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集成电路是换代节奏快、技术含量高的产品。从当今国际市场格局来看,集成电路企业之间在知识产权主导权上斗争激烈,重要集成电路产品全球产业组织呈现出跨国公司(准)寡头垄断的特征,集成电路跨国公司销售、制造、研局朝全球化方向发展。有鉴于此,当前集成电路是中国的“短腿”产业。
(一)产品研究开发至关重要。
集成电路产品研发和换代周期较短。按照摩尔定律,集成芯片上所集成的电路数目,微处理器的性能,每隔一个周期就翻一番;可比单位货币所能购买到的电脑性能,每隔一个周期就翻两番。为什么集成电路产品研发换代周期如此之短?因为芯片制造商要以最短时间,尽其所能,开发新技术,将技术标准更新换代,以实现产品性价比迅速优化,并大规模锁定消费者群体,乃至防止自身技术标准锁定的消费者、使用者群体流失到竞争厂商那儿去。由此,集成电路制造商要生存和发展,必须从销售收入之中,高比率地支出研发预算,建设研发队伍,开展研发行动。研发主要目标在于,形成具有性价比优势的技术标准和产品规格。以全球优势芯片制造商英特尔为例,近几年其研发支出占销售收入的比重一直高达13-15%,而同期相对比,即使是研发强度较高的汽车和航空器产业,其优势跨国公司的研发支出占销售收入的比重也都在5%上下。
(二)知识产权主导权上斗争激烈。
研发投入和行动是为了获取创新成果。集成电路厂商之间,在研发成果的认定、建设、保护方面,常年都是剑张弩拔,斗争异常剧烈。首先,研发成果要及时在产品市场销售地申请登记为专利、商标等知识产权;这种登记行动在步调上要早于国际市场开拓。再以英特尔公司为例,美国专利和商标局的数据显示,近几年来英特尔所获该局授权专利数目一直排在前十位,2007年获得授权数1865项,在授权巨头中排第五。其次是技术标准的认定和推广。一项技术标准的权益的表现就是一个技术专利群体。从全球个人和办公用计算机市场整体格局看,英特尔和微软拥有所谓w英特尔事实标准;为巩固这一标准的垄断地位和保持周边技术标准的优势地位,英特尔可谓不遗余力。英特尔每隔一个季度,要在美国、中国、欧洲等世界主要大市场区,选择商务中心城市,举办所谓英特尔信息技术峰会;峰会的一项重要工作就是推介英特尔的技术标准。近年推出的计算机技术标准涵盖到系统总线、PC架构、多媒体网络、无线通讯、数字家电等方面。三是知识产权的诉讼与反诉讼。作为PC机技术标准主导者,英特尔和微软两家公司几乎每年都发生诉讼与反诉讼事件,诉讼涉及的核心问题是知识产权侵权和市场垄断。近年来,就法院正式立案案件而言,英特尔的诉讼或反诉伙伴涉及美国Broadcom、超微、美国消费者群体、Transmeta、Intergraph、中国台湾威盛、中国深圳东进等;至于从2005年开始,美国AMD公司诉讼英特尔更是表明,AMD公司要正面挑战英特尔在PC机CPU芯片供应上占据多年的绝对垄断地位。
(三)重要集成电路产品全球产业组织呈现出跨国公司(准)寡头垄断的特征。
集成电路厂商要做到大规模锁定消费者群体,除在研发投入和节奏上要占优势和先机之外,还需要尽可能地将产品市场国际化。因为只有以高度国际化的市场为基础,企业才能在产品生产和销售上取得规模经济优势,才能摊薄昂贵的研发成本。全球产品市场规模的扩张和研发强度的加大又是相辅相成的。于是,对集成电路等产业来说,若以全球市场为背景,我们会看到这样一幅图景:一旦某个企业在市场份额上初占优势,它在研究开发经费的投入,在技术标准的推出和拥有,在锁定消费者步伐等方面,都会较长时间处于优势或领先的地位。全球市场份额也会朝向寡头集中,直至另一个后起之秀再凭借某些条件,逐步突破原有优势企业的寡头地位,并推动市场份额重组,乃至再次形成新的销售市场朝向单寡头或少数寡头集中的格局特征。当前集成电路产品全球的销售市场和产业组织格局充分说明这一点。据Gartner公司调查,2007年全球前十大公司占全球商业芯片销售收入的53.1%。需注意,这仅是关于全部各类销售收入的集中度数据。集成电路(芯片)是中间产品;对某一具体最终产品所使用某种具体芯片而言,往往由单个或为数不多的若干芯片制造商处于市场垄断地位。例如,对个人和办公用微型计算机最终产品来说,因所谓WINTEL事实技术标准对既定消费者群体的锁定,至少在PC机的CPU芯片供应上,很多年来,英特尔公司实际上一直处于单寡头垄断地位。当然,近几年这种单寡头绝对垄断地位也一定程度受到AMD公司的冲击。至于其他具体种类芯片,也以单寡头或少数寡头垄断供应居多。
(四)跨国公司销售、制造、研局朝全球化方向发展。
2007年全球集成电路销售收入最多的十家公司分别是英特尔,三星电子、东芝、德州仪器、意法半导体、英飞凌、现代半导体、瑞萨、恩智浦和日本电气。十大巨头均为跨国公司,均以全球市场为背景,进行制造、销售、研发基地配置,以尽可能地取得行业竞争优势。以英特尔公司为例。英特尔在50个国家开设约300个分支机构,总公司对分支构架的控制主要采取控股、内部化方式,全球化布局战略在销售、制造、研发等方面都得到充分体现。
从销售收入地域格局来看,销售地域格局的多元化和新销售地域增长点的形成是支撑英特尔销售收入迅猛上升的主要因素。1997至2007年间,英特尔公司美洲销售份额从44%0持续下降至20%;欧洲份额从27%持续下降至19%;亚洲份额从19%持续上升至51%。
从制造过程来看,英特尔在全球范围整合生产体系,将高附加值部分(硅片生产与加工)留在美国,将制造设施放在以色列,将劳动密集型业务放在马来西亚、爱尔兰、菲律宾、巴巴多斯、中国和哥斯达黎加等地。随着中国市场重要性上升,英特尔在建设原上海测试和封装工厂的基础上,先后于2004年、2007年再在中国成都、大连建设封装测试和生产制造工厂。
从研局来看,在芯片设计和测试方面,美国、印度、以色列、中国等重要区域市场支点和人力资源丰富区是公司布局重点,其三大模块化通信平台、解决方案中心、研发中心分别布设在美国、中国和比利时。20世纪90年代以来,英特尔的全球架构整合行动一定程度影响和引领着其他芯片商。其中,一些公司对海外机构进行了重组。
(五)集成电路是中国的“短腿”产业。
我国集成电路的设计和制造还处在起步发展阶段,远不具备强势国际分工地位。这在多方面都有所体现。首先,集成电路是中国大额逆差产业。尽管近年我国货物贸易实现巨额贸易顺差,但顺差、逆差产业的分化明显。顺差主要集中在纺织、家电等产业上,而集成电路、矿产、塑料等发生大额逆差。2005年和2006年集成电路是我国头号逆差产品,其贸易逆差总额分别高达856亿美元和676亿美元,相当于当年全部货物贸易顺差的48.2%和66.4%。其次,我国各种专有权连年发生大额贸易逆差。2006年和2007年,通过国际收支反映出来的中国“专有权利使用费和特许费”贸易项逆差分别为64.3亿美元和78.5亿美元,分别相当于当年服务贸易国际收支逆差总额的72.8%和99.4%。如前阐述,集成电路产业要发展,需要以企业拥有强势知识产权所有权为基础,而专有权贸易项大额逆差实际上和集成电路设计产业处在幼稚期密切相关。还有,目前我国集成电路设计和制造企业的实际情况也说明了这一点。2007年中国內地销售收入排名第一的集成电路设计企业——华大集成电路设计集团有限公司销售收入总额大致相当于同年英特尔销售额的5%。在排名前几位的芯片设计制造商中,业务种类主要集中在身份管理、消费结算、通信、MPi、多媒体等低端芯片上面。
二、中国本土企业的借鉴经验
目前,在智能卡,固定和无线网络、消费电子、家电所用芯片,以及PC机芯片等产品领域,我国已经有若干集成电路设计制造企业,自主品牌业务迅速增长。境内自主品牌企业的成长经历初步表明,国内大市场能够为企业成长提供比较优势,知识产权建设是企业可持续成长的推动力,企业应该高度重视知识产权贸易纠纷应对,目前中国集成电路企业“走出去”尚不普遍。
(一)若干中低端集成电路设计企业迅速成长。
根据来自中国半导体行业协会的数据,中国内地集成电路设计产业销售收入从2002年的21.6亿元增长到2006年的186亿元,年均增长71.3%。位居2007年销售额前五位的企业分别是中国华大集成电路、深圳海思半导体、上海展讯通信、大唐微电子、珠海炬力集成电路。我国集成电路的本土“巨头”的业务范围主要集中在智能卡、多媒体、通信卡等低端业务上。同时,这些企业在成长早期的某个三至五年时间段,都发生过业务量迅猛增长。其中,珠海炬力2002-2005年间销售收入年均增长高达950%;上海展讯通信2007年销售收入相比上年增长了233.1%,中国华大集成电路2004-2006年销售收入年均增长62.6%。
(二)境内大市场能够为企业成长提供比较优势。
境内大市场对企业成长的重要作用的典型表现是:“第二代身份证项目”为中国华大、大唐微电子、上海华虹、清华同方微电子等企业成长提供了较大市场机遇。这里再以珠海炬力对市场的主动开发为例。从2001年开始,珠海炬力推出所谓“保姆式服务”。炬力在销售芯片的同时,免费附送一套完整的MP3制造“操作手册”,对芯片手工、规范、标准、制作和质量等做详细说明。同时,只要买了炬力芯片,炬力服务支持人员会告诉你到哪里买合适的PBC板,到哪里买电容、电阻,成本是多少。客户即便是外行,只要找几个会焊接技术、能看懂图纸的技术人员。然后再买模具回来,往上一扣就可以出货。“保姆式服务”吸引了大量中小厂商进入MP3市场,仅2005年,境内出现的MP3品牌就达600多个。由此,珠海炬力在中国本土成功巨量引爆MP3生产和消费能力。这种操作给矩力销售收入带来了井喷式增长。还有,珠海炬力后来深陷与美国芯片商SigmaTel公司的诉讼纠纷,对向美国出口受到限制,这时,正是面向境内和其他国家的销售为珠海炬力提供了市场缓冲和财务支持。在后来与SigmaTel公司的较量中,珠海炬力要求国内司法机关执行“诉前禁令”,而正是因为考虑到可能失去中国境内大市场,成为外方企业考虑和解的重要权衡因素,中国境内大市场成为斗争筹码之一。实际上,我们再从国际经贸理论提供的论证来看,不论是波特的国家比较优势论,还是战略性贸易理论,或者是杨小凯等人新兴古典贸易理论,境内大市场都是构建国际分工比较优势的重要支持因素之一。
(三)知识产权建设是企业可持续成长的推动力。
具备研究开发实力是启动、占领和拓展市场的基础,也是企业可持续成长的动力。所有快速成长的中国集成电路设计企业都表现出了这个特点,有的企业在技术标准建设上也取得了很大成绩。
1中国华大。2006年华大实现了新增知识产权45项,其中申报发明专利29项,软件著作权登记8项,集成电路版图登记8项。该公司自2003年开始进行WLAN芯片研发工作,成为无线局域网领域的“宽带无线IP标准工作组”正式成员。此外,作为“WAPI产业联盟”发起人单位之一,华大还积极参与到国家WLAN标准的制定。
2深圳海思。海思掌握具有一定地位的IC设计与验证技术,拥有先进的EDA设计平台、开发流程和规范,已经成功开发出100多款自主知识产权的芯片,共申请专利500多项。
3上海展讯通信。展讯近百项发明专利获得国内外正式授权,目前已形成一套核心技术的专利群。
4大唐微电子。公司连续开发出一系列具有自主知识产权的技术与产品,目前,公司共向国家知识产权局申报专利90项。
5珠海炬力。2003年以来,珠海炬力不断加大自主知识产权技术的研发投入力度,并积极申请专利、布图设计、软件著作权、商标权等多种形态知识产权,专利申请量和获得授权的数量实现了迅速增长。
(四)知识产权贸易纠纷提供的教训非常深刻。
在深圳海思尚未从华为拆分出来的时候,华为就在集成系统的软硬件方面和国外厂商有过知识产权摩擦。至于从2005年年初至2007年6月,珠海炬力与美国老牌芯片商SigmaTel的知识产权纠纷所引发的摩擦影响之大、企业投入之巨、持续时间之长、社会关注之广,在我国贸易纠纷历史上极为罕见。这一知识产权贸易纠纷提供的教训值得我国集成电路和高新技术企业长期引以为鉴。
1集成电路企业全球市场份额大幅攀升必然引发知识产权贸易摩擦。2003年以前,SigmaTel曾经在全球MP3芯片市场中占据70%以上的份额。但是,正是由于集成电路产品的快速换代性和消费者群体锁定性,随着珠海炬力的崛起,SigmaTel的市场份额不断遭到炬力蚕食。2006年4月,SigrnaTel第一季度收入较上年同期下降67%,正是出于“生死存亡”的考虑,SigmaTel才选择在珠海炬力成长的关键期,不遗余力地通过诉讼和其他途径,试图“阻击”炬力市场领地的蔓延。
2知识产权诉讼过程本身就会给竞争对手造成重大伤害。在诉讼其间,珠海炬力曾经遭遇对美国出口受到禁止、公司股价大跌、前后诉讼支出超过1000万美元等考验,如若公司没能挺住,可能就倒在诉讼途中。
3与诉讼对手和解,是双方博弈的理性选择。在整个诉讼和反诉过程中,珠海炬力经历“遭诉应诉反诉拒绝和解在对方调整条件后和解”的互动角色变化。而对手Sigma7el则经历“一定程度得手遭反诉提出和解遭到拒绝调整条件后和解”的角色变化。双方的和解与英特尔、微软、IBM、华为等公司与纠纷对手和解有类似之处,是实力较量之后的理性博弈和解。
4企业的知识产权管理必须同步于产品国际市场开拓。2005年以前,珠海炬力的知识产权管理是滞后于国际市场开拓的,当然也谈不上事前对可能陷入的诉讼做前瞻性准备。而正是回应诉讼强烈地推动了企业的知识产权管理。
(五)企业主动“走出去”尚不普遍。
目前就企业国际化而言,境内快速成长的企业均在自身设计产品出口方面取得了较大进展。其中,深圳海思、上海展讯、大唐微电子、珠海炬力等企业的海外销售收入都在公司销售总额中占有一定的比例。其中,2006年,深圳海思出口收入占销售收入的69%,上海展讯占32.6%,大唐微电子占1.4%,珠海炬力占89%。不过,在海外分支机构建设方面,仅深圳海思、上海展迅通信初步取得进展。
三、中国集成电路产业继续突围发展的基本要领
集成电路之所以成为中国的短腿产业,有其内在原因。集成电路企业的启动需要有较先进的技术和较强劲的资本实力作为基础;也需要国内居民普遍的收入达到一定水平,以支撑电脑、手机、消费电子、高端家电等购买阀值相对较高的产品形成市场规模。至于某些中高端芯片产品发展,国内企业还处于成长初期,会面临外方强势跨国公司全面垄断市场的压力。全面考虑这些情况,作为“短腿”的中国集成电路产业的发展历程必定是一个不断在技术和市场上构建优势,并突出外方强势企业重围的过程。
(一)积极拓展产品种类,提升产品档次。
我国现有集成电路企业,现有的集成电路关联企业,如计算机、家电、消费电子、工程服务等产业领域厂商,应该在企业原有的技术和财务实力的基础上,通过开发创新技术、建设技术标准和拓展产品市场,逐步拓宽和提升我国能够设计、开发、制造的集成电路产品种类,乃至实现我国设计的自主品牌集成电路产品,逐渐延伸到手机、计算机用CPU等高端芯片产品领域,并逐渐结束我国在高端集成电路领域的空白状态。
(二)企业主动开发境内大市场。
随着我国居民收入水平不断增长,我国消费购买阀值增大,对像集成电路这种高技术产业的突围成长而言,境内大市场的孵化、支持、缓冲等作用将表现得越来越明显。不过,境内大市场的这种作用需要企业主动去发现、开发和利用。因此,在中国内地企业提升集成电路产品档次、培育民族品牌产品、建设自主技术标准体系的过程中,应该借鉴珠海炬力、中国华大等企业的经验,创造性地拿出市场开发方案,通过生产和消费两方面的促进,激发我国的集成电路市场容量潜力,并实现企业快速成长。
(三)加强技术标准建设,占领知识产权制高点。
境内集成电路企业和集成电路产业关联企业,应以某些技术单点的创新成就为基础,加强产品价值链上下游环节技术创新和专利开发,以点带面,逐步形成本国自主知识产权技术标准集群。企业和政府共同努力,将谋求事实国际标准与国际标准认定结合起来,大力推进技术标准国际化。企业应积极建设产业联盟,集中同行技术实力,削弱国际同行竞争性标准影响力,促进自主产权技术标准建设。政府则应完善技术标准国内管理。同时,积极参加技术标准国际组织和论坛,推动技术标准国际合作机制改革。
(四)企业尽快“走出去”,培育形成民族自主品牌跨国公司。
随着我国自主品牌集成电路产品国际市场份额的增大,随着产品品种逐渐延伸到电子产品CPU等核心环节或高端领域,我国企业与外国跨国公司的直面竞争将在所难免。因此,从指导思想上,在集成电路企业的成长过程中,一定要尽快“走出去”,要以本行业世界一流跨国公司为标杆,构建全球性与区域性恰当结合的研发、生产、销售网络。另外,与集成电路关联的计算机制造、电信服务、工程服务企业,也都应该尽快成长为自主品牌跨国公司,并和集成电路跨国公司成长形成呼应、配合和相互促进的关系。
(五)政府和社会将集成电路产业作为战略产业予以扶持和资助。
集成电路产业具有以下特征:研发和资本需求强度较高,厂商静态动态规模经济效应明显,本国厂商和产业成长面临外方强势竞争对手,这些特征非常符合战略性贸易理论所阐述的战略性产业的特征。因此,政府应将该产业作为战略扶持产业。具体地说,政府应该选择集成电路(潜在)优势企业,运用研发资助、财税优惠、优惠性融资、出口补贴、“走出去”资助,外方优惠政策争取等措施,积极推动本国战略产业厂商提高国际市场份额。此外,政府还应和科研机构、其他社会各界一道,面向集成电路产业,加大基础科学研究力度,加强与科技项目、知识产权、人才培养相关的配套公共管理和服务。
(六)政府统筹建设境内外大市场,加强国际经贸合作关系。
首先要加强境内外关联产品消费设施和流通市场的建设。在国内,特别是在广大农村地区宜采取财政支出、优惠信贷等方式;在境外,主要面向发展中经济贸易伙伴,以政府发展援助、企业公益行动、贸易能力援助等方式,支持或帮助有线无线网络、电力等基础设施建设,改善PC、手机、家电等关联产品流通市场,提升贸易伙伴的贸易能力。其次要策略地开展国际经贸关系合作。积极面向在集成电路产业上和我国不存在竞争关系的经济体,通过FTA/RTA和其他经贸协议,形成(准)共同产品市场关系。第三要优化企业对外投资环境。加强国际投资协定合作和双边协商,破除中国企业境外投资进入障碍。
关键词:CMOS;共源共栅;低噪声放大器;噪声匹配;输入阻抗匹配
中图分类号:TN402 文献标识码:B
文章编号:1004373X(2008)0317603
Design Optimization of CMOS Low Noise Amplifier under ADS
WEI Yuxiang,LI Fuhua
(School of Electronics & Information,Soochow University,Suzhou,215021,China)
Abstract:A design optimization of CMOS cascode LNA is presented by Smith chart though the parameter sweep of the width of common source stage,source inductor and gate inductor in ADS.Simulation results indicate that,with the proposed approach,simultaneous noise and input resistant matching is achieved.With the proposed approach,a 0.18 μm CMOS LNA provides 1.3 dB NF,-28.4 dB S11 and 3.42 mW power consumption at 1.58 GHz.,which confirmed the viability of this method.
Keywords:CMOS;cascode;low noise amplifier;noise matching;input resistant matching
1 引 言
随着CMOS工艺特征尺寸的不断减小,0.18 μm的MOSFET截止频率已可以达到50 GHz以上,这使得CMOS工艺在GHz频段的应用成为了可能性。此外,由于CMOS工艺在集成度,制造成本方面的优越性,以及运用CMOS工艺可以将整个接收系统的射频,中频,以及基带部分集成在一块芯片上的前景,国内外许多学者都在致力于CMOS 低噪声放大器的研究,因为LNA决定了整个射频接收系统的噪声性能,因此CMOS LNA的可行性决定了整个系统能否用CMOS工艺实现。
关于CMOS 低噪声放大器的设计方法主要都集中在共源LNA上,而其中又以源级电感负反馈的共源级LNA最为普遍,如图1所示。对于这种结构低噪声放大器的设计,方法大致有3种:
经典的设计法[1] 以实现噪声匹配为目标,但往往忽视了输入阻抗的匹配,且会引起较高的功耗;
基于功耗约束的设计法[2] 该法实现了在满足给定功耗下达到最小的噪声系数;
同时实现输入阻抗匹配和最佳噪声源阻抗匹配的设计法[3,4] 这也是本文要讨论的主要内容。
文献[3]证明了这种方法的可行性,并指出要实现Ropt=50 Ω,并不一定要大尺寸或大电流,因此在这种情况下,功耗约束的设计法并不是必须的。然而文献[3]的设计流程太过复杂,要完成设计必须具备一系列的测试数据。文献[4]给出了同时实现噪声匹配和输入阻抗匹配的基本原理,本文将在文献[4]的基础上,运用ADS仿真工具,给出一个基于参数扫描的更为直观的设计流程。按照该设计方法,文章给出了基于0.18 μm CMOS 工艺,工作在1.58 GHz低噪声放大器的仿真结果。
图1 源级电感跟随的共源共栅LNA
2 共源共栅LNA的设计原理
图2所示的结构就是应用非常广泛的共源共栅极LNA结构。从源端看进去,网络的输入阻抗为:
为了得到最小的噪声系数,在不考虑源级电感和栅极电感的情况下,源端阻抗的最佳值(最佳噪声源阻抗)应满足:
源级电感和栅极电感的引入并不会导致最佳噪声源阻抗的实部发生变化,而仅对电抗部分产生影响,式(4),式(5)给出了考虑源级电感和栅极电感后最佳噪声源阻抗的实部和虚部:
要同时实现输入阻抗匹配和噪声匹配,就必须满足以下4式:
Re(Zopt)=Re(Zs)[JY](6)
IM(Zopt)=IM(Zs)[JY](7)
IM(Zin)=-IM(Zs)[JY](8)
Re(Zin)=Re(Zs)[JY](9)
从式(5)中可以看到,只有当m为1时,方可同时满足式(7)、式(8),实现输入阻抗和噪声的同时匹配。庆幸的是对于现在的CMOS工艺,由于特征尺寸的不断减小,使得m将逐渐接近1[4],从而使得同时实现噪声匹配和输入阻抗匹配成为可能性。若取α=0.9,δ=4,γ=2,|c|=0.4,m0.7,因此设计中无法精确地同时满足式(7)和式(8)。鉴于噪声匹配更为重要,实际设计中先满足式(7),而无需考虑式(8),因为当m不为1时该式无法满足,而当m为1时则自动满足。通常情况下,源端阻抗都为50 Ω,因此式(6)~式(9)可以简化为:
Re(Zopt)=Re(Zin)=50 Ω[JY](10)
IM(Zopt)=-IM(Zin)=0[JY](11)
文献[4]给出了根据式(6)~式(9)进行LNA设计的具体流程,其中第一步是根据式(4),式(6)求出Cgs,但是对于特定的工艺无法知道其具体的α和c的值,实际求出来的值通常会有很大的误差,因此可以根据对共源管栅宽进行扫描的方式来满足式(6),进而求得最佳的栅宽。第二步,对Ls进行扫描以确定输入阻抗的实部匹配到50 Ω,理论上讲源端电感值对最佳噪声源阻抗的实部不会存在影响[4],然而实际仿真中Ls的变化会使得最佳噪声源阻抗的变化偏离等电阻圆,这是因为MOS管存在着很多的寄生效应。第三步再对Lg的值进行扫描以满足式(7),即使得最佳噪声源阻抗虚部为0。
图3给出了上述3步优化法的仿真图。其中图3(b)给出了S011的函数,即S11的共轭函数,当两曲线相交在50 Ω的阻抗圆上即表明满足式(10)。而当两曲线相交在匹配点时则式(11)满足,如图3(c)。图3(d)给出了确定元件参数后的仿真结果。从图中可以看到,虽然无法使得最佳噪声源阻抗和输入阻抗同时匹配到50 Ω,但在现有工艺的基础上,两者已经非常的靠近,从而证实了同时实现噪声匹配和输入阻抗匹配的可行性。
图3 仿真图
本文的目的是通过仿真图形给出更为直观的设计流程,从而证明同时实现输入阻抗匹配和最佳噪声源阻抗匹配的可行性,因此在以上的扫描过程中应用的电感是理想值,以避免片上电感的寄生效应影响扫描结果的直观性。
3 仿真结果
在本设计中采用的是TSMC 0.18 μm 的标准CMOS工艺,电源电压为1.8 V,中心频率为1.58 GHz。沟道长度取为最小值以获得较高的截止频率,而共栅极偏置电压取为电源电压以获得较好的线性度。
通过扫描选取最佳的元件参数值之后,对LNA的输出噪声系数以及S参数进行仿真,图4 给出了仿真结果。
图4 仿真结果
由图4(a)可以看出,输出噪声系数和最小噪声系数在中心频率1.58 GHz处相切,这说明该LNA可以实现噪声匹配,图4(b)中S11参数在中心频率处达到最小值,这表明该设计方法能在最佳噪声源阻抗匹配的基础上同时实现输入阻抗的匹配,即证明了同时实现最佳噪声源阻抗匹配和输入阻抗匹配这种方法是可行的。
表1 LNA的仿真结果
4 结 语
本文从参数扫描的角度给出了源级电感跟随共源共栅LNA的详细设计流程,仿真结果表明本文所采用的设计方法能很好地实现最佳噪声源阻抗和输入阻抗的同时匹配。
参考文献
[1]Thomas Lee H.CMOS射频集成电路设计[M].余志平,周润德,译.北京:电子工业出版社,2007.
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[3]Hung Wei Chiu.A 2.17 dB NF 5 GHz―Band Monolithic CMOS LNA with 10 mW DC Power Consumption[J].IEEE Trans.Microwave Theo.and Tech.,2005,53(3):813―824.
[4]Trung Kien Nguyen.CMOS Low―Noise Amplifier Design Optimization Techniques[J].IEEE Trans.Microwave Theo.and Tech.,2004,52(5):1 433―1 442.
作者简介
财务信息分析平台项目的实施,其最明显的效果有两点:一、加强了CEC集团财务信息管理的一体性,集团内不再存在企业财务信息孤岛,业务更加规范,提高集团财务管理工作的效率;二、加强集团总部对下属企业经营业务的管理和指导,提高集团化经营的向心力,充分发挥集团经营资源整合、规模经营的优势,大幅提升了企业经营管理能力。CEC在摆脱“大企业病”,迅速走向国际一流企业的道路上迈出了坚实的一步。
[企业简介]
董事长:熊群力
副董事长、总经理:陈肇雄
副总经理:聂玉春
财务部主任:朱以明
中国电子信息产业集团公司(简称中国电子,英文缩写CEC)组建于1989年,是IT行业中的国有重要骨干企业。中国电子拥有20家全资子公司、28家控参股公司(含11家控股上市公司),下属企业超过400家,注册资本金58.8亿元,资产总额577亿元,职工6.37万人,2005年实现销售收入534亿,利润总额近5亿元。目前,中国电子是国资委管理的央企之一,是国有独资公司董事会试点单位。经过十多年的发展,中国电子在集成电路设计和制造、计算机软硬件与系统集成、通信及数字家电产品、高新电子信息装备的研发和产业化等方面发挥着特有的作用和影响力。
在国资委的推动下,CEC于2005年10月合并中国长城计算机集团公司,并积极推进与南京市关于熊猫电子等企业的重组工作,希望通过这些兼并重组活动能够产生“纵向合并(产业的上下游)”,“横向合并(同业的竞争对手)”,“产品延伸合并”,“市场延伸合并”四个方面所带来的好处。之后,CEC开始整合社会资源,优化资源配置,调整产业结构,以形成有竞争力的产业链和产业群,提高抵御市场风险的能力。
CEC的典型问题
CEC具有中国国有企业集团的典型特征,许多下属企业比集团总部成立的还要早。在这样的组织结构下,导致CEC与许多国有大型企业集团一样患上了“大企业病”,具体表现在几个方面:
1.企业集团“集而不团”,“形聚神离”,难以形成整体合力;
2.缺乏统一部署、计划和策略,集团对成员单位的控制力弱;
3.集团对下属企业监控不足,财务管理风险加大;
4.缺少评价激励机制,下属企业价值目标不一致。
在这样的情况下,以CEC为代表的国有企业集团又如何能肩负起振兴民族工业的大任?运用战略管理手段,科学、全面、细致的评价企业集团竞争力,并对技术、管理、制度进行创新来提升竞争力,维持自身的竞争优势,赶超竞争对手,是CEC发展壮大的唯一捷径。
项目概述
CEC集团公司领导认为,财务信息化工作是传统的管理走向科学管理的一次变革,科学管理应突出管理理念、管理手段、管理人才、管理模式、管理方式的现代化,财务信息化适应了现代化管理的需要。作为国有资产管理人对下属企业的管理手段,最重要的是的财务管理,最核心的是现金流管理。通过对企业经营情况核心信息的管理,增加企业的透明度,从而扩大对企业的影响和控制,确保国有资产管理不出现大的漏洞,进而实现国有资源的有效整合。
理论基础
1.缩短信息处理环节,提高信息管理价值
在CEC集团传统信息处理模式下,集团通过财务部门将其财务核算体系、财务管理制度、绩效考评制度下发给成员单位。同时,成员单位基于原始手工操作花费大量的人力、物力和财力将管理信息上报,而且逐层进行信息加工,导致信息的及时性、有效性、正确性都受到极大的影响。
因此,应用财务信息平台项目重组企业的信息流程,不仅可以打造一条高效、紧密联系的管理信息链,产生新的信息价值,消除企业原有的信息延误环节;同时,通过信息化建设,用信息集成技术支持集团信息库的实现,这样保证形成企业明显的竞争优势。
2.建立战略财务管理目标,实现财务职能转化
为实现信息价值管理,将信息集中的成果应用到实际中来,推动CEC建设成为一个完全按照现代企业制度进行规范管理的企业,一个世界知名的跨国公司,CEC决策层针对集团管理的实际情况,提出探索集中管理模式,承载战略管理的需求,制定具体目标为“六个统一”,即:统一的信息管理体系,统一的会计核算制度,统一的资金调度体系,统一的财务监督体系,统一的业绩考核体系,统一的人才管理体系。
在上述战略财务管理目标的实现过程中,CEC选择了财务管理会计中心的体制模式,通过制定集团统一的会计制度,建立健全相关的财务管理办法,并对财务人员进行培训、指导等措施,从而在制度上保证六个统一的顺利实施,逐步达到集团集中财务管理的目的。
不同的集团公司可以采用不同的财务管理制度和模式,但无论集团选择建立何种财务集中管理的体制,其财务部门都必须适应新形势下的职能转变,集团信息链理论及构造方法为CEC提供了解决思路。
项目管理功能规划与实现
实现CEC集团的财务管理决策的依据动态、客观,完善CEC动态财务信息分析决策平台;
财务管理的监控按照所属企业的状况和管理的深度、宽度实现在线监管、周期监控;
实现对集团经营成果实时智能化专家分析,并实现可视化、多维度企业绩效评价管理功能;
在集团范围内实现全面预算和财务过程管理。
项目的整体规划
从管理的宽度(横向管理)和管理的深度(纵向管理)两个角度对CEC集团的各类企业进行管理分类;结合使用软件情况和CEC管理纵深要求进行企业管理分类;通过数据仓库的建立、资金管理、全面预算体系的应用等方面使CEC集团达到及时、实时获取企业数据,全面、准确地对企业状况进行分析,为管理决策提供有力依据的状态。
一期:初建完善的企业数据库,在动态的分析基础上,定位CEC集团及企业的管理的重点;
二期:聚焦CEC企业股权结构,实现集团合并报表标准化和分析评价的智能化;不断完善CEC的财务管理指标库;
后续:在财务数据和财务核算按照管理指标运行基础上,逐步完善CEC全面预算体系;完善决策的指标库。
逐步实现CEC及时、实时、全面而且精确的财务管理;为管理保驾护航;工作流平台和预警平台结合:实现业务应用和管理思想结合;动态会计平台和审批流平台结合:将系统的应用和管理途径紧密结合,实现智能化系统的跨越。
信息平台建设有了以下成果:
实现了集团统一会计科目制定;
实现了集团统一报表的格式与公式设计;
统一了u8产品的应用版本;
实现了集团内外部单位的明确编码与名称;
实现了统一的结算方式;
实现了统一的地区分类和行业分类;
实现标准接口开发模式;
实现了集团不同企业不同软件应用下的各自统一的数据提供模式;
实现了多家以不同方式在线提供数据;
实现了多家集团财务集中管理下的跨单位查询账簿和凭证等信息;
实现了多家集团财务集中管理下的报表编制、上报、汇总、分析;
实现了多家集团财务集中管理下的在线合并报表功能;
实现了多家集团财务集中管理下的多维数据库分析,从不同角度对数据进行组合分析,以及智能专家分析系统,为领导提供决策数据;
完成信息分析平台的相关培训文档和制度建设;
完成对下属二、三级企业大规模推广实施工作。
CEC财务信息分析平台实现的效果
集团企业会计科目、核算制度的统一定制(NC);
对下属企业帐务信息的远程查询,实现远程监控和远程审计(NC);
按月报、季报、年报及特殊要求查询下属企业财务管理报表(IUFO);
集团企业合并报表抵消模板的设置(IUFO);
完成客商分组,定义内部交易范围(NC);
企业财务信息图像化分析(BPM);
企业绩效评价计分卡评价指标权数设置(BPM);
企业财务指标警示性显示(BPM);
企业财务指标多维查询和溯源查询(BPM);
企业财务状况智能专家分析报告(BPM)。
目前,CEC财务信息分析平台已经形成完整的 “企业基础凭证信息报表信息财务指标数据财务分析报告”集团财务管理数据加工模型。在集团企业财务基础数据丰富完整的基础上,预算管理和固定资产的管理的实施将真正改变传统意义集团财务管理的“事后管理”模式。
项目价值分析
1.财务管理手段的创新与职能优化
CEC前期信息化建设实现了六个统一目标中的四个。通过应用前后情况的对比分析,我们可以看出,信息集成技术及相应的解决方法为CEC带来了显著的价值提升。这一过程大致可以分为四步:
(1)统一信息管理体系,为集团纵向价值链优化提供保证。
建立了集团数据共享中心,搭建集团敏捷统一的财务管理平台,为进一步实现多层级集团合并财务报告,优化集团企业资金,管理集团企业的绩效奠定基础。CEC通过广域网、局域网,实现集团内部的跨单位、跨地域协同作业。集团价值链成员可以跨越时空共享信息,为消除非增值的作业提供了支持。
(2)统一会计核算制度与固化,保证集团财务制度的统一贯彻执行。
集团财务部门负责制定统一会计核算制度,包括会计科目、折旧方法、客商名称及编码、合并范围定义、抵消项目和抵消关系的设定、报表格式及公式设计等等。保证集团成员的财务能够在统一的规则下运作,达成信息的一致性、可比性、有效性。
(3)统一的财务监控体系,保证财务信息的完整、真实、有效。
CEC必须改变自身“散而不精,大而不强”的产业格局。做精做实是实现可持续做强做大的前提和手段:惟有集中有限的资源才能做精,惟有提高资源的使用效率才能做实。然而,CEC长期以来相对的“分权”管理,常常让决策者体会到“千金散尽不复来”的切肤之痛。
尽管CEC还没有实现资金的统一管理,但是通过人工主动的监控下属企业账户的资金余额,仍然会起到一些揭示资金风险的作用。如果两个或两个下属公司资金的赢缺存在互补效应,集团财务部门进行适当调配之后,可以较好地弥合集团整体的资金缺口。从而起到降低集团整体融资成本和风险的作用。这种分析模式为CEC下一步资金管理模块的应用创造了条件。
(4)统一绩效评价体系,向着集团战略目标稳步推进。
古人云:“胜人者力,自胜者强”,不断的超越过去的自己,才是竞争的最高境界。企业绩效评价体现着集团经营自我超越的重要意义。CEC通过建设企业绩效管理系统,以期达到以下四个主要目的:
建立健全经营者的激励约束机制。根据战略目标制定分解成各个子目标,并形成考核评价的办法,让集团下属公司有章可循。
保障集团公司战略目标在全面可持续发展的过程中实现。集团财务部门采取多层次、多因素的指标结构,对所属单位的财务效益、资产营运、偿债能力、发展能力、主业经营状况等进行全方位的考察,剖析各所属单位存在的差距,引导其不断加强和完善经营管理,从而促进集团公司可持续发展。
顺利完成国资委考核指标。系统实现评价考核的覆盖面广,有力地保证了国资委等上级单位对集团公司考核指标的分解落实。
促进财务管理手段的进一步创新。将绩效管理与预算管理、成本管理有机的结合在一起,强化全员成本意识,促进预算指标的落实,通过各种管理手段的综合运用达到协同增效的目的。
2.信息集成促进了战略家与管家的角色平衡