今天,功能豐富的無線手機(jī)需要在小巧的機(jī)身中實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的計(jì)算能力、更多的功能和更高的存儲(chǔ)能力。與此同時(shí),消費(fèi)者對(duì)價(jià)格、體積、重量和電池壽命的要求不會(huì)改變。
手機(jī)設(shè)計(jì)者在解決這些問題和滿足上市時(shí)間要求時(shí),面臨以下重要問題：
● 某個(gè)設(shè)計(jì)可以達(dá)到什么樣的集成度？
● 不同組件配合使用得到驗(yàn)證和優(yōu)化嗎？
● 指定的解決方案固有的靈活性和伸縮性能達(dá)到什么水平？
這些問題應(yīng)該在設(shè)計(jì)流程的初期提出。 存儲(chǔ)器堆疊
存儲(chǔ)器堆疊在手機(jī)設(shè)計(jì)中越來越常見。今天的高檔翻蓋手機(jī)通常在線路板上給存儲(chǔ)器分配一到兩塊地方。
這些手機(jī)需要在不大于130mm2和不厚于1.4mm的封裝中堆疊幾種類型的存儲(chǔ)器。過去,手機(jī)中的主要存儲(chǔ)器是閃存和SRAM,但是現(xiàn)在,工程師正把多種存儲(chǔ)器類型,包括多種閃存核心,做在同一個(gè)封裝中。Java和多媒體處理對(duì)內(nèi)存儲(chǔ)器的更高需求促使設(shè)計(jì)者規(guī)定了多種RAM變種和新RAM架構(gòu),這些RAM采用同步猝發(fā)接口和基于DRAM的成本較低的存儲(chǔ)單元。
基于DRAM的技術(shù)實(shí)例包括偽SRAM（PSRAM）和小功率SDRAM（LP SDRAM）。這些新產(chǎn)品具有較高存儲(chǔ)密度和較低成本,但是犧牲了功耗和靈活性,而且可能需要修改固件或芯片組才能獲得支持。
另一個(gè)重要趨勢(shì)是,芯片組和處理器核心正在增加越來越多的不同于高速緩沖存儲(chǔ)器的SRAM、NOR閃存和其他存儲(chǔ)器。片上存儲(chǔ)器通常具有最低的功率和最高的性能。
片上存儲(chǔ)器還較容易實(shí)現(xiàn)到存儲(chǔ)器的較短內(nèi)部通道、較寬總線、流量沖突較少的專用總線和較低信號(hào)交換功率。閃存滿足手機(jī)的核心要求,包括代碼存儲(chǔ)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和文件等。
目前,最常見的規(guī)定閃存是每單元一位（SBC）NOR閃存。其性能已能滿足各種各樣的手機(jī)對(duì)非易失存儲(chǔ)的要求。
設(shè)計(jì)者逐漸開始向能在每個(gè)單元保存一位以上的多層單元（MLC）NOR閃存技術(shù)轉(zhuǎn)移。這種技術(shù)具有較低的單位成本,同時(shí)能滿足手機(jī)代碼存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)所需的性能。
為插卡開發(fā)的AND、NAND及其他數(shù)據(jù)閃存類型主要適合大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。這些產(chǎn)品常常需要額外的硬件或軟件管理,低存儲(chǔ)密度無法實(shí)現(xiàn)。一些設(shè)計(jì)者選用內(nèi)置存儲(chǔ)控制器的小尺寸閃存卡擴(kuò)展非關(guān)鍵性用戶文件和數(shù)據(jù)存儲(chǔ),不會(huì)給手機(jī)增加太多成本。 趨勢(shì)與折衷
某個(gè)設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)器容量受成本、性能和空間要求左右。不管其他因素如何,系統(tǒng)硬件或軟件的尋址限制將成為可以支持的存儲(chǔ)器容量的上限。
這種限制是每個(gè)平臺(tái)特有的,而且與許多相關(guān)設(shè)計(jì)折衷有關(guān)。除這種限制外,手機(jī)設(shè)計(jì)還常常受存儲(chǔ)器件實(shí)際尺寸限制。
目前,在100mm2的單一封裝中最多可以堆疊五顆存儲(chǔ)芯片,包括單一技術(shù)的芯片及閃存和RAM技術(shù)的組合芯片。因?yàn)殚L(zhǎng)、寬、高局限,實(shí)際可以容納的最大存儲(chǔ)密度受技術(shù)、核心尺寸和封裝能力限制。
此外,應(yīng)該對(duì)存儲(chǔ)技術(shù)組合規(guī)劃特別加以考慮,因?yàn)橛啥询B封裝的重大變更造成的代碼或RAM要求的突然改變,可能會(huì)導(dǎo)致代價(jià)高昂的開發(fā)延遲。明年,封裝和工藝技術(shù)的進(jìn)步將使存儲(chǔ)密度更高及更多地使用基于DRAM的RAM技術(shù),如LP SDRAM。
雖然LP SDRAM的早期版本今天被用作分立芯片解決方案,但幾個(gè)問題妨礙了它在堆疊封裝中的廣泛采用。這些問題包括缺乏已知良好的核心、核心長(zhǎng)寬比特殊、可用性有限。
LP SDRAM的開機(jī)功耗和待機(jī)功耗比SRAM/PSRAM或NOR閃存高200倍。這需要通過改變系統(tǒng)設(shè)計(jì)來彌補(bǔ)對(duì)電池壽命的影響。
JEDEC LP SDRAM為緩解功耗問題提供了特殊模式,但是這些模式可能需要操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序和硬件層面的支持。這些因素通常使手機(jī)限于使用單塊LP SDRAM,這限制了系統(tǒng)可以使用的最小和最大RAM。
為獲得最大靈活性和伸縮性,核心平臺(tái)和芯片組設(shè)計(jì)應(yīng)支持多種RAM類型。在選擇閃存時(shí)也不應(yīng)忘記伸縮性和靈活性。
今天暢銷的Java手機(jī)僅使用8MB閃存作代碼和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。無論從頭開始設(shè)計(jì)平臺(tái)或修改參考設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)者都需要仔細(xì)考慮所需器件的目標(biāo)范圍和組合。
器件的某些組合得到封裝和軟件的較廣泛支持,從而使供應(yīng)商和制造商更好地配合并降低總體開發(fā)成本。目前的SBC NOR設(shè)計(jì)必須逐漸支持對(duì)無線做過優(yōu)化的新MLC NOR閃存,涵蓋代碼和數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)需求范圍。 存儲(chǔ)器＋邏輯電路
除需要較高存儲(chǔ)密度外,手機(jī)的新應(yīng)用還需要更強(qiáng)的計(jì)算能力。應(yīng)用處理器開始為高端手機(jī)提供更豐富的用戶界面和對(duì)GPS系統(tǒng)、照相機(jī)等多種外設(shè)的支持。
因?yàn)楣?jié)省空間可能非常重要,所以閃存加邏輯電路成為堆疊的下一個(gè)目標(biāo)。例如,英特爾PXA 262處理器把兩個(gè)16MB英特爾StrataFlash器件和一個(gè)基于英特爾XScale技術(shù)的處理器堆疊到單一組件中,與三個(gè)分立芯片相比體積縮小了72%。
把整個(gè)系統(tǒng)做在一個(gè)封裝中的能力為行業(yè)確立了一個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)：“2M/2m”。設(shè)計(jì)者需要把大部分性能和存儲(chǔ)器以最低功率和最小封裝做在手機(jī)中。換句話說：把兩個(gè)大寫的M（MIPS和MB）最大化,把兩個(gè)小寫的m（毫瓦和毫米）最小化。 存儲(chǔ)器集成
存儲(chǔ)器＋邏輯電路堆疊的下一步是把器件集成到單芯片系統(tǒng)（SoC）中。集成的第一個(gè)好處是功耗較低。集成的NOR閃存支持本地執(zhí)行功能,減少了對(duì)功耗大的RAM的存取。
片上存儲(chǔ)器還能工作在較低電壓和較低負(fù)載,比如I/O電壓只有1.0V。集成還能獲得較寬的總線和較短的片上延遲,因而支持較高的性能。
集成閃存通過把內(nèi)部總線和黑客相隔離,有助于減少手機(jī)被黑。隨著可下載應(yīng)用和軟件補(bǔ)丁程序向惡意代碼敞開大門,集成有助于在邏輯電路和存儲(chǔ)器之間建立一個(gè)可信環(huán)境。胡永寧譯 |
66821730(技術(shù)支持)
