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研發全球首款單芯片雙卡雙待手機 手機芯片軟件設計高手範誌明研發成果豐碩 发布日期:2024/1/5 来源: 打印

《2021全球移動市場報告》中顯示,當年全球智能手機的用戶超過40億,中國以9.54億智能手機用戶總量居首。要追上全球最先進的手機科技,龐大的中國手機市場面臨著獨特的挑戰。

目前在中國芯邁微半導體擔任技術總監的手機軟件設計專家範誌明,曾領導開發了全球第一款單芯片雙卡雙待手機,開發了中國第一個商用通訊協議棧,獨創了一套完整的軟件設計,全面提高手機通訊質量,是手機芯片軟件開發行業中手機芯片通信協議棧領域的頂尖專家。

開發中國第一個商用手機通信協議棧

範誌明於2001年加入當時為中國最大的一家手機芯片開發公司展訊通訊。展訊是中國集成電路設計的龍頭企業,產品為移動電話芯片,業務覆蓋全球130幾個國家。在展訊通訊的20年間,範誌明擔任手機軟件開發部門的總監,為展訊的發展和成為行業領軍地位起到了關鍵性作用。

20世紀初期,中國還沒有自產的手機芯片,所有的芯片都倚賴於進口,成本極高。展訊看到了中國本土手機的巨大市場和商業前景,自主研發了一款手機芯片6600D。但由於當時中國的通信環境比較落後,不同的手機基站與單個手機芯片相互交換數據時,信號不穩定,處理不好手機還會崩潰。當時展訊雖然設計出6600D芯片,但未能解決通訊傳輸穩定性的問題,難以大量投產。

經過深入研究,範誌明研判,提高通訊傳輸穩定性的關鍵,是必須要對手機通訊協議棧進行優化。手機通訊協議棧,被行業稱為「軟件怪獸「,它復雜度高,包含非常多的子模塊,達到數百萬行軟件代碼。範誌明領導他的團隊參與了協議棧中多個模塊的開發,搭建了一套特殊的測試系統,以提升軟件穩定性和網絡兼容性。

範誌明帶領軟件設計團隊,對通訊協議棧進來了一系列獨創性的優化,6600D芯片的性能大為提高,被波導和夏新等當時中國主要本土手機品牌紛紛采用。展訊通訊公司營收亦從2004年的1290萬美元猛增加到2006年的1.07億美元,三年復合增長率達到了102.3%,凈利潤達到了1438.6萬美元,展訊也於2007年順利在美國的納斯達克(NASDAQ)上市。

範誌明領導開發的無線通信協議棧作為6600D的重要組成部分,既是中國商用無線通信協議棧的裏程碑,又是展訊後續開發更高演進的無線通信協議棧的基礎版本。範誌明本人也因此獲得了當年國家科技進步一等獎。該獎項是國務院設立的國家科學技術大獎,表彰當年中國在該領域的展現最高科技創新能力的人士,對獲獎者是一項巨大的榮譽。

   單芯片雙卡雙待及多卡多待手機

                  研發全球領先

2000年代中後期,在中國大陸跨地域使用手機,不同地區運營商會收取漫遊話費,造成經常出差的人士話費很高,展訊市場部的同事向範誌明詢問, 有無可能用一張手機芯片支持兩張不同電話號碼的SIM 卡,將兩部手機合二為一。範誌明帶領軟件部門團隊立即投入研發。

範誌明發現,實現單芯片雙卡雙待方案,理論上可通過更新無線通信協議棧來達到同一個手機芯片同時為兩張SIM卡工作的目的。但是,技術操作難度非常高,例如,如何恰到好處的切換射頻,如何解決兩張卡信號接收的沖突等,不解決這些難題,手機無法正常使用。

範誌明帶領團隊一個一個地攻克技術難關,經過系列技術改造,2007年,範誌明帶領他的團隊,催生出了全世界第一個單芯片雙卡雙待的方案,他還獨立完成了該項目的架構設計,通過改動芯片通信協議棧和物理層架構,引入了多個協議流程的創新優化,包括尋找蜂窩小區流程的並行化,待機流程的雙卡雙待和通話流程結束後蜂窩小區的快速恢復等等,使得一個手機芯片支持兩張SIM卡時,客戶的通話體驗仍然十分流暢。相比兩個手機芯片對應兩張SIM卡,單芯片雙卡雙待不僅使得手機更小而便攜,更甚至可以節省50%的成本。

在這個創新過程中,範誌明的團隊申請了近20項單芯片雙卡雙待的核心專利,範誌明本人也申請了《移動終端找網方法及移動終端》這個核心專利,即「尋找蜂窩小區流程的並行化」。至今,展訊通訊公司的所有無線通信協議棧,都是基於範誌明雙卡雙待的協議棧。

2009-2010年,範誌明領導團隊繼續開發了單芯片三卡三待和四卡四待功能;多卡多待也因此成為了展訊公司的標誌,成為該芯片進入各大品牌手機公司的敲門磚。此後,範誌明還持續多年不斷進行技術攻關,並把所有的升級都導入到後續版本的無線通訊協議棧。2012年5月,展訊再次重磅推出6530芯片,使芯片成本進一步下降。

雖然,單芯片多卡多待的手機,在歐美並不普遍,但在世界人口最多的印度以及非洲多個國家,因運營商交錯復雜,非常受歡迎。目前,中國和印度這兩個人口最多的國家,在市場上出售的手機幾乎都支持雙機雙待。

僅2013年,6600L和6530手機芯片在全球的出貨量高達2.3億顆,使用新無線通訊協議棧的芯片打入了MOTO,華為,聯想等眾多一線手機品牌,並大幅搶占了中國市場25%的份額。6530還打進了三星的產品線,到2016年為止,累計對三星公司出貨1.8億顆芯片;同時,因為6530芯片的大賣,展訊成為中國首個跨入「10億美金俱樂部」的芯片設計公司,一舉成為當時全球前三大手機芯片提供商。2013年年底,展訊被紫光集團收購。

2022年,由於市場巨大,負責製訂手機標準的國際組織3GPP在R17版本中把單芯片雙卡雙待引入了標準。這一由範誌明帶領團隊所進行的創新,對手機行業也帶來了深遠的影響,世界前二的手機芯片公司高通和聯發科,後來也陸續推出支持單芯片雙卡雙待的芯片,蘋果手機從iPhone XS開始,在中國市場的發售的手機也可支持單芯片雙卡雙待功能。

               加入芯邁微 

      大幅降低5G通訊軟件成本

由於在展訊通信的出色表現,2021年,範誌明被邀請以聯合創始人的身份加入了芯邁微半導體公司,負責4G和5G通信協議棧軟件開發。在手機行業,除了蘋果及三星的高端手機產品要使用到高端的芯片外,包括中國、印度及非洲這些更龐大的手機市場,需要的則是巨量的中端芯片。範誌明對手機通信協議棧的提升,目標就是讓這些手機芯片在增加穩定性和兼容性的同時,大幅降低芯成本。

兩年多來,範誌明通過重構架構,硬是把通信協議棧的大小做到了0.8M,而之前的展訊,同樣的通信協議棧則是1.5M。 這就意味著,芯邁微的通信協議棧加上應用軟件,可以使用2M更小的存儲,代替之前展訊通訊4M的存儲。而成本更低的CPU, 讓芯片節省出了5%-10%的成本。

範誌明還帶領技術團隊領導開發4G、5G協議棧和IMS協議棧,為芯邁微節省了150萬美元的購買成本。他還自研成功並指導搭建了5G協議棧和IMS協議棧一致性測試的仿真環境,節省了測試所需的仿真環境的高昂成本。


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