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UWB晶片正面临SIP或SoC的抉择
 

【作者: 誠君】2007年04月03日 星期二

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「系统级封装(system-in-package;SIP)」技术目前已经是一种高产量的技术。消费性行动装置的设计业者现在正面临三种选择:SIP、SoC,或依照传统做法使用一个以上的晶片与封装技术,这种做法简称为「分离法」。 SIP是将两个或更多个晶粒(dice)整合在一个封装之中;SoC是将处理器单元、记忆体、类比讯号单元全部整合在单一晶粒中。 SIP的体积大小可以制作成和SoC相当。分离法所占据电路板的空间最多,它将不同的功能做区块分割,并将这些区块分别置于不同个晶粒与封装之内。


如果是为了降低成本,那选择SoC整合是正确的,纵使在目前看来,要将所有的技术都整合到单一晶片中,可能还言之过早。例如:Staccato公司的「超宽频(ultrawideband;UWB)」晶片就是使用SoC技术,他们打算以低单价、小体积的策略瞄准无线USB装置的市场。不过,其它公司想从事这种设计会遇到一些困难。目前Staccato的SoC晶片可以支援蓝芽的第一频带群(band group 1)和WiMedia无线USB 1.0主机端(host)和装置端(device)之功能,且包含射频电路,因此不需要额外添加功率放大器。这表示1-GHz的宽频传收器必须以CMOS来实现,这就是困难之所在。


更困难的是,还要能够支援蓝芽的第六频带群,因为预估2007年的UWB市场需要6GHz。所以,这不只要使数位处理器的传输率加快,还要能够将6GHz的UWB射频模组以CMOS实现。晶圆制程虽然可以协助解决一些问题,但是设计团队还必须自行改善不成熟的射频特性描述模型,并充份发挥它的功能。


Alereon则持不同的观点。该公司使用矽锗(SiGe)技术,来设计他们的无线USB晶片里面的射频电路。他们预期:第一频带群将会迅速消失,市场将会非常需要3、6和10GHz。无线频谱的管理政策也会配合市场的需求,所以未来频谱的分配政策会很适合6GHz以上的UWB射频技术之发展。因为Alereon坚持使用矽锗技术来设计射频电路,所以他们的UWB晶片里面必须用到至少两个晶粒。这样做的好处是:在超高频处可以获得良好的讯号增益、增益的变化也比较容易被控制、矽锗电晶体所提供的线性功能也比较好。


如今,真正的挑战不是在1GHz射频技术,因为它的射频模型已经很稳定。 3和6GHz才是真正难克服的地方,尤其是频道之间的邻近干扰问题尤其棘手。当所有通道开始满载时,射频前端电路需要有很好的线性特性,以避免电路饱和。可惜这种情况只有在最后成品完成时,才能实际测试。因此,若以CMOS来实现射频电路,则功能升级的弹性将会丧失。


若排除以CMOS来实现SoC,选择SIP或分离法?也是一大问题。通路商认为选择SIP似乎比较有利,因为SIP不只体积小,而且能让他们自由地设计带通滤波电路和决定这些小讯号的射频路径。对OEM和ODM厂商而言,最后成品也比较不会受到更换被动元件或修改布线之影响。不过,传统的分离法才是克服电磁干扰的最好方法。为了要实现蓝芽频带群,所引发的诸多技术论争将会持续下去,而10GHz的UWB时代也将因此悄悄地来临。


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