原创 从IC芯片演进 看调谐器技术趋向

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作者：丛秋波  EDN China副主编

目前在数字调谐器市场，主要有两种类型的产品，分别是传统的Can调谐器和新兴的硅调谐器。前者实际上一个电路模块，技术成熟，功耗低且性价比有很大的优势。后者则采用先进的硅工艺技术将整个信号调谐部分集成在一个单独的芯片上面。相比传统的Can调谐器，硅调谐器具有体积更小的优势，但日前其功耗与CAN调谐器还存在差距，是CAN调谐器功耗的7倍左右。但是硅调谐器的技术在不断的进步，功耗也在逐渐降低。预计2-3年后，硅调谐器的功耗和价格也将和CAN模块相差无几。

Can调谐器性价比已达最优化

随着数字电视、机顶盒、移动终端等多媒体产品的市场需求不断增加，调谐器的设计和开发也将面临更大的挑战，比如小尺寸、低功耗、更稳定的性能以及低价格和兼容更多的标准等。

前不久，本刊记者采访了英飞凌公司调谐器系统部副总裁兼总经理Giuseppe Calarco，他谈道，英飞凌刚刚推出最新的调谐器产品TUA6039，在一颗芯片上集成了射频和中频功能，相当于用一颗芯片将原有的TUA6034和TDA6192两颗芯片的功能集成在一起。因此，对于目前仍在使用由TUA6034(射频多媒体调谐器)和TDA6192(中频放大器)构成的英飞凌双片解决方案的客户，TUA6039是一种理想的升级产品。TUA6039采用双极型半导体工艺制造，是一款三波段射频调谐器集成电路，带有中频AGC（自动增益控制）放大器和锁相环（PLL）。这种低功率调谐器集成电路的工作电压为3至5伏，功耗仅为330mV（典型值）（图1）。

图注1， TUA6039调谐器结构图

TUA6039支持陆地与有线电视中采用所有模拟与数字制式，例如PAL、SECAM、NTSC、DVBC、DVB-T、T-DMB、DAB、ISDB-T、DTMB和ATSC等等。其中DTMB是清华大学自主创新并制定的数字电视地面传输标准。英飞凌非常重视中国自主标准和规范，为此与清华大学电子工程系数字电视传输技术研究中心合作，基于TUA6039 作为前端调谐器系统结合清华大学的信道解调芯片，共同研发基于DTMB的解决方案和参考设计。

Giuseppe Calarco说，TUA6039除了以上的优势，它的创新技术还体现在目前大多数模拟电视、数字电视或机顶盒均采用射频调谐器的工作电压为5伏，英飞凌将TUA6039调谐器的工作电压降至3.3伏，这些调谐器芯片内部装有调压器，可使电压恒定在3.3伏以下，与工作电压为5伏的传统调谐器相比，其功耗降低30%以上，同时保持原有的性能，符合美国能源之星标准。因此，Giuseppe Calarco称，TUA6039调谐器（双极型）是目前业界性价比最好的产品也是绝版产品。并表示，英飞凌将继续研究低能耗技术，努力将调谐器的工作电压推进至2.8伏。

技术走势向硅调谐器靠拢

英飞凌的下一代数字电视调谐器产品是以TUA8010为代表的硅调谐器。TUA8010采用130nm COMS工艺，从而实现了模拟模块的数字化，支持DVB-T、DMB-T和STimi，可实现2.8伏的工作电压。

Giuseppe Calarco介绍说，OmniViaTUS9090将是英飞凌的第二代硅调谐器产品，该产品在一个硅芯片中完全集成数字RF数字电视调谐器、单芯片系统DVB-H/T解调器以及内存（图2）。据了解，目前很多公司都有集成了解调器功能的芯片，但是真正集成了射频功能的公司很少，市场对此需求很高。TUS9090采用130 nm CMOS RF工艺技术，产品尺寸仅8 x 8 x <?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />0.8 mm。另可提供客户裸晶粒，让生产移动设备的厂商可以将此芯片直接集成到各模块中。TUS9090将于今年年底出样板设计，明年中开始量产。Giuseppe Calarco强调，TUS9090是真正意义上的SoC单芯片产品，集成了三个功能，而非三个芯片的封装。

图注2，OmniViaTUS TUS9090硅调谐器结构图

英飞凌计划2009年将推出OmniViaTUS TUS9095硅调谐器，TUS9095将采用65纳米或42纳米技术，支持多标准。Giuseppe Calarco认为，从技术上而言，大家都可以集成所有功能，可以支持多种标准，但是这就会导致功耗和成本问题，需要灵活性和可行性之间进行妥协。如果采用低纳米的技术，就可以对此加以改良，降低功效和成本。

两代芯片优劣PK

尽管目前CAN调谐器使用广泛，其技术非常成熟，性能和品质都非常优秀。但是从技术趋势来看，传统的模拟技术正在萎缩，目前正在大规模使用的数字混频技术的调谐器也在逐渐下降，而下一代产品是硅调谐器。

目前的硅调谐器在功耗上与CAN调谐器还存在差距，CAN调谐器的功耗是300mW左右，整个CAN模块的功耗是600-700mW，而硅调谐器目前的功耗是2W左右，是CAN调谐器的7倍，这是因为CAN调谐器主要有很多被动元件和调整线圈组成，大部分为模拟电路，而模拟电路的功耗本身就比数字电路小，数字电路的门阵列在工作状态下功耗一般是比较高的。Giuseppe Calarco表示，通过技术上不断改进，2年之后，TUS9090的功耗能降到600mW，与CAN模块的功耗就非常接近了。

从目前价格上来看，CAN调谐器为2.5美金。TUS9090为10美金，明年会降到7美金，预计到2010年，TUS9090能降到1个美金。

而数字电路有很高的集成度，TUS9090将原来CAN调谐器的很多外围元件（200个~300个）分立元件都集成到了一个硅芯片里，而这种集成不是完全照抄模拟电路，而是按照功能用数字电路的算法集成。硅调谐器除了拥有之前CAN调谐器的功能，还集成了许多CAN调谐器之外的分立器件的功能，二者的外延是不同的。与此同时，硅调谐器的技术在不断的进步，功耗也在逐渐降低。2~3年后，硅调谐器的各项技术指标以及性价比与CAN模块就非常接近，甚至会超越CAN调谐器。

根据预测，硅调谐器应用市场将于2009年到2010年间开始成熟。

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