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聯發科無線、電源技術 ISSCC發光

上網時間: 2011年11月29日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:國際固態電路研討會  ISSCC  Wi-Fi  GPS  電源供應單元 

在台灣入選2012年度國際固態電路研討會(ISSCC)的9篇論文中,來自業界的唯一代表聯發科(MediaTek)即貢獻2篇,提出了創新的超小型四合一無線單晶片,以及整合五組輸出的單一電感五組輸出通道切換式降壓器。

在第一篇論文中,聯發科提出了一款採用65nm CMOS製程,將2.4GHz和5GHz雙頻802.11n Wi-Fi、Wi-Fi Direct及Wi-Fi HotSpot、藍牙(Bluetooth) 4.0+HS雙模、FM和GPS/GALILEO/SBAS/QZSS完全整合在一起的系統單晶片(SoC),並成功消除了多種無線標準並存及同時運作時的干擾問題。

據聯發科表示,該公司已經開發出一種有效且低成本的解決方案,將高功率與高效率的功率放大器整合在單晶片內。由於功率放大器運作時會產生大量熱能,這是造成通訊系統性能衰退的主要原因,如GPS的定位接收能力便會被嚴重影響,因此,聯發科也已開發出一種新的運算架構,可克服因功率放大器的熱能而導致的GPS定位接收問題。

另外,先進的無線電共存演算法及硬體設計架構可最佳化同步語音、數據和音/視訊傳輸品質。該公司強調,這款單晶片採用極小型的封裝,可大幅減少PCB佈線面積,減少設計成本。

第二篇論文是針對手持裝置而開發的單晶片電源供應單元(PMU)。聯發科開發出一款採用65nm的單一電感五組輸出通道切換式降壓器,尺寸僅1.86mm2,輸出穩壓分別為1.2V、1.5V、1.8V、2.5V及2.8V。量測結果顯示最大通道間交互穩壓值0.067mV/mA;於每組輸出75mA時最高效率83.1%;輸入電壓4.3V時每組最大輸出電流230mA;最大輸出功率1.2W/mm2。

聯發科表示,這款五組輸出的產品是在兼顧效率、尺寸及成本考量下所發展出的單電感多組輸出(SIMO)電源供應元件,在整合於SoC時極具優勢。這類技術存在著許多有待克服的瓶頸,包括共用單一電感所產生的多組輸出通道間交互穩壓,以及如何在SoC製程中處理高電壓及大功率等。而聯發科則提出了完整的控制原理和電路技術,在65nm製程解決了這些問題。

聯發科在此次ISSCC的論文中提出了AERC (Adaptive-Energy-Recovery-Control)控制理論,在一個完整切換週期中置入一個獨立可控制象限,其操作如同一組子輸出,不同的是回授控制訊號是該象限的責任週期並將能量灌回輸入級,因此能有效作為通道間的屏障而避免交互影響。

其電路設計採用先進製程,理論上難以處理高電壓與大功率,因此聯發科的電路設計中以內建前級穩壓電路的方式提供2.8V與VBAT-2.8V給內部所有控制器使用,並以5V元件作為輸出功率元件,此架構可確保元件可靠度,並以PMOS元件使用動態基體電壓(DBB)方式作為能量通過開關(接連電感與各級輸出),達到輸出通道無需最小負載限制、輸出通道可獨立PFM省電操作,且無需額外外部電容供開關電壓(NMOS作為能量通過開關需要)。





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