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Sistema-in-pacchetto o sistema-su-chip? Anche nelle progettazioni con i vincoli severi dello spazio, il giusto livello di integrazione non è mai una decisione facile. La tecnologia della sorsata sta mostrando un nuovo livello di maturità, niente come i cattivi vecchi giorni dei moduli su misura del multichip sui substrati di unobtainium. E la tecnologia del SoC sta estendendo la sua portata, con una serie di venditori che fanno i circuiti del piccolo-segnale rf nei processi vaniglia-CMOS. Come il gruppo addetto alla progettazione decide se mettere le fasi di rf su separato, i dadi ottimizzati o integrarle sulla banda di base muoiono?

In un'intervista con EE Times, Pieter Hooijmans, vice presidente e program manager di rf a Philips ed a Bill Krenik, responsabile senza fili di avanzato-architettura a Texas Instruments Inc. , ha continuato un dibattito che ha cominciato ad una sessione di pannello alla conferenza su ordinazione dei circuiti integrati dell'anno scorso.

EE Times: Signori, ottenere giusto alla domanda, che cosa è la migliore strategia per i dispositivi wireless mobili oggi severamente costretti: Sorsata o SoC?

Pieter Hooijmans: Philips ha scelto la sorsata, per una serie di ragioni per cui crediamo siamo coercitivi. In primo luogo, l'approccio della sorsata permette che ogni blocco funzionale sia fabbricato sulla tecnologia che lo serve il la cosa migliore. Malgrado il miglioramento innegabile nella prestazione dei transistor di CMOS, questo è ancora importante per i circuiti di rf, particolarmente circuiti del gran-segnale.

In secondo luogo, avere moduli differenti sui dadi differenti permette un approccio pronto per l'uso ad una gamma di mercati. Potete fare varie progettazioni di rf ed usare quello appropriato per ogni segmento di mercato, senza dovere cambiare il chip di logica di banda di base, per esempio. Con un SoC, siete attaccato con cui avete scelto di mettere sopra il dado.

In terzo luogo, la sorsata può essere molto più compatta nel sistema. Poiché possiamo integrare tutta la rf, compreso il commutatore dell'antenna e l'amplificatore di potenza e perché possiamo integrare le componenti passive alte--q, possiamo avere un singolo pacchetto con un segnale dell'antenna che vanno dentro ed i dati digitali che escono.

Bill Krenik: Lascimi iniziare acconsentendo con molto di cui Pieter ha detto. Non differiamo sui vantaggi della tecnologia della sorsata. Ma a TI, crediamo che una combinazione attenta di tecnologia del SoC e della sorsata sia la migliore soluzione a queste applicazioni.

Quando integriamo i circuiti del piccolo-segnale rf sulla banda di base CMOS digitale muoia, vediamo i vantaggi reali nell'area del bordo e del consumo di energia. Non entrate quei miglioramenti appena tirando i dadi in un più grande pacchetto-né non fate che realmente per ridurre il costo. Ancora teniamo le funzioni del gran-segnale, quali il commutatore dell'antenna e l'amplificatore di potenza, fuori della Soc.

Hooijmans: Così non siamo in disaccordo sul valore della sorsata. La discussione è sopra dove disporre i circuiti del ricetrasmettitore del piccolo-segnale rf. Acconsento che metterla nel CMOS è un modo conservare alcuni penny ed alcuni millimetri quadrati, ma non è necessariamente il migliore modo. Quella decisione ha un effetto principale sulla divisione del sistema.

Krenik: E penso che nell'odierna tecnologia, il piccolo-segnale rf si adatti naturalmente con la logica digitale. Cambia la progettazione di sistema piuttosto-dopo tutti, voi ora sta progettando uno stadio RF con i transistor di CMOS che sono stati intesi per digitale. Ma quello ha benefici, anche. Quei transistor hanno un ft oltre 100 gigahertz ed avete un passo molto fine della disposizione da lavorare con. Potete adottare un approccio più aggressivo per progettare possibile nei più vecchi processi di rf.

In particolare, se l'interfaccia Rf--digitale è interna al chip, la banda di base può dividere le informazioni con lo stadio RF ad un livello che non sarebbe pratico con i dadi separati. Per esempio, l'unità di elaborazione di banda di base può essere usata per fare passare i circuiti di rf con un processo di prova d'autoverifica e può fare la configurazione al volo per sintonizzare i circuiti di rf per compensare la tensione, la temperatura o le variazioni trattate.

Hooijmans: Acconsento. Infatti, se implementate la rf nel CMOS digitale, siete costretto ad avere comando digitale sopra lo stadio RF a causa delle limitazioni nel processo. Ma potete utilizzare le stesse tecniche digitali su un dado fabbricato in un vero processo di rf e le usate per ottimizzare la prestazione, per non compensare le imperfezioni trattate.

Ma vorrei ritornare ad edizione di modularità. Come il numero delle interfacce che senza fili state provando a sostenere andate su, le mettete tutte sul vostro SoC? Come vi occupereste di un SoC che ha avuto 10 interfacce di rf? Le edizioni di integrità di segnale, la diafonia fra gli input, anche il rumore dalla banda di base digitale sarebbero edizioni enormi.

Krenik: È un'impresa importante. Non disputo quello. La gente tutta degli ingegneri dei metodi di trasformazione, dell'imballaggio e della prova deve lavorare intimamente con il gruppo addetto alla progettazione del chip affinchè qualcosa di simile lavori. Ma è il futuro. Anche oggi, in Bluetooth, per esempio, dovete avere una Soc.

Hooijmans: Bene, no. A Philips abbiamo una soluzione della sorsata a Bluetooth che ha la stessa dimensione, il costo ed il consumo di energia come le soluzioni del SoC.

Krenik: APPROVAZIONE. Appena diciamo che molti venditori hanno scelto un approccio monochip in quel mercato. Quello è inoltre vero per i ricevitori di GPS e sta diventando vero per le reti wireless. Credo che la tendenza del mercato sia verso SoCs. E credo che il TI abbia risolto i problemi di integrazione in moda da poterci andare noi là.

Hooijmans: Tutto bene, esaminiamo il futuro. In futuro, vederemo i sistemi composti a mano con le interfacce senza fili multiple nelle combinazioni differenti ed i requisiti differenti dell'operazione simultanea. Farete un singolo gigante SoC che comprende tutte le interfacce senza fili che potrebbero essere necessarie per esempio su un microtelefono avanzato? Quello non è il modo andare. Non è un problema solubile.

Krenik: Siete giusto che le caratteristiche assolutamente stanno versando nei microtelefoni. Ed ogni nuova caratteristica porta la sua propria antenna, la sua propria interfaccia radio. Tutto che stia dicendo è quando dividete il sistema, messo ogni radio con la sua banda di base corrispondente. Così finite con un mazzo di SoCs; è molto modulare.

Dal nodo di nanometro 65, credo che vediamo i segmenti distinti emergere nei mercati senza fili ed avranno riparato le combinazioni di funzioni. Così possiamo servire ogni segmento principale con una singola Soc. Poi, con la nostra esperienza di utilizzare SoCs nella generazione di 90 nanometro, molto bene-saremo posizionati per una transizione relativamente facile.

Hooijmans: Se tali segmenti si sviluppano, potreste conservare alcuni penny. Ma penso che ci siano pochi tali segmenti dove potreste servire un grande volume di richiesta con una singola SoC. Remember, noi aumentino l'integrazione con l'approccio della sorsata pure, combinando le cose dove c'è sinergia architettonica reale.

Krenik: Non sono d'accordo con dove state andando là. Gli aumenti di approccio del SoC, piuttosto che le diminuzioni, flessibilità. È più flessibile a causa dell'integrazione che più stretta avete fra le funzioni. E se il mercato ancora vuole un più approccio modulare per i segmenti meno definiti, possiamo offrire quello pure senza cambiare l'architettura o la tecnologia.

EET: Bill, penso che siate la prima persona ho sentito per suggerire che la transizione da 90 nanometro a 65 nanometro sia stata relativamente facile.

Hooijmans: I 90 - a migrazione di 65 nanometro non è automatico. Dirò che il più della vostra funzionalità che avete in circuiti digitali, più facile diventa. Ma nel passato, i circuiti del ricetrasmettitore sono stati più duri da migrare che la banda di base digitale. Infatti, possiamo realmente degradare la prestazione di rf complessiva muovendoci verso 65 nanometro.

Krenik: Niente sarà irrilevante più. Dovremo fare le sistemazioni per 65 nanometro della nella progettazione livella del wafer ed altrove. Ma a causa del grande numero di prodotti che digitali importanti il TI ha, gli ingegneri dei metodi di trasformazione assolutamente deve rendere la migrazione digitale a 65 nanometro facile per i nostri progettisti. Poi, per i circuiti di rf, ancora una volta stiamo esaminando un insieme di più piccoli, transistor più veloci che usano meno potere.

EET: Entrambi avete citato l'uso aumentante di circuiti digitali assistere la rf. Questo sta facendo a causa di integrazione, o è appena il migliore modo progettare i circuiti di rf nella tecnologia corrente?

Krenik: C'è definitivamente una tendenza alla digitalizzazione dei circuiti di rf a TI. Infatti, il grande beneficio di integrazione non era così tanto la combinazione di due dadi poichè stava ottenendo la rf sul dado con i circuiti digitali in modo da potrebbero lavorare intimamente. Quando stavamo facendo gli studi architettonici per il microtelefono monochip, abbiamo concluso piuttosto rapidamente che il migliore approccio era di fare leva la potenza di elaborazione digitale controllare i circuiti analogici. Quello non è solo vero per la rf integrata; è ugualmente vero per i chip radiofonici separati.

Hooijmans: È una domanda dell'pollo-e-uovo. Volete migrare i circuiti di rf al CMOS a causa di alto ft ed a corrente debole. Ma se migrate, trovate che ci sono molti svantaggi nel processo che gli richiedono di fare la compensazione digitale. Se state andando fare la rf nel CMOS, state andando fare la correzione digitale. Ma in generale, ci sono alcuni vantaggi ad avere segnali che ritornano allo stadio RF dalla banda di base. Per quelle ragioni, la tecnica è ugualmente valida per i chip autonomi di rf.

EET: Così impiegando la tecnologia digitale qualsiasi modo, c'è una differenza nella possibilità di progettazione fra gli approcci del SoC e della sorsata?

Hooijmans: Con una sorsata, potete usare le tecnologie ottimizzate per ogni funzione. Per essere il loro meglio, il commutatore dell'antenna, l'amplificatore di potenza ed i filtri dalla SEGA ciascuno hanno bisogno della loro propria tecnologia della trasformazione. All'interno di quel vincolo, meno dado è migliore. Stiamo parlando appena di una divisione leggermente differente.

Krenik: Il TI inoltre sostiene le sorsate. Tutti quelle altre componenti fuori del SoC sono inoltre importanti. Ma anche con una sorsata, è utile ottenere il più possibile sulla banda di base muore. La mescolanza delle tutte quelle tecnologie rende la progettazione della sorsata più complessa.

Hooijmans: Bene, ci sono molte sorsate nella produzione a Philips. Direi che è una tecnologia perfettamente trattabile.

Krenik: Forse. Ma c'è un'più alta chiamata qui. La sorsata ed i SoC sono entrambe essenziali all'evoluzione del microtelefono. Stiamo esaminando in futuro i microtelefoni che hanno verso l'alto di dozzina radio in loro per varie funzioni. Non potremo appena fare quello senza padroneggiare sia la sorsata che la Soc.

EET: Per concludere, veniamo alla domanda di costo. Se sia la sorsata che i SoC sono ben progettato, è un approccio realmente meno costoso che l'altro?

Krenik: Crediamo che il SoC sia più basso nel costo. Rende l'integrazione composta a mano più semplice, fornisce l'accoppiamento più vicino fra la rf ed i circuiti di banda di base ed ha consumo di energia totale più basso. Quel ultimo punto significa che, secondariamente, l'approccio del SoC può risparmiare più soldi nei circuiti della gestione di potere. E l'area del bordo è più bassa.

Più ulteriormente, crediamo che il SoC renda meglio di un approccio della sorsata e possiamo rendere il rendimento ancora migliore con le funzioni di autoverifica, di auto-correzione e di sintonizzazione che otteniamo dall'accoppiamento vicino della rf e della banda di base.

Il punto della curva di apprendimento è importante. Poiché nel SoC la radio è in gran parte digitale, poichè andiamo avanti possiamo raccogliere una somma enorme di dati circa che cosa sta accendendo dentro la radio. Quello non solo significa i miglioramenti del rendimento. Inoltre significa più velocemente mettere a punto e più breve time to market per i nostri clienti.

Hooijmans: Questi benefici della digitalizzazione inoltre si applicano alla sorsata, naturalmente. Penso che se entrambi gli approcci sono ben progettato, la differenza sia marginale. Ma se fate un disordine di qualcosa, il costo di riparazione del SoC potrebbe fuggiree con voi.

Qualsiasi modo, dovete padroneggiare chiaramente la tecnologia. Riconoscendo quello, forse la vostra scelta della soluzione dovrebbe essere basata sul vostro controllo delle tecnologie implicate come pure sui vostri bisogni di time to market.