在4G無線基頻的演進中，目前仍有兩大技術陣營競逐領導地位，亦即長期演進(LTE)和全球微波互聯接入(WiMAX)。雖然兩大陣營的技術應用領域有其重疊之處，但就其發展過程而言，兩者還是有些許差異。

例如WiMAX的主要定位是為各種運算裝置提供無線寬頻存取，亦是機器對機器(M2M)通訊應用的首選技術。此外，為有線寬頻尚未成熟的地區提供固定式的無線連線網絡，也是其一大應用市場。相較之下，LTE則與全球無線通訊系統(GSM)一脈相傳，以為手機提供寬頻接取為其主要應用目標。

除了應用目標有所差異外，兩種技術的支持廠商也有顯著不同。 WiMAX的主要支持者為英特爾(Intel)與其他資通訊產業大廠所領導的WiMAX論壇，LTE的支持者則主要來自手機產業鏈，包括高通 (Qualcomm)、意法-易利信(ST-Ericsson )、威瑞森(Verizon)、沃達豐(Vodafone)等在內的眾多基頻原始設備制造商(OEM)和電信業者。

多模共存勢在必行 ?基頻設計考驗加劇

雖然目前對于第四代無線通訊(4G)江山誰屬的討論，支持LTE的聲浪已日益高漲，但由于兩者的應用目標仍有部分未重疊的市場，因此最終結果極有可能是兩者共存，在不同地區服務不同的用戶群。為了確保兩個標準都為4G數據機所支援，市場便需要一種能夠同時滿足在兩種技術發展藍圖的靈活解決方案。

移動數據機的發展所面對的限制，不單限于越來越復雜無線標準。今天的智慧型電話必須支援多個無線介面。除WiMAX和LTE之外，4G 移動設備還須支援大量無線介面，如GSM、整體封包無線電服務(GPRS)、增強數據率GSM演進(EDGE)、寬頻分碼多重存取(WCMDA)、高速封包存取(HSPA)和最新推出的強化版高速封包存取(HSPA+)等。對數據機芯片供應商而言，這些主流標準都是必須支援的標準項目。

由于無線基頻市場的未來不可預見，芯片供應商所面臨的環境十分嚴酷。日益高昂的芯片開發成本和標準本身仍持續演變的現實，均使終端數據機的傳統硬體線路設計方法要面對更大的風險。譬如供應商可能押錯寶，使得芯片瞄準錯誤的標準，最終導致解決方案在發表之前就慘遭淘汰。更重要的是，硬體線路很難在不進行大量設計變更的前提下支援所有標準，故其成本高昂、體積笨重且功耗大。

這自然催生了具有足夠靈活性，支援多個標準并能縮短開發周期的可編程解決方案的需求。

混合式/SDR架構將成主流

雖然如此，在新一代移動基頻芯片的設計中，硬體線路方案還是三大主流之一，因為這種方案具備可讓首批芯片快速上市的優勢。此外，針對某個特定標準而設計的硬體，通常可確保最低功耗。但由于缺乏靈活性，也不能因應標準更新做出快速的反應，因此提供另兩種方案崛起的機會。

目前移動寬頻數據機芯片市場上，為了解決純硬體方案彈性不足的缺點，已發展出混合式方案和軟體定義無線電(SDR)兩種以彈性見長的設計方式。混合式架構是將硬體線路設計與可程式設計處理器結合在一起，數據機中須保持設計彈性的部分，以嵌入式數位訊號處理器(DSP)核心和軟體演算法來實現。只有運算密集和靈活性較小的數據機部分，如傅立葉變換(FFT)，才利用硬體線路的作法來實現。

軟體定義無線電則是一種完全的「軟體數據機」實現方案，可在同一塊芯片上以軟體同時支援多個無線標準。這種方案采用完全可編程設計解決方案，具有全面的靈活性，能夠處理多個現有或未來的標準，而毋須對芯片進行重新設計。然而這類方案并非十全十美，其主要問題在于，和所支援標準而優化的硬體線路方案相比，軟體定義無線電芯片的設計工作較復雜，功耗通常也較硬體線路方案高，因此若要采取軟體無線電來開發數據機芯片，則低功耗與簡化設計將是兩大重點。

由于采用純硬體方案存在高風險性，無法滿足當前不可預測的市場需求，所以現階段大多數供應商不太可能選擇完全硬體化的設計架構。因此，在新一代移動寬頻數據機芯片市場上，后兩種可編程設計方案才是各家供應商選用的主流開發策略。

高性能DSP核心扮演關鍵角色

為了在新一代移動寬頻數據機芯片中保持一定彈性，高效能的通用型DSP核心所扮演的角色，將日益吃重。目前在各種移動和無線應用中的數據機芯片已內建數量不等的DSP核心。這類高效能DSP核心均采用混合了超長指令集(VLIW)和單指令多資料(SIMD)架構的混合式架構。

VLIW允許以高階語言(如C語言)撰寫的程式碼進行平行指令處理，從而提供更佳的平行運算能力，并有助降低芯片的功耗。以高階C語言來進行程式設計，可大幅減少研發團隊的設計時間，并降低開發成本，縮短上市時間。圖1為此類DSP核心的典型功能方塊圖。

以CEVA-X1641的DSP核心為例，這是一款具備四個乘累加器(MAC)單元的嵌入式DSP，由四個資料寬度為16位元的MAC單元組成。若芯片制造商以65奈米制程來實現此一核心，即便是在最差的條件下，該核心的運行時脈也能高達700MHz。

這種高性能且易于使用的DSP針對移動數據機系統單芯片(SoC)提供多個軟硬體分區。不同的基頻客戶能在自己的數據機設計中，采用從單核心到多核心的不同實現方案和分區，并結合不同的硬體加速器來完成數據機功能。