ฮอเร็กซ์ กรุ๊ป
February 15, 2012
System-in-package หรือ system-on-chip?แม้ในการออกแบบที่มีข้อ จำกัด ด้านพื้นที่ที่รุนแรงระดับการผสานรวมที่เหมาะสมก็ไม่ใช่เรื่องง่ายเทคโนโลยี SiP แสดงให้เห็นถึงระดับใหม่ของความเป็นผู้ใหญ่ไม่มีอะไรเหมือนกับสมัยก่อนที่เลวร้ายของโมดูลมัลติชิปที่สร้างขึ้นเองบนพื้นผิวที่ไม่ได้ทำจากวัสดุและเทคโนโลยี SoC กำลังขยายการเข้าถึงโดยมีผู้จำหน่ายจำนวนมากที่ทำวงจร RF สัญญาณขนาดเล็กในกระบวนการวานิลลา - CMOSทีมออกแบบจะตัดสินใจได้อย่างไรว่าจะใส่ขั้นตอน RF แยกลูกเต๋าที่ปรับให้เหมาะสมที่สุดหรือจะรวมเข้ากับดายเบสแบนด์
ในการให้สัมภาษณ์กับ EE Times, Pieter Hooijmans รองประธานและผู้จัดการโครงการ RF ของ Philips และ Bill Krenik ผู้จัดการสถาปัตยกรรมขั้นสูงแบบไร้สายของ Texas Instruments Inc. .
EE Times: สุภาพบุรุษเพื่อให้ตรงกับคำถามกลยุทธ์ที่ดีที่สุดสำหรับอุปกรณ์ไร้สายมือถือที่มีข้อ จำกัด อย่างรุนแรงในปัจจุบันคืออะไร: SiP หรือ SoC?
Pieter Hooijmans: ฟิลิปส์เลือก SiP ด้วยเหตุผลหลายประการที่เราเชื่อว่าน่าสนใจประการแรกแนวทาง SiP ช่วยให้แต่ละบล็อกการทำงานสามารถประดิษฐ์ขึ้นจากเทคโนโลยีที่ให้บริการได้ดีที่สุดแม้จะมีการปรับปรุงประสิทธิภาพของทรานซิสเตอร์ CMOS อย่างไม่อาจปฏิเสธได้ แต่ก็ยังมีความสำคัญต่อวงจร RF โดยเฉพาะวงจรสัญญาณขนาดใหญ่
ประการที่สองการมีโมดูลที่แตกต่างกันบนลูกเต๋าที่แตกต่างกันทำให้สามารถใช้วิธีการแบบพลักแอนด์เพลย์ในตลาดต่างๆได้คุณสามารถออกแบบ RF ได้หลายแบบและใช้แบบที่เหมาะสมสำหรับแต่ละส่วนตลาดโดยไม่ต้องเปลี่ยนชิปลอจิกเบสแบนด์เป็นต้นด้วย SoC คุณจะติดอยู่กับสิ่งที่คุณเลือกที่จะตาย
ประการที่สาม SiP สามารถกระชับระบบได้มากขึ้นเนื่องจากเราสามารถรวม RF ทั้งหมดรวมถึงสวิตช์เสาอากาศและเครื่องขยายเสียงและเนื่องจากเราสามารถรวมส่วนประกอบแบบพาสซีฟ high-Q เราจึงสามารถมีแพ็คเกจเดียวที่มีสัญญาณเสาอากาศเข้าและข้อมูลดิจิทัลที่ออกมา
Bill Krenik: ให้ฉันเริ่มด้วยการเห็นด้วยกับสิ่งที่ Pieter พูดมากเราไม่แตกต่างกันในข้อดีของเทคโนโลยี SiPแต่ที่ TI เราเชื่อว่าการผสมผสานระหว่างเทคโนโลยี SiP และ SoC อย่างระมัดระวังเป็นทางออกที่ดีที่สุดสำหรับแอปพลิเคชันเหล่านี้
เมื่อเรารวมวงจร RF สัญญาณขนาดเล็กเข้ากับดายดิจิตอล CMOS เบสแบนด์เราจะเห็นข้อดีที่แท้จริงในการใช้พลังงานและพื้นที่บอร์ดคุณไม่ได้รับการปรับปรุงเหล่านั้นเพียงแค่ดึงลูกเต๋าลงในแพ็คเกจที่ใหญ่ขึ้นและยังช่วยลดต้นทุนได้จริงเรายังคงใช้ฟังก์ชั่นสัญญาณขนาดใหญ่เช่นสวิตช์เสาอากาศและเครื่องขยายเสียงภายนอก SoC
Hooijmans: ดังนั้นเราจึงไม่เห็นด้วยกับคุณค่าของ SiPการอภิปรายอยู่ที่ตำแหน่งที่จะวางวงจรตัวรับส่งสัญญาณ RF ขนาดเล็กฉันยอมรับว่าการใส่ไว้ใน CMOS เป็นวิธีหนึ่งในการประหยัดเงินไม่กี่เพนนีและไม่กี่ตารางมิลลิเมตร แต่ก็ไม่จำเป็นต้องเป็นวิธีที่ดีที่สุดการตัดสินใจนั้นมีผลกระทบอย่างมากต่อการแบ่งระบบ
Krenik: และฉันคิดว่าในเทคโนโลยีปัจจุบัน RF สัญญาณขนาดเล็กเข้ากันได้กับตรรกะดิจิทัลอย่างเป็นธรรมชาติมันเปลี่ยนการออกแบบระบบไปพอสมควรตอนนี้คุณกำลังออกแบบเวที RF ด้วยทรานซิสเตอร์ CMOS ที่มีไว้สำหรับดิจิตอลแต่นั่นก็มีประโยชน์เช่นกันทรานซิสเตอร์เหล่านี้มีฟุตมากกว่า 100 GHz และคุณมีระยะห่างของเลย์เอาต์ที่ดีมากที่จะใช้งานได้คุณสามารถใช้แนวทางเชิงรุกในการออกแบบมากกว่าที่เป็นไปได้ในกระบวนการ RF รุ่นเก่า
โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าอินเทอร์เฟซ RF-to-Digital อยู่ภายในชิปเบสแบนด์สามารถแชร์ข้อมูลกับระยะ RF ในระดับที่ไม่สามารถใช้งานได้จริงกับลูกเต๋าแยกต่างหากตัวอย่างเช่นตัวประมวลผลเบสแบนด์สามารถใช้เพื่อวางวงจร RF ผ่านกระบวนการทดสอบตัวเองและสามารถกำหนดค่าแบบทันทีเพื่อปรับแต่งวงจร RF เพื่อชดเชยความแปรผันของแรงดันอุณหภูมิหรือกระบวนการ
Hooijmans: ฉันเห็นด้วยในความเป็นจริงหากคุณใช้ RF ใน CMOS ดิจิทัลคุณจะถูกบังคับให้ควบคุมขั้นตอน RF แบบดิจิทัลมากขึ้นเนื่องจากข้อ จำกัด ในกระบวนการแต่คุณสามารถใช้เทคนิคดิจิทัลเดียวกันกับแม่พิมพ์ที่ประดิษฐ์ขึ้นในกระบวนการ RF ที่แท้จริงและใช้เทคนิคเหล่านี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพไม่ใช่เพื่อชดเชยข้อบกพร่องของกระบวนการ
แต่ฉันต้องการกลับไปที่ปัญหาการแยกส่วนเนื่องจากจำนวนอินเทอร์เฟซไร้สายที่คุณพยายามสนับสนุนเพิ่มขึ้นคุณใส่ทั้งหมดไว้ใน SoC ของคุณหรือไม่?คุณจะจัดการกับ SoC ที่มีอินเทอร์เฟซ RF 10 ช่องได้อย่างไร?ปัญหาความสมบูรณ์ของสัญญาณการเดินข้ามระหว่างอินพุตแม้กระทั่งเสียงรบกวนจากเบสแบนด์ดิจิทัลก็เป็นปัญหาใหญ่
Krenik: เป็นงานที่สำคัญฉันไม่โต้แย้งเรื่องนั้นวิศวกรกระบวนการบรรจุภัณฑ์และผู้ทดสอบทุกคนต้องทำงานอย่างใกล้ชิดกับทีมออกแบบชิปเพื่อให้ได้ผลเช่นนี้แต่มันคืออนาคตแม้แต่ทุกวันนี้ในบลูทู ธ คุณต้องมี SoC
Hooijmans: อืมไม่พวกเราที่ Philips มีโซลูชัน SiP สำหรับบลูทู ธ ที่มีขนาดต้นทุนและการใช้พลังงานเท่ากันกับโซลูชัน SoC
Krenik: ตกลงสมมติว่าผู้ขายหลายรายเลือกใช้วิธีการแบบชิปเดียวในตลาดนั้นนั่นเป็นความจริงสำหรับเครื่องรับ GPS และมันก็กลายเป็นจริงสำหรับเครือข่ายไร้สายฉันเชื่อว่าแนวโน้มของตลาดกำลังมุ่งไปที่ SoCsและฉันเชื่อว่า TI ได้แก้ไขปัญหาการผสานรวมเพื่อให้เราไปที่นั่นได้
Hooijmans: เอาล่ะมาดูอนาคตกันในอนาคตเราจะเห็นระบบโทรศัพท์มือถือที่มีอินเทอร์เฟซไร้สายหลายตัวในชุดค่าผสมที่แตกต่างกันและข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับการทำงานพร้อมกันคุณจะทำ SoC ขนาดยักษ์เดียวที่มีอินเทอร์เฟซไร้สายทั้งหมดที่อาจจำเป็นสำหรับโทรศัพท์มือถือขั้นสูงหรือไม่?นั่นไม่ใช่วิธีที่จะไปไม่ใช่ปัญหาที่แก้ไขได้
Krenik: คุณคิดถูกแล้วที่คุณสมบัติต่างๆหลั่งไหลเข้ามาในมือถืออย่างแน่นอนและคุณสมบัติใหม่แต่ละอย่างนำเสาอากาศของตัวเองอินเตอร์เฟซทางอากาศของตัวเองทั้งหมดที่ฉันพูดคือเมื่อคุณแบ่งระบบให้วางวิทยุแต่ละเครื่องด้วยเบสแบนด์ที่สอดคล้องกันดังนั้นคุณจึงได้กลุ่ม SoCs;มันเป็นแบบแยกส่วนมาก
ด้วยโหนด 65 นาโนเมตรฉันเชื่อว่าเราจะเห็นกลุ่มที่แตกต่างกันเกิดขึ้นในตลาดไร้สายและจะมีการผสมผสานฟังก์ชันคงที่ดังนั้นเราสามารถให้บริการแต่ละส่วนหลักด้วย SoC เดียวจากนั้นด้วยประสบการณ์ของเราในการใช้ SoC ในรุ่น 90 นาโนเมตรเราจะอยู่ในตำแหน่งที่ดีสำหรับการเปลี่ยนแปลงที่ค่อนข้างง่าย
Hooijmans: หากกลุ่มดังกล่าวพัฒนาขึ้นคุณอาจประหยัดเงินได้ไม่กี่เพนนีแต่ฉันคิดว่าจะมีไม่กี่กลุ่มที่คุณสามารถตอบสนองความต้องการจำนวนมากด้วย SoC เดียวโปรดจำไว้ว่าเราจะเพิ่มการผสมผสานกับแนวทาง SiP เช่นกันโดยรวมสิ่งต่างๆที่มีการทำงานร่วมกันทางสถาปัตยกรรมอย่างแท้จริง
Krenik: ฉันไม่เห็นด้วยกับที่คุณไปที่นั่นแนวทาง SoC เพิ่มขึ้นแทนที่จะลดลงความยืดหยุ่นมีความยืดหยุ่นมากขึ้นเนื่องจากการผสานรวมที่แน่นขึ้นระหว่างฟังก์ชันต่างๆและหากตลาดยังคงต้องการแนวทางแบบแยกส่วนเพิ่มเติมสำหรับกลุ่มที่มีการกำหนดน้อยเราสามารถเสนอสิ่งนั้นได้เช่นกันโดยไม่ต้องเปลี่ยนสถาปัตยกรรมหรือเทคโนโลยี
EET: Bill ฉันคิดว่าคุณเป็นคนแรกที่ฉันได้ยินมาเพื่อแนะนำว่าการเปลี่ยนจาก 90 นาโนเมตรเป็น 65 นาโนเมตรนั้นค่อนข้างง่าย
Hooijmans: การย้ายข้อมูล 90 ถึง 65 นาโนเมตรไม่ใช่แบบอัตโนมัติฉันจะบอกว่ายิ่งคุณมีฟังก์ชันการทำงานของวงจรดิจิทัลมากเท่าไหร่ก็ยิ่งง่ายขึ้นเท่านั้นแต่ที่ผ่านมาวงจรตัวรับส่งสัญญาณยากต่อการโยกย้ายมากกว่าเบสแบนด์ดิจิทัลในความเป็นจริงเราอาจลดประสิทธิภาพ RF โดยรวมลงได้โดยเลื่อนไปที่ 65 นาโนเมตร
Krenik: ไม่มีอะไรเป็นเรื่องเล็กน้อยอีกต่อไปเราจะต้องสร้างที่พักสำหรับ 65 นาโนเมตรในการออกแบบระดับเวเฟอร์และที่อื่น ๆแต่เนื่องจาก TI มีผลิตภัณฑ์ดิจิทัลที่สำคัญจำนวนมากวิศวกรกระบวนการจึงต้องทำให้การย้ายข้อมูลดิจิทัลเป็น 65 นาโนเมตรเป็นเรื่องง่ายสำหรับนักออกแบบของเราจากนั้นสำหรับวงจร RF เรากลับมาดูชุดทรานซิสเตอร์ที่เล็กกว่าและเร็วกว่าซึ่งใช้พลังงานน้อยกว่าอีกครั้ง
EET: คุณได้กล่าวถึงการใช้วงจรดิจิตอลที่เพิ่มขึ้นเพื่อช่วย RFนี่เป็นเพราะการรวมเข้าด้วยกันหรือเป็นเพียงวิธีที่ดีที่สุดในการออกแบบวงจร RF ในเทคโนโลยีปัจจุบัน
Krenik: มีแนวโน้มที่จะแปลงวงจร RF เป็นดิจิทัลที่ TIในความเป็นจริงประโยชน์ที่ยิ่งใหญ่ของการรวมไม่ได้อยู่ที่การรวมลูกเต๋าสองลูกเนื่องจากได้รับ RF บนดายด้วยวงจรดิจิทัลเพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างใกล้ชิดเมื่อเราทำการศึกษาสถาปัตยกรรมสำหรับโทรศัพท์มือถือชิปตัวเดียวเราสรุปได้อย่างรวดเร็วว่าแนวทางที่ดีที่สุดคือการใช้ประโยชน์จากพลังการประมวลผลดิจิทัลเพื่อควบคุมวงจรอนาล็อกนั่นไม่ได้เป็นเพียงความจริงสำหรับ RF ในตัวมันเป็นความจริงเท่าเทียมกันสำหรับชิปวิทยุแยกต่างหาก
Hooijmans: มันเป็นคำถามไก่กับไข่คุณต้องการย้ายวงจร RF ไปยัง CMOS เนื่องจากกระแสไฟฟ้าสูงและต่ำแต่ถ้าคุณย้ายข้อมูลคุณจะพบว่ามีข้อบกพร่องมากมายในกระบวนการที่ทำให้คุณต้องทำการชดเชยดิจิทัลหากคุณจะทำ RF ใน CMOS คุณจะทำการแก้ไขแบบดิจิทัลแต่โดยทั่วไปมีข้อดีบางประการที่จะมีสัญญาณกลับมาที่ระยะ RF จากเบสแบนด์ด้วยเหตุผลดังกล่าวเทคนิคนี้ใช้ได้กับชิป RF แบบสแตนด์อโลนอย่างเท่าเทียมกัน
EET: ดังนั้นการใช้เทคโนโลยีดิจิทัลไม่ว่าจะด้วยวิธีใดความเป็นไปได้ในการออกแบบระหว่างแนวทาง SiP และ SoC มีความแตกต่างกันหรือไม่?
Hooijmans: ด้วย SiP คุณสามารถใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแต่ละฟังก์ชันเพื่อให้ดีที่สุดสวิตช์เสาอากาศเครื่องขยายเสียงและตัวกรอง SAW ต่างก็ต้องการเทคโนโลยีกระบวนการของตัวเองภายในข้อ จำกัด นั้นลูกเต๋าน้อยจะดีกว่าเรากำลังพูดถึงการแบ่งพาร์ติชันที่แตกต่างกันเล็กน้อย
Krenik: TI ยังสนับสนุน SiPsส่วนประกอบอื่น ๆ ทั้งหมดที่อยู่นอก SoC ก็มีความสำคัญเช่นกันแต่ถึงแม้จะมี SiP แต่ก็มีค่าที่จะได้รับให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในการตายเบสแบนด์การผสมผสานเทคโนโลยีเหล่านั้นทั้งหมดทำให้การออกแบบ SiP มีความซับซ้อนมากขึ้น
Hooijmans: มี SiP มากมายในการผลิตที่ Philipsฉันจะบอกว่ามันเป็นเทคโนโลยีที่จัดการได้อย่างสมบูรณ์แบบ
Krenik: บางทีแต่มีการโทรที่สูงกว่าที่นี่SiP และ SoC มีความสำคัญต่อวิวัฒนาการของโทรศัพท์มือถือเรากำลังมองหาโทรศัพท์มือถือในอนาคตที่มีวิทยุมากกว่าหนึ่งโหลสำหรับฟังก์ชั่นต่างๆเราจะไม่สามารถทำได้หากไม่เชี่ยวชาญทั้ง SiP และ SoC
EET: ในที่สุดเราก็มาถึงคำถามของต้นทุนหากทั้ง SiP และ SoC ได้รับการออกแบบมาเป็นอย่างดีแนวทางหนึ่งมีราคาถูกกว่าอีกวิธีหนึ่งหรือไม่?
Krenik: เราเชื่อว่า SoC จะมีต้นทุนต่ำลงทำให้การรวมโทรศัพท์มือถือง่ายขึ้นมีการเชื่อมต่อที่ใกล้ชิดระหว่างวงจร RF และเบสแบนด์และมีการใช้พลังงานรวมที่ต่ำกว่าประเด็นสุดท้ายนั่นหมายความว่าประการที่สองแนวทางของ SoC อาจช่วยประหยัดเงินได้มากขึ้นในวงจรการจัดการพลังงานและพื้นที่บอร์ดต่ำกว่า.
นอกจากนี้เราเชื่อว่า SoC จะให้ผลดีกว่าแนวทาง SiP และเราสามารถทำให้ผลผลิตดียิ่งขึ้นด้วยฟังก์ชันการทดสอบตัวเองการแก้ไขตัวเองและการปรับแต่งที่เราได้รับจากการเชื่อมต่ออย่างใกล้ชิดของ RF และเบสแบนด์
จุดโค้งการเรียนรู้มีความสำคัญเนื่องจากใน SoC วิทยุส่วนใหญ่เป็นแบบดิจิทัลในขณะที่เราดำเนินการไปเราสามารถรวบรวมข้อมูลจำนวนมหาศาลเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นภายในวิทยุได้นั่นไม่เพียง แต่หมายถึงการปรับปรุงผลตอบแทนนอกจากนี้ยังหมายถึงการดีบักที่เร็วขึ้นและระยะเวลาในการทำตลาดที่สั้นลงสำหรับลูกค้าของเรา
Hooijmans: ประโยชน์ของการแปลงเป็นดิจิทัลเหล่านี้ใช้กับ SiP ได้เช่นกันฉันคิดว่าหากทั้งสองแนวทางได้รับการออกแบบมาอย่างดีความแตกต่างก็จะน้อยลงแต่ถ้าคุณทำบางอย่างยุ่งเหยิงค่าใช้จ่ายในการแก้ไข SoC อาจหมดไปกับคุณ
ไม่ว่าจะด้วยวิธีใดคุณต้องเชี่ยวชาญเทคโนโลยีอย่างชัดเจนตระหนักดีว่าบางทีการเลือกวิธีแก้ปัญหาของคุณควรขึ้นอยู่กับการควบคุมเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องตลอดจนความต้องการเวลาออกสู่ตลาดของคุณ
