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UWB晶片正面臨SIP或SoC的抉擇
 

【作者: 誠君】   2007年04月03日 星期二

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「系統級封裝(system-in-package;SIP)」技術目前已經是一種高產量的技術。消費性行動裝置的設計業者現在正面臨三種選擇:SIP、SoC,或依照傳統做法使用一個以上的晶片與封裝技術,這種做法簡稱為「分離法」。SIP是將兩個或更多個晶粒(dice)整合在一個封裝之中;SoC是將處理器單元、記憶體、類比訊號單元全部整合在單一晶粒中。SIP的體積大小可以製作成和SoC相當。分離法所佔據電路板的空間最多,它將不同的功能做區塊分割,並將這些區塊分別置於不同個晶粒與封裝之內。


如果是為了降低成本,那選擇SoC整合是正確的,縱使在目前看來,要將所有的技術都整合到單一晶片中,可能還言之過早。例如:Staccato公司的「超寬頻(ultrawideband;UWB)」晶片就是使用SoC技術,他們打算以低單價、小體積的策略瞄準無線USB裝置的市場。不過,其它公司想從事這種設計會遇到一些困難。目前Staccato的SoC晶片可以支援藍芽的第一頻帶群(band group 1)和WiMedia無線USB 1.0主機端(host)和裝置端(device)之功能,且包含射頻電路,因此不需要額外添加功率放大器。這表示1-GHz的寬頻傳收器必須以CMOS來實現,這就是困難之所在。


更困難的是,還要能夠支援藍芽的第六頻帶群,因為預估2007年的UWB市場需要6GHz。所以,這不只要使數位處理器的傳輸率加快,還要能夠將6GHz的UWB射頻模組以CMOS實現。晶圓製程雖然可以協助解決一些問題,但是設計團隊還必須自行改善不成熟的射頻特性描述模型,並充份發揮它的功能。


Alereon則持不同的觀點。該公司使用矽鍺(SiGe)技術,來設計他們的無線USB晶片裡面的射頻電路。他們預期:第一頻帶群將會迅速消失,市場將會非常需要3、6和10GHz。無線頻譜的管理政策也會配合市場的需求,所以未來頻譜的分配政策會很適合6GHz以上的UWB射頻技術之發展。因為Alereon堅持使用矽鍺技術來設計射頻電路,所以他們的UWB晶片裡面必須用到至少兩個晶粒。這樣做的好處是:在超高頻處可以獲得良好的訊號增益、增益的變化也比較容易被控制、矽鍺電晶體所提供的線性功能也比較好。


如今,真正的挑戰不是在1GHz射頻技術,因為它的射頻模型已經很穩定。3和6GHz才是真正難克服的地方,尤其是頻道之間的鄰近干擾問題尤其棘手。當所有通道開始滿載時,射頻前端電路需要有很好的線性特性,以避免電路飽和。可惜這種情況只有在最後成品完成時,才能實際測試。因此,若以CMOS來實現射頻電路,則功能升級的彈性將會喪失。


若排除以CMOS來實現SoC,選擇SIP或分離法?也是一大問題。通路商認為選擇SIP似乎比較有利,因為SIP不只體積小,而且能讓他們自由地設計帶通濾波電路和決定這些小訊號的射頻路徑。對OEM和ODM廠商而言,最後成品也比較不會受到更換被動元件或修改佈線之影響。不過,傳統的分離法才是克服電磁干擾的最好方法。為了要實現藍芽頻帶群,所引發的諸多技術論爭將會持續下去,而10GHz的UWB時代也將因此悄悄地來臨。


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