前言

超低價（Ultra-Low Cost；ULC）手機是近三年來的熱門話題。目前ULC手機係指成本低於20美元的手機，ULC形成一個獨特的手機市場，因此只有採用特殊的市場策略，才能確保成功。

市場動態

ULC消費者的消費習慣

一般ULC手機消費者平均可支配的收入有限，同時由於缺乏通訊基礎建設與相關系統，大多數購買ULC手機的消費者都難以追蹤。因此，如果電信系統營運商提供大量補貼給低價手機，而期望從服務費中獲益，這種想法既不可行、也不具有經濟效益。此外，ULC手機市場上的獲利來源，主要為利潤相對較低的純語音和簡訊服務，而不是具有較高每用戶平均收入（ARPU）值的數據業務，因此電信營運商也不願意採用補貼模式。

《圖一　》

所以，一般 ULC 手機客戶在購買手機時，還需要籌措資金。儘管ULC市場具有「低價」本質，消費者也絕不願意接受一支性能很差的手機。此外ULC用戶也不會頻繁更換手機，因此希望手機能在可接受的價格範圍內，具有更多的應用功能。

電信營運商的態度

電信營運商一般認為，ULC手機收入和利潤的兩大主要動力，是來自於用戶數量和使用手機的頻率。電信服務市場競爭激烈，用戶很容易更換本身電信營運商的服務，只需簡單地將新的SIM卡換到手機內即可。因此對於電信系統營運商來說，如何為用戶提供優質服務並延續使用體驗，便成為關鍵。優質服務意味著網路要能支援更多的用戶同時使用，而不會產生中斷等情況；良好的網路覆蓋率是優質服務的重要一環，滿足只要有需要，用戶即可在任何地點使用手機。由此可見，優質服務主要以網路為中心，然手機本身在提升服務品質上亦有可改善空間。

《圖二　》

ULC手機組合要素

手機的核心是手機晶片組，手機晶片組的選擇便成為ULC手機能否在市場脫穎而出的關鍵。成功ULC手機產品必須注意四大要素。

射頻性能

IOT測試

在新興市場上，2.5G（GSM/GPRS/EDGE）行動通訊基礎建設，通常借鏡西方國家，而西方國家正朝向3G等下一代技術移轉當中。因此，ULC市場基礎設施的架構過程，便產生一個有趣的現象，亦即不同電信營運商之間所採用的GSM規格，略有差異。於是，互通性測試（Interoperability Testing；IOT）就必須成為確保手機能夠在不同電信基地台之間無縫地切換的關鍵。在處理各種不同基礎設施時，IOT要求射頻收發器具備強健靈活的特性。此外，IOT還要求包括軟體協定堆疊整個系統須堅固耐用，同時要求對系統處理不同基礎設施之間細微時序偏差的能力進行測試。

射頻靈敏度的規劃使用

新興市場的網路存在很多問題，例如由於管理機關分發的頻譜有限，都市區域網路用戶過多、農村區域覆蓋不足等。為解決都市區域用戶過多問題，每支手機都必須在特定網路規格範圍內作業，不能在發射射頻（transmitting）時干擾網路上其它正在接收射頻（receiving）的使用者。鄉村地區由於網路覆蓋不足，手機在網路訊號弱的地區、接收訊號並正常工作的靈敏度便成為關鍵。

《圖三　》

由於網路規劃尚未完善，因此射頻性能需要在連續變化的強、弱電場環境中保持良好狀態。同時在可能分配給手機的每個網路頻道上，手機的靈敏度品質也必須得到保障。由於設計出一種能在每個可能射頻頻道上良好工作的射頻技術，還面臨著許多挑戰，因此在規格方面，應該給予手機晶片組供應商一些特權；多數晶片組供應商只能確保射頻在低、中和高端頻段的穩健性能。

溫度與電壓環境控制

同時，性能在各種溫度和電壓環境下也要保持一致。「各種溫度」係指UL 市場要考慮到全球最熱的熱帶地區，即使環境溫度上升，射頻也應保持在與通常是攝氏25度理想環境下相同的性能。「各種電壓」意味著射頻性能可不隨手機電池電量的變化而改變。以最低程度而言，晶片組產品內射頻等各項性能必須完全通過全球認證論壇（Global Certification Forum；GCF）測試。

《圖四　以NXP PNX4903晶片組為基礎的ULC手機產品 》 資料來源：NXP

功耗

良好的功耗性能、即一次充電後擁有最長待機時間和通話時間的能力，非常重要，且良好射頻性能的需求與電池電量可用壓降息息相關。在ULC市場、尤其是對於無法保證電源隨時可用的農村地區而言，良好的功耗性能更是關鍵。良好的功耗指標還具有其它優勢，手機中採用mAh值較小的小型電池，可以使手機外形設計更加靈巧時尚，重要的是小型電池也可以降低手機的總成本。

功能與服務補貼

除了語音、簡訊和黑白螢幕這些既有功能外，如果ULC手機增加彩色螢幕、FM調頻收音機、音樂播放MP3等、甚至數據服務如WAP和MMS等功能，這樣超低價手機便不再超級單調乏味。

從電信營運商角度而言，額外功能意味附加ARPU成長的可能性。一些電信營運商正在積極開發行動服務補貼模式，亦即手機只鎖定在自家網路上，然後以折扣抵價甚至免費方式提供ULC手機，藉由ARPU獲益。

這種商業模式的關鍵，在於手機服務無法被更改，否則這種模式就會失敗。當然，如果手機服務被更改，電信營運商便無法獲利；但更重要的是，如果手機服務不能更改，ULC用戶將無法透過其它新模式獲得手機並從中獲益。

因此，手機晶片組解決方案要提供一種強化而靈活的硬體加密機制，確保電信營運商可以自由開發新的商業模式，這一點非常重要。在ULC手機市場中增加並整合所有上述功能，同時維持低成本和高性能要求，在設計上是很大的挑戰。

《圖五　》

總成本

因此總成本便能計算技術能否達到市場要求。高度混合訊號整合與低成本半導體製程的相互結合，將現有手機晶片組單晶片解決方案帶入一個新階段。

一支手機內所有主要子系統，除了功率放大器和非揮發性記憶體以外，都整合到單片CMOS核心中。此外，CMOS 整合技術甚至可以整合大部分的電子元件，有別於以往元件散置於手機各處的架構。IC技術的進步，大大降低單晶片解決方案的成本架構，使真正低於20美元的ULC手機成為可能。

綜合來說，ULC手機市場成功的關鍵，在於具備上述射頻性能、功耗和功能，並維持低成本架構。

整合RF功能為首要之務

市場上所推出大多數的單晶片解決方案，或多或少在某些性能上有所妥協，比較常見的是在RF性能上妥協。部分原因在於在手機基頻處理器中整合RF功能困難重重，同時由於以往RF多數由專業的晶片供應商提供，因此大多數基頻廠商在設計完成後才會考慮RF問題。

《圖六　NXP推出ULC Plus單晶片PNX4902 》 資料來源：NXP

現在手機單晶片設計便改變以往的架構模式。例如去年收購Silicon Labs行動通訊事業部門後，NXP便推出單晶片產品，採用不同的設計方案，形成完整的產品系列，既包含功能極其簡單的手機，也涵蓋具備FM調頻收音機、MP3播放器和支援SD卡功能的音樂手機。這個單晶片產品整合ARM9微處理器核心，與其他競爭產品一般採用ARM7或專有微處理器核心相比，後者仍有不能充分利用產業知識和現有code base等缺點。在設計相關產品時，RF設計團隊兼具GSM RF CMOS設計經驗，對於解決各種混合訊號整合的挑戰經驗相當豐富。

混合訊號兼顧電源管理

從混合訊號創新模式來看，在RF與基頻所在的同一CMOS核心整合電源管理單元（PMU），會是不錯的設計方向。由於需要接入8V電池充電器，對於次微米CMOS解決方案的設計是一大挑戰；此外，為了給眾多晶片子系統所需的不同電壓標準，有效的方法會是採用DC/DC轉換器（DC/DC converter）設計。但是，DC/DC轉換器會產生更多的電噪聲（electrical noise），這也是為什麼大多數單晶片供應商都不願意將PMU整合到RF與基頻所在核心的緣故。例如在所有非NXP所提供解決方案中，唯一整合PMU的方案，也沒有採用DC/DC轉換器，而是採用線性調節器的折衷方法，其缺點便是耗電指標較差，導致電池壽命縮短60％。

NXP是目前唯一在RF與數據基頻所在單一核心上、能整合完整包括DC/DC轉換器和電池充電器PMU的單晶片產品。藉著各種系統設計技術與創新技術，單晶片解決方案因為功耗性能的進步，使小型電池的應用成為可能。

《圖七　》

降低系統級成本

這種整合設計也有助於降低系統級成本。與多晶片解決方案相比，晶片數量的減少會導致內部空間壓縮大約65％，而所需分立元件數量也減少50％以上，進而大幅改善手機的產量和測試時間，還可以透過低成本電池而進一步降低總成本。NXP相關產品是目前第一個採用高成本效益4層PCB板的手機平台，不僅降低總成本，更能確保ULC可在眾多地區製造完成。因為新興市場的PCB製造廠，一般都支援簡單的4層設計，而6層設計比較複雜昂貴，仍然侷限於較先進的製造中心。

在軟體工程占研發預算70％的晶片設計環境中，參考設計進一步降低將真正ULC產品推向市場的成本。擁有這種能力的ODM廠商，已在全球不同地區的市場銷售數百萬支手機，並正積極參與印度、拉丁美洲、中國等新興市場上的各類ULC產品招標作業。

總結

未來高階手機功能將繼續滲透ULC手機市場，市場上會繼續推出整合度更高、多媒體應用更豐富、傳輸流量更快的ULC創新產品，不過其所面臨的挑戰，依舊是如何在維持性能的同時、積極整合功能並降低成本。

在競爭激烈的ULC市場，成功的產品需要適當組合射頻性能、功耗指標、功能和總成本。雖然價格是驅動此一分眾市場最大原因之一，然而精明的手機製造商不會在重要的ULC功能方面作出妥協，而會同時積極降低總成本及縮短上市時間。

（作者為NXP Semiconductor恩智浦半導體產品經理）