智能手機(jī)設(shè)計(jì)的兩個(gè)關(guān)鍵因素

我們正處于PC機(jī)向移動(dòng)便攜設(shè)備過(guò)渡的時(shí)期，據(jù)預(yù)測(cè)到2015年，全球?qū)?huì)有超過(guò)46億的移動(dòng)用戶，而75%的內(nèi)容將會(huì)由用戶自行產(chǎn)生，而視頻也將100%達(dá)到高清。而計(jì)算設(shè)備也進(jìn)一步的便攜化，這帶來(lái)了智能手機(jī)爆發(fā)式增長(zhǎng)。

短短幾年的時(shí)間，手機(jī)處理器工藝水平從90納米提升到現(xiàn)在的28納米，在工藝水平及主頻方面都得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。除了手機(jī)處理器性能的提升，越來(lái)越多的計(jì)算由云端完成，這得益于3G甚至LTE網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展。整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，處理器主頻的提升給手機(jī)廠商的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，其中包括信號(hào)完整性的設(shè)計(jì)以及功耗的設(shè)計(jì)。在日前深圳會(huì)展中心由創(chuàng)意時(shí)代舉辦的“第五屆手機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大會(huì)”上，康佳集團(tuán)設(shè)計(jì)驗(yàn)證主管尹志誠(chéng)向與會(huì)專業(yè)觀眾分享了智能手機(jī)處理器“核戰(zhàn)”下的硬件設(shè)計(jì)策略。

從功能機(jī)到智能機(jī)，如何提升信號(hào)完整性？

以下為演講摘錄：

為什么說(shuō)在手機(jī)“核”軍備競(jìng)賽的今天，手機(jī)設(shè)計(jì)最重要的兩個(gè)關(guān)鍵因素，一個(gè)是信號(hào)完整性設(shè)計(jì)，另外是低功耗的設(shè)計(jì)？

以一個(gè)典型的雙核智能手機(jī)技術(shù)架構(gòu)為例，在這個(gè)技術(shù)架構(gòu)里，在高速總線就有低功耗的DDR2、音視頻處理的HDMI、顯示和USB2.0，這些高速數(shù)據(jù)下在以前的功能機(jī)時(shí)代是無(wú)法去想象的。另外一個(gè)比較大的區(qū)別是射頻端，整體來(lái)說(shuō)智能手機(jī)射頻的通訊制式更加集成，集成了多種通信制式，同時(shí)在連接端，進(jìn)場(chǎng)連接端有藍(lán)牙、WIFI、GPS。這一部分在以前功能手機(jī)的設(shè)計(jì)中是很簡(jiǎn)單的，只需要射頻測(cè)試就能搞定的事情，但現(xiàn)在涉及到要有耦合和NFC的控制。

在電池部分，由于現(xiàn)在電池容量也越來(lái)越大，核心處理器對(duì)電池的要求也越來(lái)越多，功耗要求也越來(lái)越大。在這一部分，會(huì)要求到PDN電源網(wǎng)絡(luò)合理分配的設(shè)計(jì)和壓降的設(shè)計(jì)。

以前我們?cè)诠δ軝C(jī)時(shí)代做設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，原理圖出來(lái)之后直接畫(huà)機(jī)，然后直接測(cè)試一下就可以通過(guò)了。但在目前智能機(jī)高速發(fā)展的時(shí)代，這種設(shè)計(jì)一定要基于仿真的主板設(shè)計(jì)。在原理圖完成之后，首先要經(jīng)過(guò)信號(hào)和PI的前仿真，通過(guò)分析通道阻抗匹配、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分析電源地層疊的分布，自動(dòng)優(yōu)化輸出電容濾波方案的BOM清單，分析電源地平面結(jié)構(gòu)劃分。PCB設(shè)計(jì)完成以后，要經(jīng)過(guò)SI/PI的后仿真，分析信號(hào)時(shí)域波形、電源實(shí)時(shí)噪聲，分析信號(hào)與電源地之間干擾、電源地阻抗、諧振模式，自動(dòng)優(yōu)化電容濾波方案、消除諧振點(diǎn)，分析電源地平面、過(guò)孔等直流壓降/電流密度，達(dá)到一個(gè)比較好的PCB設(shè)計(jì)性能，然后測(cè)試通過(guò)以后，整個(gè)產(chǎn)品才可以往下繼續(xù)走。

在我們做仿真的過(guò)程當(dāng)中，也有一些經(jīng)驗(yàn)想跟大家做一些分享。像多層的BI電流回路，目前智能機(jī)一般是8層板到10層板，我列了8層板的回流路徑。有兩種方式解決：一種是在去耦電容與組IC在主板的不同側(cè)面，只需要考慮到去耦電容和IC電流路徑最短原則就可以了，只考慮到垂直過(guò)孔的回流路徑。但事實(shí)上很多時(shí)候是在去耦電容和組IC在同一側(cè)面，這時(shí)候更多是考慮內(nèi)部走線的情況，就會(huì)比較復(fù)雜一點(diǎn)。從左IC的地過(guò)孔過(guò)來(lái)之后，經(jīng)過(guò)PCP走線，最后要考慮電流的回路平面，電源和地過(guò)孔的數(shù)量匹配，通過(guò)去耦電容以后回到組IC，整個(gè)路程要分析這部分內(nèi)容，走線的回流平面。