处理器资源可用性等因素的显