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SiP封裝加速3G手機發展

上網時間: 2006年06月14日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:封裝  UMTS  WCDMA  GSM  3G 

3G手機長期以來倍受高複雜度和高成本所困。但隨著終端用戶規模的逐步確立以及技術成熟度的日趨完善,手機製造商開始推出3G手機,不過這些手機越來越像現有的2G手機,最起碼在外形上是相同的。此外,隨著通用行動通訊系統(UMTS)在美國市場邁出試探性步伐,這似乎也為3G手機的發展開啟了新樂章。

根據定義,UMTS手機將傳統的GSM和先進的WCDMA標準融合在一個公共平台,這象徵了比單一協議設計更高的3G技術門檻。雙基頻協議和與其相關的訊號處理,再加上完全不同的射頻設計,都必須塞進保有2G手機外形和電池壽命的3G手機中。期待中的3G手機要具備視訊影像、定位服務及其它媒體功能,而這最終使3G手機的設計演化成為一場整合化戰役。

但是正如任何其它相關的新興技術市場一樣,3G特性集的壓縮就像是在站在滑溜的地面上,始終無法維持平穩。消費者的期望值仍然在不斷變化,而由於需要在用戶期待的服務和廠商嘗試的可獲利業務之間保持平衡,特性組合也一直在相對波動。而且自始至終,手機製造商都處於降低系統複雜性和成本的壓力之下。

當近距離觀察摩托羅拉UMTS手機E1000所強調的系統級封裝(SiP)時,我們發現它透過組合多晶片和混合技術,在嘗試提供一款內部複雜、外部簡潔而且元件靈活的產品。

圖1:E1000的核心通訊支援來自飛思卡爾平台,包括基頻、基頻介面和收發器

先看特性集。E1000集合了UMTS通訊、繪圖加速、MP3播放、MIDI支援以及豐富的鈴聲和樂曲。內建的GPS輔助定位能力、一鍵通(PTT)支援、藍芽和雙相機設計(120萬畫素且帶影像編輯)等多種功能明顯增加了系統的硬體和軟體複雜度。

E1000的核心通訊支援來自飛思卡爾平台,該平台包括基頻、基頻介面和收發器。

其中,PCM29415封裝中含有4顆IC晶片,包括一顆基頻處理器、2顆32MB的英特爾NOR快閃記憶體和一顆16MB的三星行動型DRAM。這只是外部呈現的一部份。該封裝為外部接腳留下了充足空間使其保持不變,而同時內部功能則可透過封裝級組件進行變更,而無需投片新的IC。當然,這些完全可以採用分離元件來實現,但其代價卻是為摩托羅拉及其製造商帶來了板級尺寸和複雜性的增加。

第二顆飛思卡爾晶片是MMM7200,該晶片將基頻記憶體與射頻電路(由另外兩個封裝組成)相連。

兩個封裝中的第一個是PMM6017,這是一個三晶片模組,其中包含GSM收發器、WCDMA接收器以及RF合成器,用來產生合適的無線電上下變頻訊號。此外,PMM6017封裝中還整合了大約50個與三晶片模組相關的被動元件。

另一個封裝是MMM6016,它用來處理WCDMA發射,其中包含一顆IC、一個表面聲波濾波器及其本身的RF被動元件。

這種劃分方案傳遞的資訊是,雖然成熟的時分GSM協議可由單一晶片實現,但是從現在來看,更為複雜的新型WCDMA全雙工無線電採用獨立的接收和發送晶片卻更為有益。然而,所有這些劃分問題卻被大量隱藏,在板級無法觀察,其目的就是降低複雜性並保持系統設計精簡。

位於E1000通訊週邊的是TI的定製元件TWL93010B,儘管在設計中隨處可見局部的穩壓和電壓轉換元件,但是整個系統利用TWL93010B負責系統功率的集中管理。E1000利用兩個RF功率放大器用來處理最後一級RF發射,Skyworks Solutions公司為GSM提供SiP混合技術功率放大器模組,而RF Micro Devices公司則提供單頻WCDMA協議。

無線視訊會議

除了飛思卡爾平台外,E1000還透過Nvidia公司的GeoForce 4000媒體處理器驅動QVGA TFT LCD。該處理器也對來自雙照相機、120萬畫素CIF模組的照相機介面進行管理,其中高解析度感測器用於靜止影像而CIF元件用於無線視訊會議。這兩個成像器均基於CMOS製程,並由OmniVision公司提供。

飛思卡爾的GPS解決方案MG4100和基於Broadcom的藍芽晶片依賴更複雜的封裝級組裝,因而在混合不同類型元件的同時提高功能密度。

當其它UMTS晶片製造商還傾向於採用單片電路解決方案時,飛思卡爾卻已把各種不同的IC(部份在封裝級配置)進行混搭後投入市場。對於處理早期的小量和晶片規格的不確定而言,多晶片封裝到底是權宜之計還是靈丹妙藥還很難說。或許兩者都有一點。

結論

隨著UMTS手機市場的發展和用戶數量的不斷攀升,向3G發展的決策已經塵埃落定。雖然技術已經明朗,但手機製造商及其供應商仍然都面臨著消費者和廠商利益的巨大泡沫。一直以來,終端產品都必須提供豐富且靈活的特性集。摩托羅拉的這款E1000高性能手機顯示,3G手機遠比2G手機更加複雜,而其複雜性的實現則在一定程度上歸功於晶片組供應商所提供的巧妙技術。透過在封裝級採用多晶片和混合技術組件,飛思卡爾為摩托羅拉提供了一個低元件數目的解決方案。

作者:David Carey

總裁

Portelligent公司




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