平面電視設(shè)計(jì)中的靈巧集成技術(shù)介紹與應(yīng)用

1.5 圖像質(zhì)量和集成程度的關(guān)系

　　適合PC應(yīng)用的LCD臺式監(jiān)視器的發(fā)展趨勢是將模擬接口和數(shù)字圖像縮放功能集成到一顆單芯片中。這些集成解決方案在用于顯示諸如電子郵件、網(wǎng)上沖浪或電子數(shù)據(jù)表等基本PC應(yīng)用的較小(15～17)監(jiān)視器中通常都能提供足夠好的圖像質(zhì)量。但是對于30～80多種尺寸規(guī)格顯示屏的高級電視應(yīng)用來說，在圖像質(zhì)量方面的要求要高得多。

　　為了提供滿足高級電視客戶要求的精美圖像質(zhì)量，消費(fèi)類電子產(chǎn)品制造商目前正在設(shè)計(jì)帶有獨(dú)立接口和縮放器芯片的電視機(jī)。在許多情況下，業(yè)界領(lǐng)先的電視機(jī)制造商正在設(shè)計(jì)自己定制的縮放器芯片以滿足系統(tǒng)要求。其它的制造商正在選擇使用專門為高級電視開發(fā)的市場上可買到的縮放器芯片。這些數(shù)字的縮放器芯片有時(shí)候還與內(nèi)置的微控制器和EEPROM集成在一起，以便存儲顯示器的微碼。這些數(shù)字芯片可以采用最新的數(shù)字電路制造工藝(0.13 μm或0.18 μm CMOS)從而提供更低的成本和更高的性能。

2 關(guān)于復(fù)雜度的問題

　　大部分的管芯面積由數(shù)字邏輯門組成，所以這種集成方法需要采用0.13μm或0.18μm數(shù)字CMOS制造工藝以便降低成本。在某些情況下，使用嵌入式動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲器(DRAM)制造工藝以將幀緩沖存儲器集成到與圖像控制器在一起的同一芯片中，但是這些芯片不是很適合實(shí)現(xiàn)高性能的模擬功能。

　　為了適合高性能模擬電路并降低成本，需要有一種混合信號CMOS制造工藝。因?yàn)榛旌闲盘栔圃旃に嚊]有被普遍采用，而且具有高性能混合信號經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工程師仍然很少，所以其模擬性能很難達(dá)到要求。正如人們看到的其初期集成產(chǎn)品的圖像質(zhì)量下降，不如單獨(dú)的模擬接口和數(shù)字接口產(chǎn)品。

　　雖然 HDMI接口通常被認(rèn)為是一種數(shù)字接口，但是其設(shè)計(jì)需要相當(dāng)多的混合信號電路。實(shí)際上，HDMI接口中每個(gè)顏色通道中的高速比較器數(shù)量要比模擬接口中使用的ADC中的高速比較器多。HDMI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其輸入頻率高達(dá)1.6Gbps，所以要達(dá)到適當(dāng)?shù)男阅芤笕匀恍枰罅抠Y金完成混合信號設(shè)計(jì)。

　　采用當(dāng)今先進(jìn)的CMOS制造工藝，有助于把混合信號電路(模擬接口和HDMI數(shù)字接口)集成到一顆單片“接口”芯片中?；旌闲盘朇MOS制造工藝一般來說是繼最新的數(shù)字CMOS制造工藝之后出現(xiàn)的新一代制造工藝。只要把高速數(shù)字電路放置在縮放器芯片上就可以采用最新的先進(jìn)CMOS制造工藝。這就清楚地說明了 “靈巧集成”的概念――雙芯片解決方案可以提供高性能，它比集成的單芯片解決方案加快了面世時(shí)間并且降低了總成本。

3 產(chǎn)品合格測試

　　集成接口和縮放器產(chǎn)品都是真正的混合信號器件，它們需要100%的高速混合信號電性能測試以確保高質(zhì)量性能?，F(xiàn)在用于ADC的混合信號測試解決方案幾乎與芯片設(shè)計(jì)本身一樣復(fù)雜。

　　數(shù)字電路工程師都熟悉數(shù)字測試程序的開發(fā)，通常利用這種程序把測試向量輸入到自動(dòng)測試圖形發(fā)生器(ATPG)軟件中以生成一個(gè)數(shù)字測試圖形。也可采用聯(lián)合測試行動(dòng)小組(JTAG)標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描和內(nèi)部掃描技術(shù)以便在數(shù)字電路中檢測出至少98%的故障率。在測試這些數(shù)字電路時(shí)經(jīng)常使用現(xiàn)有的數(shù)字邏輯測試議。

　　但是高性能混合信號電路需要“高速”測試以驗(yàn)證其電性能。測試高速模擬電路需要測試開發(fā)工程師提供的測試代碼和獨(dú)特的測試硬件以保證ADC的信號抖動(dòng)、信噪比(SNR)和線性誤差的精密測量。高性能混合信號測試平臺具有測試同一集成器件中的高性能模擬電路的能力和高速、多引腳數(shù)字電路的能力。沒有經(jīng)過高性能混合信號測試平臺嚴(yán)格測試的集成接口產(chǎn)品可能在性能上存在服從wafer制造工藝正態(tài)分布的大的偏差。

　　不合格的器件會(huì)給受生產(chǎn)時(shí)間及其資源限制的高級電視制造商帶來嚴(yán)重的問題。例如，考慮一種不同批量之間的關(guān)鍵參數(shù)存在一致性偏差(不合格率只有10%)的接口產(chǎn)品。如果該接口產(chǎn)品的供應(yīng)商不能篩選出所有這些不合格產(chǎn)品，那么使用這種產(chǎn)品的電視機(jī)制造商就必須對其顯示器進(jìn)行100%的測試，因此增加了其最終產(chǎn)品的成本。謹(jǐn)慎的設(shè)計(jì)工程師現(xiàn)在都在進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)如何測試集成接口產(chǎn)品的問題以確保只獲得最高質(zhì)量的產(chǎn)品。

4 提高到嶄新水平

　　靈巧集成是增加高級電視和其它高圖像質(zhì)量顯示器產(chǎn)品合格率的關(guān)鍵。由于減少元器件數(shù)量可以提高圖像質(zhì)量，降低成本，減小尺寸，所以產(chǎn)品更易于制造。但是上述減少元器件的結(jié)果會(huì)增加集成電路設(shè)計(jì)復(fù)雜性。除非集成電路設(shè)計(jì)恰當(dāng)而且能進(jìn)行充分的測試，否則提高集成度的想法只能帶來失望的結(jié)果。因此設(shè)計(jì)工程師必須尋求超過產(chǎn)品設(shè)計(jì)指標(biāo)的元器件，以便保證他們能得到滿足新的高級電視要求的可信賴的元器件。