終端晶片

終端晶片，是指套用在終端設備上的晶片。這裡的終端（Terminal），主要指通訊網路中的代表用戶的節點，因此在很多場合也叫UE（User Equipment，用戶設備）。

概述

終端晶片，是指套用在終端設備上的晶片。這裡的終端，主要指通訊網路中的代表用戶的節點，因此在很多場合也叫UE（User Equipment，用戶設備）。終端有很多類型，包括智慧型家居終端（如智慧型機頂盒）、行業通訊套用終端（如對講機）和蜂窩移動通信終端（如手機、數據卡、平板電腦），因此廣義上終端晶片也包含很多種，這裡以移動網際網路的典型代表也是最重要的終端——智慧型手機，來介紹其需要的晶片。

終端的類型和重要意義

ICT（信息通信技術）在CMOS大規模積體電路成功商用後得到了快速發展，進入21世紀之後更是獲得了突飛猛進的發展。作為ICT的新興代表，移動網際網路在2010年之後興起，並呈現出了通信和計算機網路逐漸融合的趨勢，形成了雲-管-端的局面，這主要歸功於智慧型終端的出現和移動通信技術和計算機網路的發展，其中起決定性作用的是端，智慧型終端在通信和套用能力上的突破帶來了網際網路從計算機到移動終端的轉移。而智慧型終端的突破又主要歸功硬體處理能力和作業系統，顯然，硬體處理能力的提升仍然是依靠晶片。因為終端有很多類型，包括智慧型家居終端（如智慧型機頂盒）、行業通訊套用終端（如尋呼對講）和蜂窩移動通信終端（如手機、數據卡、平板電腦），因此廣義上終端晶片也包含很多種，這裡我們以移動網際網路的典型代表也是最重要的終端——智慧型手機，來介紹其需要的晶片。

終端晶片架構

智慧型手機的特點是可以運行作業系統，套用能力很強，在移動網際網路中套用則要求通信能力也很強。其晶片主要包括通信處理器、套用處理器、協處理器、存儲、射頻、電源管理、擴展功能晶片和外設接口等晶片，一般認為通信處理器和套用處理器晶片為主晶片，而且它們經常以SoC單晶片的形式集成在一起。如下圖所示。

通信處理器負責手機與基站的通信，對手機和基站之間互動的信息進行處理。因為移動通信是通過無線電波進行信號傳遞的，因此手機收、發的信號都需要射頻晶片進行中轉處理，通信處理器負責基帶數位訊號處理，射頻晶片負責模擬和射頻信號處理，兩者配合完成手機的通信任務。在常用的通信處理器設計中，一般會包括至少一個微處理器核或DSP核以及一個硬體加速器；硬體加速器負責調製解調、編解碼，以及跟基站進行時間頻率同步等工作，因為這部分工作對實時性要求很高，需要專門設計高速運行的硬體電路來實現；而微處理器和DSP內部積體電路的結構決定了：DSP擅長實現通信中的運算量大的算法，微處理器擅長控制和調度，兩者結合在一起負責完成通信流程的控制和編碼之前/解碼之後的信息處理，實現移動通信比如4G（3.9G）LTE的大量協定；通常以協定棧軟體的形式運行，因此具有靈活便於修改升級的優點。

套用處理器負責運行手機的應用程式，比如音樂、視頻、拍照、遊戲、辦公、第三方軟體等，從而實現智慧型手機必須具有的豐富功能。同時作為主控晶片，還需要協調通信處理器、協處理器和外圍接口一起配合，完成一個具體套用的所有關聯動作，因為通信和套用之間的數據量非常大，集成在一起形成主控晶片，可以充分發揮SoC的好處。套用處理器同樣以微處理器為核心，通常也會集成DSP核、硬體加速器，為特定的套用比如視頻播放加速。

協處理器一般是針對一些運算量大的場景，協助主控晶片完成計算處理任務，比如圖形圖像處理一般由專業的GPU來實現，從這個角度說，之前曾經熱門的MP3、收音機、手機電視接收等晶片也算是協處理器。外圍接口，比如USB、藍牙、鍵盤、MMC/SD、LCD等控制器晶片，主要是為“人-機”和“機-機”提供操作和互連線口，還有一些分立器件，比如PA（功放）、ROM等，也是手機整機所需的晶片。另外還有一些附加功能，比如NFC晶片、北斗導航晶片、陀螺儀（MEMS）晶片等。

可見，手機是目前當之無愧的各類晶片的集大成者，因為它不但要實現高速移動通訊，還要能運行傳統計算機上的各種套用。這其中當數主控晶片最為重要，它也是手機成本裡面的占最大比重者，有數據顯示，主控晶片和射頻、電源晶片的成本會占整個手機的30%。如前面所說，主控晶片通常由通信處理器和套用處理器組成，是設計規模最大、最複雜、工藝要求最高、更新換代最快的積體電路，並且體現出SOC的特點——IP集成、軟體占比高。像上面提到的一些擴展功能如NFC和導航既可以單獨構成晶片，也可以集成在主控SoC晶片里，將來甚至所有基帶、射頻處理和微處理器、存儲器以及電源管理都可以集成單晶片的形式，將會給手機設計帶來更多的好處：面積更小、成本更低、可靠性更好——這正是“集成”所預期的結果。