| 世界越來越小
移動通信產(chǎn)品正在經(jīng)歷一場革命。PDA、移動電話和消費音頻產(chǎn)品之間的差異已不復(fù)存在,這些設(shè)備的所有功能都將納入一種多用途設(shè)備中。連便攜式電腦也面臨著被集成到移動電話中的威脅,而成為具有電子郵件和基本視頻會議功能的簡化PC。不管集成或?qū)ｉT的程度如何,所有移動產(chǎn)品都有一個共同的目標(biāo)：降低功耗。 功耗的物理定律
考慮方程P=V2/R
其中P為功耗,V為工作電壓,R為負(fù)載阻抗。
降低功率可通過兩種途徑來實現(xiàn),減小工作電壓或增大負(fù)載阻抗�，F(xiàn)在,大部分門電路的輸入阻抗均在10～50MΩ的數(shù)量級范圍內(nèi),因此,產(chǎn)生的電流也就在微安范圍內(nèi)。
大部分電流都是在高低態(tài)相互轉(zhuǎn)換的過程中消耗掉的。增加負(fù)載阻抗將使轉(zhuǎn)換時間和傳輸延遲增加,這在時鐘速度很高的2.5G和3G設(shè)計中是要絕對避免的。
增加轉(zhuǎn)換時間還會使輸出極晶體管出現(xiàn)故障,這是因為在閾值電壓點的兩個晶體管將被接通,從而使電流消耗急劇增大。顯然,無論對于信號傳輸延遲、功耗,還是對于器件的可靠性而言,增加阻抗均非解決之道。 單電池供電的TinyLogic超低功率器件
將電源電壓由5V降至1.5V,功耗會降低10倍以上。
要實現(xiàn)這種幅度的功率下降,可以通過采用更小尺度的加工工藝來實現(xiàn),如由0.8μm降至0.5μm,再降至0.35μm,甚至更低。
成倍降低工藝尺寸還可使設(shè)計人員降低集成電路的成本,基于0.5μm的設(shè)計比0.8μm設(shè)計尺寸更小,因而也更便宜。當(dāng)晶片的尺寸減小時,晶片的功耗也會隨之降低,根據(jù)方程：
P=(Icc×Vcc)+(Cpd×2×Vcc×f)+(Cl×2×Vcc×f)
其中P為晶片的功耗,Icc為電源電流,Vcc為電源電壓,Cpd為有效內(nèi)部電容,Cl為外部負(fù)載電容,f為工作頻率。
Vcc、Cl和f由電路設(shè)計決定,其中Cpd和晶片相關(guān)。通過將輸出極的電容效應(yīng)降至最低,減小開關(guān)功耗,就可以獲得極低的Cpd值,從而得到超低功率的TinyLogic器件。
降低工藝尺寸的另一個優(yōu)勢可提高器件的工作頻率,并且不會由于熱效應(yīng)而影響晶片的可靠性。
速度也是GPRS和UMTS等基于IP的下一代通信設(shè)計的關(guān)鍵因素。由于這些下一代通信技術(shù)要求更快的數(shù)據(jù)傳輸率,因而其內(nèi)部時鐘速率通常比GSM設(shè)計快10至100倍。
SV(ULP-A)和SP(ULP)系列產(chǎn)品是為高速、低功耗的應(yīng)用而設(shè)計的器件,在1.8V電壓下,SV系列器件傳輸延遲的典型值突破了2ns瓶頸,達(dá)到了1.9ns。這些器件成為要求高速度和低功率器件的基帶設(shè)備的首選配件。SV系列產(chǎn)品的工作電壓可低至900mV,與所有電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和所有工藝的半導(dǎo)體元件相匹配。 低噪聲模擬、數(shù)字及音頻系統(tǒng)的理想配件
SV(ULV-A)和SP(ULP)系列產(chǎn)品都在輸出極集成了飛兆公司的GTO專利電路,降低了器件在高低態(tài)之間切換時的轉(zhuǎn)換噪聲。
高速SV器件可直接與運行速率為50MHz的DSP和ASIC連接,而不會使時序明顯增加。例如,芯片選擇可在2ns內(nèi)產(chǎn)生CS信號,這段時間完全在50MHz(20ns)時鐘周期的設(shè)置和保持時間內(nèi)。
另一個例子是史密特觸發(fā)器功能,這項功能通常用來在將時鐘信號高低電平輸入DSP或ASIC之前對其進(jìn)行清理。SV(UPL-A)器件通常用于連接DSP及CODEC的存儲器或MPEG芯片組等功能組件。出于產(chǎn)品需早日投放市場的壓力,設(shè)計人員通常沒有時間將所有的新功能集成到一個芯片組中,而生產(chǎn)一種混合信號射頻、模擬、數(shù)字和音頻ASIC也不經(jīng)濟(jì)。因此,這些門電路可廣泛用于將PDA、移動電話或數(shù)字音頻設(shè)計等時序處于至關(guān)重要地位的應(yīng)用中,將模塊連接起來。
飛兆公司還開發(fā)出另一種超低功率類產(chǎn)品,即SP系列器件。這些器件在3.0V的電流驅(qū)動能力為2.6mA,傳輸延遲的典型值為6ns。通常用于緊湊設(shè)計設(shè)備,2.6mA驅(qū)動電流足以驅(qū)動短距離通信所需的信號。轉(zhuǎn)換頻率是另一個需要考慮的因素,如果頻率較低,通常在兆赫范圍內(nèi),那么SP系列器件即可適用。由圖1可以看出SP和SV超低功率TinyLogic系列器件是如何實現(xiàn)比市場上現(xiàn)有的所有器件都低的功耗性能的。
這些器件也可用于MMI(人機(jī)接口)等低功率、低電壓的便攜產(chǎn)品市場,但無需講求高接入速度的應(yīng)用。外設(shè)互連是SP系列器件另一個廣為采用的領(lǐng)域。
在這些應(yīng)用領(lǐng)域,功能和信號完整性比傳輸延遲更為重要。時序關(guān)鍵信號通�？砂贏SIC內(nèi),因而設(shè)計人員能利用超低功率SP系列器件來實現(xiàn)與ASIC及外設(shè)電路的互連。  設(shè)計人員所需的附加特性
SP和SV系列器件的過壓冗余均為4.60V,如果設(shè)計需要實現(xiàn)降壓轉(zhuǎn)換,如由3.6V降至1.0V,這一特性將極其有效。譬如,以1.0V電壓為NC7SV125P5供電,輸入3.6V信號,實現(xiàn)1.0V輸出。這種器件可完美地實現(xiàn)這項功能,不會產(chǎn)生任何至Vcc或接地端的漏流。
高度靈活的開創(chuàng)性電壓轉(zhuǎn)換功能
傳統(tǒng)的TinyLogic系列產(chǎn)品由數(shù)字門電路、模擬開關(guān)和電壓轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。
飛兆公司通過將電壓轉(zhuǎn)換納入數(shù)字功能,重新定義了電壓轉(zhuǎn)換的法則。例如,如果信號需要由1.4V轉(zhuǎn)換至3.6V,然后利用該信號來控制某個允許或失效裝置,這至少需要兩個門電路�，F(xiàn)在,利用NC7SV126或NC7SP126器件,只要一個單獨的器件就可以實現(xiàn)了。
要使Vcc1為1.4V,次級電源Vcc應(yīng)連接至3.6V,剩余的引腳按照正常的126緩存器設(shè)置。SV和SP系列的史密特觸發(fā)器和反相器,均可實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換功能。
設(shè)計人員也可選擇電壓,Vcc1和Vcc可為900mV至3.60V之間的任意值,因此電壓也可升可降。 低壓TinyLogic器件均具有高阻抗關(guān)閉功能
SP和SV系列產(chǎn)品另一個特性是其關(guān)閉時的高阻抗,因此,當(dāng)器件斷電后,輸入極和輸出極之間沒有任何連接。這是大部分便攜設(shè)備最通常的要求。飛兆公司的所有低壓TinyLogic系列器件均具有此項功能,但其他制造商并非都提供這項功能。 超低功率系列產(chǎn)品的封裝
考慮到設(shè)計和制造的靈活性要求,飛兆公司提供SC70和MicroPak兩種可選封裝形式。SC70封裝的引腳間距為0.65mm,便于制造及進(jìn)行引腳檢測和信號測量工作,二者的比較如圖2所示。
MicroPak封裝比SC70封裝小65%,與SC70封裝0.9mm的高度相比,MicroPak封裝的高度僅為0.55mm,是空間狹小應(yīng)用的理想配件。
低功率、高速度通信和娛樂產(chǎn)品的設(shè)計正向數(shù)字化方向發(fā)展,PDA、PC、視頻和音頻功能與電話服務(wù)集成的程度將根據(jù)消費者的需要而定。SV(ULP-A)和SP(ULP)系列低功率產(chǎn)品將對實現(xiàn)這些下一代通信設(shè)備起到巨大的推動作用。
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