Haberler

Paket içi sistem mi yoksa çip üzerinde sistem mi?Ciddi alan kısıtlamaları olan tasarımlarda bile, doğru entegrasyon seviyesi asla kolay bir karar değildir.SiP teknolojisi, yeni bir olgunluk seviyesi gösteriyor, hiçbir şey, alüminyum olmayan alt tabakalar üzerinde özel yapım çok çipli modüllerin eski kötü günleri gibi değil.Ve SoC teknolojisi, vanilya-CMOS işlemlerinde küçük sinyalli RF devresi yapan bir dizi satıcıyla erişimini genişletiyor.Tasarım ekibi, RF aşamalarını ayrı, optimize edilmiş zarlara mı yoksa ana bant kalıbına mı entegre etmeye karar veriyor?

EE Times, Philips başkan yardımcısı ve RF program yöneticisi Pieter Hooijmans ve Texas Instruments Inc.'de kablosuz gelişmiş mimari yöneticisi Bill Krenik ile yapılan bir röportajda, geçen yılki Custom Integrated Circuits Conference'taki bir panel oturumunda başlayan tartışmaya devam etti. .

EE Times: Beyler, soruyu doğrudan yanıtlayacak olursak, günümüzde ciddi şekilde kısıtlanmış mobil kablosuz cihazlar için en iyi strateji nedir: SiP veya SoC?

Pieter Hooijmans: Philips, cazip olduğuna inandığımız birkaç nedenden dolayı SiP'yi seçti.İlk olarak, SiP yaklaşımı, her bir fonksiyonel bloğun kendisine en iyi hizmet eden teknoloji üzerinde üretilmesine izin verir.CMOS transistörlerinin performansındaki yadsınamaz iyileşmeye rağmen, bu, özellikle büyük sinyal devreleri olmak üzere RF devreleri için hala önemlidir.

İkincisi, farklı zarlarda farklı modüllere sahip olmak, bir dizi pazara tak ve çalıştır yaklaşımına izin verir.Örneğin, temel bant mantık çipini değiştirmek zorunda kalmadan, birkaç farklı RF tasarımı yapabilir ve her pazar segmenti için uygun olanı kullanabilirsiniz.Bir SoC ile, kalıba koymayı seçtiğiniz her şeye bağlı kalırsınız.

Üçüncüsü, SiP, sistemde çok daha kompakt olabilir.Anten anahtarı ve güç amplifikatörü dahil tüm RF'yi entegre edebildiğimiz için ve yüksek Q pasif bileşenleri entegre edebildiğimiz için, giren bir anten sinyali ve çıkan dijital verilerle tek bir pakete sahip olabiliriz.

Bill Krenik: Pieter'in söylediklerinin çoğuna katılarak başlayayım.SiP teknolojisinin avantajları konusunda farklı değiliz.Ancak TI olarak, SiP ve SoC teknolojisinin dikkatli bir kombinasyonunun bu uygulamalar için en iyi çözüm olduğuna inanıyoruz.

Küçük sinyalli RF devresini temel bant CMOS dijital kalıba entegre ettiğimizde, güç tüketimi ve kart alanında gerçek avantajlar görüyoruz.Bu iyileştirmeleri yalnızca zarları daha büyük bir pakete çekerek elde edemezsiniz - bu da maliyeti gerçekten düşürmez.Anten anahtarı ve güç amplifikatörü gibi büyük sinyal işlevlerini hala SoC'nin dışında tutuyoruz.

Hooijmans: Dolayısıyla, SiP'nin değeri konusunda aynı fikirde değiliz.Tartışma, küçük sinyalli RF alıcı-verici devresinin nereye yerleştirileceğiyle ilgilidir.CMOS'a koymanın birkaç kuruş ve birkaç milimetre kareden tasarruf etmenin bir yolu olduğuna katılıyorum, ancak mutlaka en iyi yol bu değil.Bu kararın sistem bölümleme üzerinde büyük bir etkisi vardır.

Krenik: Ve bence bugünün teknolojisinde, küçük sinyalli RF dijital mantıkla doğal olarak uyuyor.Sistem tasarımını bir şekilde değiştiriyor - sonuçta, şimdi dijital için tasarlanmış CMOS transistörlü bir RF aşaması tasarlıyorsunuz.Ama bunun da faydaları var.Bu transistörlerin 100 GHz üzerinde bir ft değeri vardır ve üzerinde çalışmak için çok ince bir yerleşim aralığına sahipsiniz.Daha eski RF süreçlerinde mümkün olandan daha agresif bir tasarım yaklaşımı benimseyebilirsiniz.

Özellikle, RF'den dijitale arayüz çipin içindeyse, temel bant, ayrı zarlarla pratik olmayacak bir düzeyde bilgiyi RF aşamasıyla paylaşabilir.Örneğin, temel bant işlemcisi, RF devresini bir kendi kendine test sürecinden geçirmek için kullanılabilir ve voltaj, sıcaklık veya işlem değişikliklerini telafi etmek için RF devrelerini ayarlamak için anında konfigürasyon yapabilir.

Hooijmans: Katılıyorum.Aslında, RF'yi dijital CMOS'ta uygularsanız, işlemdeki sınırlamalar nedeniyle RF aşaması üzerinde daha fazla dijital kontrole sahip olmak zorunda kalırsınız.Ancak aynı dijital teknikleri gerçek bir RF sürecinde üretilmiş bir kalıpta kullanabilir ve bunları işlem eksikliklerini telafi etmek için değil performansı optimize etmek için kullanabilirsiniz.

Ancak modülerlik konusuna geri dönmek istiyorum.Desteklemeye çalıştığınız kablosuz arabirimlerin sayısı arttıkça, hepsini SoC'nize koyuyor musunuz?Üzerinde 10 RF arabirimi olan bir SoC ile nasıl başa çıkardınız?Sinyal bütünlüğü sorunları, girişler arasındaki parazit, hatta dijital temel banttan gelen gürültü çok büyük sorunlar olacaktır.

Krenik: Bu büyük bir girişim.Ben buna itiraz etmiyorum.Proses mühendisleri, paketleme ve test çalışanları, böyle bir şeyin çalışması için çip tasarım ekibiyle yakın bir şekilde çalışmak zorundadır.Ama bu gelecek.Bugün bile, örneğin Bluetooth'ta, bir SoC'ye sahip olmanız gerekir.

Hooijmans: Hayır.Philips olarak, Bluetooth için SoC çözümleriyle aynı boyuta, maliyete ve güç tüketimine sahip bir SiP çözümümüz var.

Krenik: Tamam.Pek çok satıcının bu pazarda tek çipli bir yaklaşım seçtiğini varsayalım.Bu aynı zamanda GPS alıcıları için de geçerli ve kablosuz ağlar için de geçerli hale geliyor.Pazar eğiliminin SoC'lere doğru olduğuna inanıyorum.Ve oraya gidebilmemiz için TI'nin entegrasyon sorunlarını çözdüğüne inanıyorum.

Hooijmans: Pekala, geleceğe bakalım.Gelecekte, farklı kombinasyonlarda birden fazla kablosuz arayüze sahip el cihazı sistemleri ve aynı anda çalışma için farklı gereksinimler göreceğiz.Örneğin gelişmiş bir telefonda ihtiyaç duyulabilecek tüm kablosuz arayüzleri içeren tek bir dev SoC yapacak mısınız?Gidilecek yol bu değil.Çözülebilir bir problem değil.

Krenik: Özelliklerin kesinlikle telefonlara döküldüğü konusunda haklısınız.Ve her yeni özellik kendi antenini, kendi hava arayüzünü getiriyor.Tek söylediğim, sistemi böldüğünüzde, her radyoyu karşılık gelen ana bant ile yerleştirin.Böylece bir SoC kümesi elde edersiniz;çok modüler.

65 nanometre düğüm ile, kablosuz pazarlarda ortaya çıkan farklı segmentler göreceğimize ve sabit fonksiyon kombinasyonlarına sahip olacağına inanıyorum.Böylece her büyük segmente tek bir SoC ile hizmet verebiliriz.Ardından, 90 nm neslinde SoC'leri kullanma deneyimimizle, nispeten kolay bir geçiş için çok iyi konumlanmış olacağız.

Hooijmans: Bu tür segmentler gelişirse, birkaç kuruş tasarruf edebilirsiniz.Ancak tek bir SoC ile büyük miktarda talebe hizmet edebileceğiniz bu tür birkaç segment olacağını düşünüyorum.Unutmayın, gerçek mimari sinerjinin olduğu şeyleri birleştirerek SiP yaklaşımıyla entegrasyonu da artıracağız.

Krenik: Orada nereye gideceğinize katılmıyorum.SoC yaklaşımı esnekliği azaltmak yerine artırır.İşlevler arasında sahip olduğunuz daha sıkı entegrasyon nedeniyle daha esnektir.Pazar daha az tanımlanmış segmentler için hala daha modüler bir yaklaşım istiyorsa, mimariyi veya teknolojiyi değiştirmeden bunu da sunabiliriz.

EET: Bill, sanırım 90 nm'den 65 nm'ye geçişin nispeten kolay olacağını öne süren ilk kişi sensin.

Hooijmans: 90-65 nm göç otomatik değildir.Dijital devrede ne kadar çok işlevselliğiniz varsa, o kadar kolay olacağını söyleyeceğim.Ancak geçmişte, alıcı-verici devresinin taşınması dijital temel banttan daha zordu.Aslında, 65 nm'ye geçerek genel olarak RF performansını düşürebiliriz.

Krenik: Artık hiçbir şey önemsiz değil.Gofret düzeyinde tasarımda ve başka yerlerde 65 nm için konaklama yapmamız gerekecek.Ancak TI'nin sahip olduğu çok sayıda önemli dijital ürün nedeniyle, proses mühendisleri tasarımcılarımız için 65 nm'ye dijital geçişi kesinlikle kolaylaştırmalıdır.Ardından, RF devresi için, bir kez daha daha az güç kullanan daha küçük, daha hızlı bir dizi transistöre bakıyoruz.

EET: Her ikiniz de RF'ye yardımcı olmak için dijital devrelerin artan kullanımından bahsettiniz.Bu, entegrasyon nedeniyle mi yapılıyor, yoksa mevcut teknolojide RF devresini tasarlamanın en iyi yolu mu?

Krenik: TI'da RF devresinin sayısallaştırılması yönünde kesinlikle bir eğilim var.Aslında, entegrasyonun en büyük yararı, iki zarın birleştirilmesi değildi, zira RF'yi kalıpta dijital devre ile almak, böylece yakın bir şekilde çalışabilirlerdi.Tek yongalı telefon için mimari çalışmaları yaparken, en iyi yaklaşımın analog devreleri kontrol etmek için dijital işlem gücünden yararlanmak olduğu sonucuna oldukça çabuk ulaştık.Bu sadece entegre RF için doğru değil;ayrı radyo çipleri için de aynı derecede geçerlidir.

Hooijmans: Bu bir tavuk ve yumurta sorusu.Yüksek ft ve düşük akım nedeniyle RF devresini CMOS'a geçirmek istiyorsunuz.Ancak göç ederseniz, süreçte dijital tazminat yapmanızı gerektiren birçok dezavantaj olduğunu görürsünüz.CMOS'ta RF yapacaksanız dijital düzeltme yapacaksınız.Ancak genel olarak, temel banttan RF aşamasına geri dönen sinyallere sahip olmanın bazı avantajları vardır.Bu nedenlerden dolayı, teknik, bağımsız RF çipleri için eşit derecede geçerlidir.

EET: Öyleyse dijital teknolojiyi her iki şekilde de kullanırsak, SiP ve SoC yaklaşımları arasında tasarım fizibilitesinde bir fark var mı?

Hooijmans: Bir SiP ile, her işlev için optimize edilmiş teknolojileri kullanabilirsiniz.En iyileri olmak için anten anahtarı, güç amplifikatörü ve SAW filtrelerinin her birinin kendi işlem teknolojisine ihtiyacı vardır.Bu kısıtlama içinde, daha az zar daha iyidir.Sadece biraz farklı bir bölümlemeden bahsediyoruz.

Krenik: TI ayrıca SiP'leri de savunuyor.SoC dışındaki tüm diğer bileşenler de önemlidir.Ancak bir SiP ile bile, temel bant kalıbına mümkün olduğunca çok ulaşmak değerlidir.Tüm bu teknolojileri karıştırmak SiP tasarımını daha karmaşık hale getirir.

Hooijmans: Philips'te üretimde çok sayıda SiP var.Mükemmel yönetilebilir bir teknoloji olduğunu söyleyebilirim.

Krenik: Belki.Ama burada daha yüksek bir çağrı var.SiP ve SoC, telefonun gelişimi için çok önemlidir.Gelecekte, çeşitli işlevler için içlerinde bir düzine telsiz bulunan el cihazlarına bakıyoruz.Hem SiP hem de SoC'de ustalaşmadan bunu yapamayacağız.

EET: Son olarak, maliyet sorununa geliyoruz.Hem SiP hem de SoC iyi tasarlanmışsa, bir yaklaşım diğerinden gerçekten daha ucuz mu?

Krenik: SoC'nin maliyetinin daha düşük olacağına inanıyoruz.Ahize entegrasyonunu daha basit hale getirir, RF ve ana bant devreleri arasında daha yakın bağlantı sağlar ve daha düşük toplam güç tüketimine sahiptir.Bu son nokta, ikincil olarak, SoC yaklaşımının güç yönetimi devresinde daha fazla para tasarrufu sağlayabileceği anlamına gelir.Ve tahta alanı daha düşük.

Ayrıca, SoC'nin bir SiP yaklaşımından daha iyi sonuç vereceğine inanıyoruz ve verimi, RF ve temel bandın yakın birleşmesi ile elde ettiğimiz kendi kendini test etme, kendi kendini düzeltme ve ayarlama işlevleriyle daha da iyi hale getirebiliriz.

Öğrenme eğrisi noktası önemlidir.SoC'da radyo büyük ölçüde dijital olduğundan, ilerledikçe radyonun içinde neler olup bittiğine dair muazzam miktarda veri toplayabiliriz.Bu sadece verim artışı anlamına gelmez.Aynı zamanda, müşterilerimiz için daha hızlı hata ayıklama ve daha kısa pazara sunma süresi anlamına gelir.

Hooijmans: Dijitalleşmenin bu faydaları elbette SiP için de geçerli.Her iki yaklaşım da iyi tasarlanmışsa, farkın marjinal olacağını düşünüyorum.Ancak bir şeyi berbat ederseniz, SoC'yi tamir etmenin maliyeti sizinle birlikte kaçabilir.

Her iki durumda da, açıkça teknolojiye hakim olmalısınız.Bunun farkına vararak, belki de çözüm seçiminiz, ilgili teknolojiler üzerindeki kontrolünüzün yanı sıra pazara sunma sürenizin ihtiyaçlarına da dayanmalıdır.