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单芯片集成的优势

导读: 对手机制造商来说,在一个单芯片手机芯片上将所有的主要子系统集成在一个单片电路裸片上好处极大。图 1 展示了一个理想的单芯片手机的结构图。它将射频收发器(XCVR)、数字基带(DBB)、模拟基带(ABB)和功率控制单元(PMU 或者 PMIC)集成在了一个裸片上。

  对手机制造商来说,在一个单芯片手机芯片上将所有的主要子系统集成在一个单片电路裸片上好处极大。图 1 展示了一个理想的单芯片手机的结构图。它将射频收发器(XCVR)、数字基带(DBB)、模拟基带(ABB)和功率控制单元(PMU 或者 PMIC)集成在了一个裸片上。

  一个理想的单芯片手机的基本结构图

  图一:一个理想的单芯片手机的基本结构图

  1. 单片机核心

  2. 射频收发器、

  3. 数控晶体振荡器

  4. 数字信号处理核心

  5. 音频子系统

  6. 实时时钟

  7. 功率控制单元 (低压差稳压器、直流到直流、电池充电)

  8. 存储介质

  9. 摄像头、并口 LCD 因为在芯片内部这些子系统自身就可以实现重要的内部互通信,所以一些相应的无源和分立的外部元件就可以被省略。目前,在分立的解决方案中大约需要 150 到200 个左右的元器件,而在主流的单芯片解决方案中则只需要 51 个元器件。这样除了降低元器件自身成本和插接成本之外,更有意义的是,通过减少元器件的数量和类型简化了供应链、降低了生产线停产的风险。进一步讲,由于这种非常简单的布局,PCB 的复杂程度也被降低了,可以从传统的八层板变为六层甚至四层板,进而可以降低 30%到50%的PCB 制作成本。

  如果芯片上还集成了调制解调器,较之分立系统,芯片供应商可以测试和保证更多项目的系统指标。其直接成果就是可以实现更短的制造测试时间、更高的测试良品率和更低的对问题手机的重测率。如果一个手机制造商,由于采用单芯片方案提高了一个百分点的良品率,那么它的收益率将因此提高 25%。

  主板上只剩下数量有限的几个必须元件,所有的子系统都集成在了一个芯片上,这样的结果简化了在进行系统优化时所需要的软硬件调节。理想的单芯片手机将集成完整的系统时钟,仅需一个 26M 晶体就实现将一个的数控晶体振荡器(DCXO)集成在芯片中的目的。如果将 DCXO 和 DBB 以及所需的软件集成在一起,那么在开发阶段确定晶体的频率中心就只需要最小限度的调节,而无需进行冗长乏味 PCB修正或者工厂校准。

  对于单芯片系统,系统各个方面的性能指标体系都可以达到最佳,因为他们存在于同一个裸片上。射频接收器可以同数字信号处理器(DSP)一同优化。发射机性能也可以被优化,因为从音频到射频的所有模块都位于相同的一块芯片上。若所有子系统都存在于同一块单芯片上,温度和半导体处理过程中的影响也可以被补偿。最后,由于各个功能模块都紧密地联系在了一起,彼此都在一个相同的裸片上进行通信,系统时序被优化以有效的控制整体功耗,最终延长手机的待机和通话时间。

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