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集成电路板解决方案十篇

发布时间:2024-04-25 18:43:54

集成电路板解决方案篇1

关键词:稳压器;嵌入式系统;解决方案;aDi

Doi:10.3969/j.issn.1005-5517.2012.11.002

电源管理在台式计算机和电池供电嵌入式系统中极为常见,但在采用可靠主电源的嵌入式系统中,它通常又被忽略。然而,最终用户和系统设计人员已逐步意识到不受控制电源带来的成本和其它方面的弊端。

幸运的是,电源管理可以相对简单地集成到主电源供电的嵌入式系统中,而且从系统开发的角度而言,高效设计还可以减少散热问题,从而带来其他方面的益处。

首先,我们要了解处理器和电路板架构的要求。基于微处理器和FpGa的现代系统需要越来越多的电压轨,为系统中使用的内核、接口、存储器和精密模拟器件供电。

通常,当前基于微处理器的系统使用分立开关稳压器和低压差稳压器(LDo)来提供电源;但是,随着电路板面积缩小,这也使得设计任务变得复杂。将多个开关稳压器和LDo集成于单个封装中,可以实现小巧、灵活、高效的电源管理解决方案。

将多个器件集成到一个封装中可以带来四大关键优势:尺寸减小、更出色的易用性、更高的可靠性、更低的噪声。

物理尺寸至关重要

解决方案的尺寸对于空间非常宝贵的便携式设计和嵌入式应用至关重要,另外它对主电源供电的解决方案也同等重要。精简电源可以减少所需元件的尺寸和数量,从而降低制造成本。此外还可以减少对环境的影响,并降低运输成本。

借助将多个开关降压稳压器、LDo、电源监控器和看门狗功能集成到单芯片解决方案的最新创新技术,设计人员可以大幅缩小多轨电源解决方案的pCB面积。aDi公司的aDp5034就是一个很好的例子:它是一款集成两个300maLDo的双通道1.2a降压稳压器,采用24引脚LFCSp封装(见图1)。

集成度越高,就允许使用数量更少、体积更小的外部元件。集成开关稳压器在3mHz频率下工作,允许使用非常小的片式电感,当两个开关稳压器均使能并运行在pwm模式下时,它们配置为反相运行方式。这样可以减小所需输入电容的尺寸和成本。

将基于单芯片多路输出稳压器的电源解决方案布局与图2中的分立方法比较,结果表明,分立解决方案需要在97mm2的电路板空间上放置22个元件,而集成解决方案只需在72mm2面积内放置19个元件。

集成解决方案

随着设计周期的不断压缩,器件制造商要求电源解决方案不仅易于设计,而且还能在今后使用中可以易于修改。这使设计团队无需具备相关复杂深奥的电源知识和丰富经验,即可完成设计。设计团队能够加快开发过程,满足更加紧凑的产品日程。

具有专用使能引脚的集成稳压器让电源设计人员能够使能或禁用硬件中的每个稳压器,而不需要软件参与,同时能够轻松控制供电轨的时序。能够使用外部电阻分压器来设置各个稳压器输出是另一项创新,让设计人员能够在原型开发期间更改输出电压。因此,可以更加轻松地实施需要不同输出电压组合的新设计。

多通道稳压器(如图2所示的微型pmU)内置针对各种i/o电压和输出电容的补偿功能,此外还集成软启动和保护电路。所有这些特性都可以缩短设计和故障排除时间。

器件制造商正着手简化电路板布局和器件贴放,引脚排列都考虑到让无源组件尽可能靠近各稳压器放置。即便工程师对电源电路设计不甚熟悉或完全不了解,也不必再害怕使用复

图2多通道稳压器体积更小,而且更加易于使用

杂的多路输出稳压器,届时只需遵循制造商的电路板布局和元件选型指南即可。

系统可靠性更高

与分立解决方案相比,使用多通道稳压器设计改进了出现早期故障时的可靠性,因为在pCB上需要放置和检查的元件较少。产品生命周期后期可能出现故障的器件和电路连接也比较少。此外,通过将电源监控器、看门狗定时器和多个稳压器集成到单芯片解决方案中,还改进了系统级可靠性和寿命。

有些多路输出稳压器通过集成用于监控i/o电压轨的高精度上电复位电路,进一步增强了可靠性。在基于微处理器的典型系统中,上电复位电路用来确保内核电压轨处于正确的电平,然后才会让处理器离开复位状态。监控这些供电轨有助于确保最终产品更加可靠。

随着新型微处理器和FpGa的内核电压轨越来越低,高精度上电复位电路变得更加重要。例如,aDp5041提供外部电阻可编程的上电复位,整个温度范围内的精度为±1.5%,从而能够精准地监控最新一代微处理器、aSiC和FpGa的低压内核供电轨。这款器件还集成看门狗定时器,可以监控微处理器代码执行活动,保证处理器安全可靠地工作。

为提高电表等远程系统的可靠性和正常工作时间,该稳压器集成了另一个看门狗电路。如果系统不能正常工作或正确响应,这样可以让远程系统能够自动“周期供电”。

低噪声解决方案

电磁噪声仍然在困扰着基于微处理器的嵌入式系统的设计人员,并且随着设计变得日益复杂,这一问题还在恶化。电源通常是这类不良噪声的来源。

通过小心地排列器件引脚,可以减小电磁噪声的影响。让外部无源元件尽可能靠近各稳压器,可以最大程度地减小电路板寄生效应和噪声。

另一个电源噪声源是在突发模式下的稳压器。强制pwm开关稳压器工作在恒定pwm模式下可以消除这一问题。多通道稳压器上提供专用moDe引脚,因此允许通过微处理器i/o端口进行控制,当受电电路对宽带噪声敏感时,这一特性非常有用。

为了进一步减少噪声,新的集成功率器件通过在集成LDo上提供低输入电压范围进行了优化。这使它们能够将其中一个降压稳压器与LDo相结合,从而提供高效率的低噪声输出。例如,集成到aDi公司μpmU中的LDo采用1.7V至5.5V的输入范围。降压稳压器可以用作前置稳压器,实现5V输入到1.8V输出的高效率压降,然后将此1.8V电压施加于LDo的输入端,以提供低噪声的1.2V输出,从而为敏感的模拟电路供电。

集成电路板解决方案篇2

关键词:电磁场仿真分析;电磁兼容性(emC);Zelandie3d软件

中图分类号:tm154文献标识码:a

在设计电子产品时,除了满足特定功能要求外,还必须考虑产品的电磁兼容性,这对产品的质量和性能技术指标起着非常关键的作用。电磁兼容性是电子设备或系统的主要性能之一,电磁兼容设计是实现设备或系统规定的功能、使系统效能得以充分发挥的重要保证。因此,在印制电路板的电路设计阶段就进行电磁兼容性设计是非常重要的。

1方案论证

研究pCB电路板的电磁场分布情况,对改进产品的emC性能具有十分重要的意义。在算法分析,方案论证阶段,经过多方调研,发现对于pCB板级的电磁场仿真的方法有多种,例如:矩量法,有限时域差分算法等。还搜集了一系列相关软件如:Zelandie3d、microwaveoffice、ansoftdesigner等,下面详细对各个软件的方法、原理和优缺点进行介绍:

(1)Zelandie3d:Zeland软件公司开发的软件中,ie3D是一个基于矩量法的电磁场仿真工具,其仿真结果包括S、Y、Z参数,电流分布,近场分布和辐射方向图,远场分布等,应用范围主要是在微波射频电路、多层印刷电路板、平面微带天线设计的分析与设计。

(2)apsimFDtD:apsimFDtD是一个采用"有限时域差分"算法的三维全波电磁场仿真器。它将二次、三次场等都准确仿真出来,比静态的二维、三维tem方法大大地提高了精度。

(3)microwaveoffice:microwaveoffice是一针对微波混合、模块以及mmiC(单片式微波/毫米波集成电路)设计的线性与非线性之完整解决方案,注重于参数的仿真。

(4)ansoftdesigner:ansoft公司的仿真工具能够从三维场求解的角度出发,对pCB设计的信号完整性问题进行动态仿真,但其远场的分布效果不是很理想,没有具体的仿真分贝标志。

通过具体使用和详细分析后,ie3D可以解决多层介质环境下的三维金属结构的电流分布问题。它利用积分的方式求解maxwell方程组,从而解决电磁波的效应、不连续性效应、耦合效应和辐射效应问题。ie3D电磁仿真的一个优点是用户可获得被仿真结构的场和电流分布,对电路和天线设计者来说,结构的电流和场分布很有价值,可选择为电流分布建立数据文件。仿真结果还包括s-、y-、z-参数和辐射方向图,仿真分贝标志等。所以仿真后的结果更加直观,并且易于理解。

因此,本论文采用"平面和三维电磁场仿真与优化软件包——ie3D"来对emC规则进行分析、验证。

2pCB的emC规则分析

本文就针对双面印制板面上信号线的走线布局、长度、电源线的布置等与电磁兼容性相关问题进行具体地仿真分析,并相应地给出具体措施。

2.1控制emC应采用的具体方法

(1)防止信号线在不同层间形成自环。在多层板设计中容易发生此类问题,自环将引起辐射干扰。对其进行电磁场仿真,结果如下:

结论:图1(b)的布线方式是符合emC问题的,信号线不可形成自环。

(2)走线长度控制规则即短线规则,在设计时应该尽量让布线长度尽量短,以减少走线长度带来的干扰问题,特别是一些重要信号线,如时钟线,务必将其振荡器放在离器件很近的地方。

对其进行电磁场仿真,结果如下:

(a)图磁场分布不均匀(b)图磁场分布均匀

图2短线原则的电磁场分布图

结论:设计时应该尽量让布线长度尽量短。

2.2电源线设计

要注意以下几点:

(1)根据印制线路板电流的大小,尽量加粗电源线宽度,减少环路电阻。同时使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致,这样有助于增强抗噪声能力,如图3(a)所示。

(2)值得一提的是,尽量选用电源引脚与地引脚靠得较近的集成块,如图3(b)、(c)。尽量不使用芯片座,选用贴片集成块,可以进一步减小去耦电容的供电回路面积,有利于实现电磁兼容。

结语

在此,希望本设计能给予正在从事产品emC设计可靠性的工程师、对emC问题感兴趣的朋友们提供解决此类问题的新思路与新方法。

参考文献

[1]钱振宇.电磁兼容性的标准体系.电子产品世界,1999,02.

[2]ZelandSoftware,inc.ie3D用户手册.号9.2,2002.

集成电路板解决方案篇3

这两种分布式供电方案各有长处,也各有它的缺点。如果电路板上主要的负载需要3.3V的工作电压,而且在整个电路板上有多处需要3.3V,在这种情况下,一般是采用母线电压为3.3V的分布式供电系统。之所以采用这个方案通常是为了减少电路板上两级电压转换的数量,从而提高输出功率最大的电源的效率。但是,在使用母线电压为3.3V的分布式供电系统时,它还为每个负载点变换器供给电力。这些负载点变换器产生其他负载所需要的工作电压。另一个问题是,3.3V输出需要在电路中使用一只控制顺序的Fet晶体管。在线路卡上,大多数工作电压需要对接通电源和切断电源的顺序加以控制。在这种分布式系统中,只能用电路中的顺序控制Fet晶体管来进行控制。因为在隔离式转换器中,没有对输出电压的上升速度进行控制。在电路中的顺序控制Fet晶体管只是在启动和切断电源时才用得上。在其他时间,这些Fet晶体管存在直流损失,会影响效率,增加了元件数量,也提高了成本。由于工作电压一年一年地在下降,在将来,工作电压将下降到2.5V。在电路板上功率同样大的情况下,电流增大32%,在配电方面的损失增大74%左右。电路板上所有其他的工作电压。在电路板上往往有其他输出电压都要由3.3V的母线电压经过变换得到。往往需要几个负载点输出电压,每个输出电压可以使用高频开关型直流/直流转换器来产生。负载点转换器的高频开关会产生噪音,噪音会进入3.3V输入线路。由于3.3V是直接为负载供电的,所以需要很好的滤波器来保护3.3V的负载。专用集成电路(aSiC)是用3.3V母线电压供电的,它对噪音十分敏感,如果输入电压没有很好地滤波,有可能会损坏aSiC。aSiC的价钱很高,当然极不希望出现这样的事。如果电路板上需要很大功率,而且电路板上没有那一种电压的负载是占主要的,在这种情况下,一般是采用12V分布式供电系统。采用这个方案时,在功率相同的情况下,由于电流较小,配电的损失降低了。对于这种供电方案,所有的工作电压都是用负载点转换器来产生的。在偏重于使用负载点转换器的情况下,用12V的分布式供电系统实现就容易得多。也可以用电路中的顺序控制Fet晶体管来控制负载点接通电源和切断电源的顺序,其中有一些可以由负载点本身来控制,这时就不需要控制顺序的Fet晶体管,也减少了直流损失。在市场上现在可以买到的输出电压为12V的模块,一般是功能齐全的砖块型转换器,它提供经过稳压的12V输出电压。在砖块型12V转换器中有反馈,通过一只光耦合器把反馈信号送回到转换器的原边。砖块型12V转换器的有效值电流很大,次级需要额定电压为40V至100V的Fet晶体管,额定电压较高的Fet晶体管的Rds(on)高于额定电压较低的Fet晶体管的Rds(on),因而转换器的效率比较低──如果平均输出电较低的话就可以用额定电压较低的Fet晶体管。在给定输出功率的情况下,具有稳压作用的砖块型转换器往往相当贵,而且体积大,因为在模块内有相当多的元件。使用分布式的12V母线电压时,也会略微降低负载点转换器的效率,因为输入电压直接影响负载点转换器的开关损生。

如图2所示,在电路板上进行配电,最好的方法是使用一个在3.3V与12V之间的中间电压。在使用两级功率转换的情况下,这个中间母线电压不需要严格地进行稳压。新型负载点转换器的输入电压范围很宽,这就是说,产生中间母线电压的隔离式转换器可以用比较简单的方法来实现。对于负载点转换器来讲,最优的输入电压介于6V至8V之间,这时,功率损失最小。就两级转换的优化而言,这是最好的办法,尤其是对于功率为150w的系统。结果我们可以在很小的面积中、用数量很少的元件,设计出一个高效率的隔离式转换器。功能齐全的砖块型转换器使用的元件数量高达五十个还要多,整个设计不必要地变得十分复杂。如果把输出电压稳压电路去掉,可以大量地减少模块中的元件数量。直流母线电压转换器使用隔离式转换器,它工作在占空比为50%的状态,因而可以使用比较简单、自行驱动的次级同步整流器,最大程度地提高了功率转换的效率,也最大程度地减轻了对输入电压和输出电压滤波的要求,而且还提高了可靠性。

用于电路板的两级功率转换的未来发展

直流母线电压转器是把48V输入变成中间母线电压的新方法。中间母线电压为负载点转换器供电。做一个隔离式转换器并不难,它是开环的,占空比固定为50%,把48V输入电压变为8V的中间母线电压。它使用变比为3:1的变压器,再通过初级半桥整流器得到输入电压与输出电压的比为6:1。由于现在有了作为第二级的负载点转换器解决方案,例如ipowiRtm技术,它的输入电压范围很宽,所以对于48V系统来讲,这个方法极有吸引力,它也可以用于输入电压变化范围很宽的系统(36V至75V)。当输入电压在很宽范围变化时,输出电压也以同样的比率变化,所以如果输入电压在36V至75 V的范围变化,输出电压的变化范围就是6V至12V。直流母线转换器作为前端电路加上作为第二级的ipowiRtm,便构成高效率的两级功率转换方案。直流母线转换电路的效率最高、占的空间最小,在功率密度方面是最好的,大量地减少了元件数量,因而有利于降低总成本。这个方案对输入滤波和输出滤波的要求也是最低的,所以可以进一步减少电容器和其他元件。这种电源系统的控制、监控、同步以及顺序控制都大大地简化了。图3是直流母转换器设计的例子,其中使用了很有创意的新技术,因而可以达到这样的性能。如图4所示,可以利用直流母线转换器解决方案来实现两级供电系统。直流母线转换器芯片组四周是原边半桥整流器控制器和驱动器集成电路和moSFet技术,正是由于这个芯片组,才能达到这样的性能。

iR2085S是一种新的控制器集成电路,是针对用于电路板上48V两级配电系统的非稳压型隔离式直流母线电压转换器而研制的。控制器是针对性能、简单、成本进行了优化的。它把一个占空比为50%的时钟与100V、1a的半桥整流器驱动器集成电路整合在一起,装在一个So-8封装中。它的频率和死区时间可以在外面进行调节,满足各种应用的要求。它还有限制电流的功能。为了限制接通电源时突然增大的电流,在iR2085S里面有软启动功能,它控制占空比,由零慢慢地增加到50%。在软启动过程中,一般持续2000个栅极驱动信号脉冲这么长时间。在48V的直流母线电压转换器演示板上有新的控制器集成电路与原边的低电荷moSFet晶体管,以及副边的低导通电阻、热性能提高了的moSFet,它们配合在一起工作,在输出电压为8V时可以提供150w功率,效率超过96%,如图3所示,它的尺寸比1/8砖转换器的外形尺寸还要小。与安装在电路板上、具有稳压作用的常规功率转换器相比,它的效率高3~5%,尺寸小40%。有一种类似的方法可以用于全桥整流直流母线转换器,它使用新的iR2085S,输出功率达到240w,尺寸也相似,在输出电流满载时的效率大约为96.4%。图5是直流母线电压转换器的电路图,在这个电路中,原边使用控制器和驱动器集成电路iR2085S,它推动两只iRF7493型Fet晶体管───这是新一代低电荷、80V的n型沟道moSFet功率晶体管,它采用So-8封装。在输入电压为36V至75V时,这只Fet晶体管可以换成100V的iRF7495Fet晶体管。在启动时,原边的偏置电压是由一只线性稳压器产生,在稳态时,则由变压器产生原边偏置电压。iRF7380中包含两个80V的n型沟道moSFet功率晶体管,采用So-8封装,就是用于在稳态时产生原边偏置电压。iRF6612或者iRF6618──这是使用DirectFet封装的新型30V、n型沟道moSFet功率晶体管,可以用于副边的自驱动同步整流电路。

DirectFet半导体封装技术实际上消除了moSFet晶体管的封装电阻,最大程度地提高了电路的效率,处于导通状态时的总电阻很小。利用DirectFet封装技术,它到印刷电路板的热阻极小,大约是1°C/w,DirectFet器件的半导体结至顶部(外壳)的热阻大约是1.4°C/w。iRF6612或者iRF6618的栅极驱动电压限制在最优的数值7.5V,与包含两个30V、使用So-8封装的moSFet晶体管iRF9956一样。副边的偏置电路是为了把两个直流母线转换器的输出并联起来,而它们的输入电压是不同的,而且在其中一个输入出现短路或者切断的情况下,仍然可以连续地提供输出功率。

功率为150w的直流母线转换器的尺寸可以做到是1.95×0.85英寸,比符合工业标准的1/8砖还小,1/8砖的标准尺寸是2.30×0.90英寸,小了25%。有一些功能齐全的解决方案现在有尺寸为1/4砖的产品,它的标准尺寸是2.30×1.45英寸,如果使用直流母线转换器,可节省空间53%。如图6所示,在尺寸这么小的空间里,在功率为150w时,直流母线转换器芯片组的效率高达96%左右。

为了让大家看到直流母线电压器的优异性能,我们选择原边开关频率为220kHz。使用较高的开关频率,可以减少输出电压的脉动,而且,由于磁通密降低了,可以使用比较小的磁性元件。变压器的磁芯比较小,损耗也降低了。但是,由于开关频率较高,增加了原边和副边的开关损失,因而降低了整个电路的效率。磁通不平衡是桥式电路的一个问题,为了防止磁通不平衡,高压边和低压边的脉冲宽度之差不到25ns。针对不同的应用、不同的输出功率和不同的开关器件,频率以及驱动半桥整流电路的低压边脉冲和高压边脉冲之间的死区时间是可以调节的,这是利用外面的定时电容器来实现的。

在两级分布式供电系统中,直流母线转换器是前置级。在对作为第二级的非隔离式负载点转换器进行优化时,也有许多独特的问题需要考虑到。在主要关注的是电路板的空间以及设计的复杂程度的情况下,与完整的模块或完全用分立元件的设计比较,使用嵌入式功能块的设计有很多优点。如图4所示,设计人员可以利用新的ipowiRtmip1202功能块周围的那些外部元件,很快地而且很容易地制造一个高性能的两路输出的两相同步降压转换器,为几个负载供电。除了设计人员可以更容易地进行设计,与使用分立元件的同类设计相比,这种使用功能块的设计可以为电脑板节省空间50%,同时大大地缩短设计时间。

供工程师使用的这些器件是百分之百经过测试、性能是有保证的,而且用这种器件时,电路板的设计不像使用分立元件进行设计时那么复杂。用分立元件进行设计时,这些是不可能做到的。

此外,它的转换效率很高,而且十分灵活,可以很容易地用它为需要不同电压的其他负载供电。

简单的解决方案

为了提供能够解决上述问题的解决方案,并且还具所需要的功能,国际整流器公司把它先进的ipowiR封装技术用于制造一种 集成功能块。国际整流器公司运用它在功率系统设计和芯片组方面的专业知识,把pwm控制器和驱动器以及相应的控制moSFet开关和同步moSFet开关、肖特基二极管和输入旁通电容器都整合在一个封装之中。为了提高性能,在这单一封装的模块中,功率元件匹配得很好,电路的布置进行了最优化设计。得到的结果是,这个器件可以当作基本功能块用于设计高性能的两路同步降压转换器。在完整的两路输出电源所需要的外部元件是输出电感器、输出电容器、输入电容器(图7a),加上几只其他的无源元件。因为内部电路是与固定频率的电压型控制信号同步的,可以很容易地把两路输出并联起来作为一路电压输出,而输出供电流的能力则增大一倍(图7b)。

在单输出或者并联输出的电路中,使用相位相差180°的工作方式,脉动的频率提高了,它的优点是,可以减少外部元件的数量和尺寸。ip1202可以直接由直流母线转换器的输出电压供给电力,外面不需要偏置电路,又进一步减少了外部元件,也降低了设计的复杂程度。新的功能块的尺寸是9.25mm×15.5mm×2.6mm,可以为设计人员节省十分宝贵的电路板空间,并且提高了功率密度──这是一个很有价值的贡献。

ip1202的每一个通道都使用简单的电阻分压电路,它的各路输出电压可以独立地进行调节,输入工作电压的范围从5.5V至13.2V,作为前端电路的直流母线电压转换器为它供电是很容易的。利用这个负载点转器解决方案,可以实现独立的15a输出或者两相30 a输出。用直流母线电压转换器为ip1202供电,产生三个输出,它的总效率如图8所示。

在器件上有一个设定电流过载保护的引脚,可以用它设定电流过载保护电路在什么时候起作用。可以把它连接成栓锁,或者在检测到短路时自动启动。对于现在的电讯系统或网络系统中,这是很重要的,因为很多电讯系统和网络系统是在距离很远的地方,增加它们正常运作的时间,具备自动启动的能力,可以降低维护成本,也是很方便的,这些都会影响服务质量。

集成电路板解决方案篇4

关键词:3G;无线局域网;高速公路通信系统

中图分类号:tn929.5文献标识码:a文章编号:1674-7712(2012)12-0069-01

一、3G无线网络应急实施方案

首先,3G无线传输可以在有线线路发生故障时,将各收费站的现金收费数据、非现金收费数据、操作流水数据等通过运营商的3G无线网络传送到总监控中心的计算机收费平台服务器。另外,视频监控系统可以将监控视频图像等通过3G视频采集传输终端编码、压缩并打成ip包,通过运营商的3G无线网络传送至无线视频管理服务器,监控中心通过计算机客户端、电视墙、手机终端等方式方便的进行远程监控和和管理[1]。

以下将针对上述需求采用国际领先的视频处理技术和运营商的3G无线移动通讯技术研制生产的3G无线传输和网络视频监控系统产品,实现由无线传输保护有线传输的一种全面解决方案,同时解决电路保护、SDH网元监控和无线设备监控等问题。该方案能够支持以3G无线方式提供可靠的、流畅的、高清晰度的数据和视频传输,能够实时为事件现场提供高性能、高可用性、低成本的3G无线数据传输,并搭建数据传输系统、视频监控系统、语音传输系统和紧急调度系统。

(一)系统组成

本方案拟建3G无线应急通信系统由3G无线网络单元、视频采集传输单元以及SDH设备的数据接口板组成。监控系统可以在SDH有线网络发生故障导致线路中断时,自动切换致3G无线网络,进行视频传输。

1.3G无线网络单元(传输网络)。3G无线网络单元,拟采用中国电信的CDma2000-eVDo3G无线传输系统,选择就近BtS接入国家公共基础电信网,同时也可以选择支持宽带卫星或海事卫星等传输方式。

本方案的3G无线网络单元拟选择中国电信的CDma2000-eVDo3G无线网络,根据实际情况若没有中国电信的3G信号则自动切换至CDma1X通道,或者切换至中国联通的wCDma网络。无线视频设备制式同时支持CDma2000和wCDma[2]。

2.视频采集传输单元。视频采集传输单元配置3G无线视频采集传输终端(室外型)、原有收费系统、摄像机,传感器(车流监控仪等)设备。

3.线路保护切换单元。线路保护切换单元拟采用SDH设备的数据接口板实现有线/无线的线路倒换,同时实现原有线路的电路保护。

(二)系统配置流程

首先对监控站点的无线设备进行安装和调试。然后,在站点的光传输设备上配置至少3个光接口,除了一个光口上联到上游站点外,将其他两个光口互联起来以形成一个简单的自愈环结构。最后,对站点进行业务配置,aDm节点只需要按普通的通道保护环进行业务配置即可。站点的业务配置需要将线路板的时隙交叉配置到支路板上,然后通过数字配线夹(DigitalDistributionFrameDDF)架和微波之间的2m跳线连接。线路的具体切换操作利用SDH设备的开销字节来实现[3]。

以中兴通讯的SDH设备为例,ZXmp-S380的数据接口板作为支路板与ZXmp-S320SDH设备进行开销交叉配置。如表1.1所示为ZXmp-S320的oL1界面显示开销与实际使用开销字节的对应关系。

二、系统性能指标

(一)图像性能指标

正常模式:分辨率为352×288或704×576,最高可达25帧/s,16Bit色。一般情况下视频图像保证无水纹(与3G无线网络条件相关)。

(二)视频转发程序性能指标

1.线路切换时间小于50ms。

2.单机版服务器系统软件支持多终端并发传输(最多支持200个终端并发)。如需支持更多终端并发数量,采用3GS-Server分布式系统管理软件平台。

3.支持权限管理。

4.支持电视墙、笔记本、手机、pC电脑有线/无线观看。

(三)系统的扩展性

系统硬件和软件还可实现以下功能:

1.支持VpDn服务。

2.支持有线网络视频传输(如SDH光纤网络等)和系统融合。

3.支持本地化数据存储。

4.客户端支持数据存储。

5.监控中心支持数据存储。

6.通过升级支持本地高清晰监控和控制。

7.通过升级支持视频调度指挥。

8.支持模拟视频输出。

9.双向语音功能。

10.GpS定位功能。

三、结论

通过采用3G无线技术,能够为高速公路网络提供无线网络无缝覆盖。与有线网络提供的固定监控和数据采集不同的是,无线网络的搭建不受环境变化、路况情况等因素的限制,并且可以根据需要随时增减设备,3G技术提供的高速移动、快速切换特性,也可以满足为高速移动环境下的部署,为智能交通系统提供高效可靠的解决方案。

参考文献:

[1]段龙梅.高速公路通信系统与3G移动网络融合方案探究[J].中国交通信息化,2012,6

集成电路板解决方案篇5

关键词:仪器室火灾综合布线

中图分类号:tU855文献标识码:a文章编号:1674-098X(2014)08(b)-0245-02

随着“十二五”观测设备的不断增加和更新,多手段观测保证了观测资料的准确、连续、可靠,与此同时,给台站观测室的供电系统、防雷系统、消防系统、线路布设以及仪器维护增加了负担。

若观测设备只是简单摆放,不作长远规化,合理安放仪器、布设线路,那么,日积月累,静电地板下的所有线路将交织在一起,既凌乱,又不安全,更难维护,一旦出现问题,将是一件非常麻烦的事。

为避免以后可能出现的种种问题,现在就得结合台站仪器室实际情况,研究设计一个可持续发展的合理布局方案,重新摆放各类仪器,架设线路,贴上标签,解决静电地板下通风防防潮问题,优化台站供电系统,做好消防报警系统,集成接地防雷系统,并绘制相应的示意图方便检查维护,这样,仪器室既整齐美观,又干净利落,消除了安全隐患,仪器维护起来更加简捷、方便、迅速,还便于以后扩充。

1需求分析

地震台站大多处于农村山处,雨水充足,雷电频繁,如何做好仪器室设备线路防潮、防火、防雷工作便是综合布线优化设计方案首要要解决的问题,也是观测资料连续可靠的基础保障。仪器室综合布线工程不仅集建筑、电气、安装、网络等多个专业技术于一体,更是需要丰富的工程实施和管理经验。线路设计与施工的优劣直接关系到观测系统是否能稳定可靠地运行,各类信息通讯是否能畅通无阻。

仪器室既要保障观测设备和电器设备安全可靠运行,又要为观测人员提供一个舒适的工作环境,能够满足观测人员对温度、湿度、洁净度、噪音干扰、防电、防雷和接地等要求。因此,一个合格的现代化仪器室,应该是一个安全可靠、舒适实用、节能高效和具有可扩充性的机房。

2综合布线优化方案概述

综合布线优化方案是结合地震台站机房实际情况,将计算机、通信设施、观测设备、消防报警,接地避雷集结于一体的布线方案。它将语音、数据、图像等设备彼此相连,同时能使上述设备与外部通信数据网络相连接。它的核心就是“综合”,也就是各个弱电系统均可用综合布线系统进行信息传输。综合布线的硬件包括传输介质、配线架、标准信息插座、避雷设备、消防报警器、适配器、光电转换设备、系统保护设备等。

2.1机房走线方式的选择

机房布线形式包括上走线、下走线和上下结合的走线形式,在不同标准的机房中各有应用。其中,上走线是指在设备高度以上、吊顶以下的桥架中铺设线缆;下走线是指在架空地板下的线槽中铺设线缆。按照国家标准,机房分为a、B、C三类,a类机房是指主要是指涉及国计民生的机房,如国家气象台、部级信息中心等,他们一般采用上走线形式,B类机房是指为电子信息系统运行中断将造成一定的社会秩序混乱和一定的经济损失的机房,如科研院所、高等院校、三级医院等,他们一般采用上走线形式或上下结合的走线形式,a和B类机房以外的机房都称为C类机房,一般采用下走线形式(图1)。台站仪器室面积一般较小,只有十来个平方,选择下走线方式较好,方便维护和管理,静电活动地板在条件允许的情况下应选用高度为400mm的架空型地板,以便放置适当数量的线槽(图2)和空调地板下送风,其次,将电源线和数据线分别放入不同的线槽,同一线槽中的线缆间要留有适当的空隙,便于空调送风和散热。线槽的应用对线缆起到了一定的隔潮和防火作用。

2.2供电和接地避雷设计

要求观测资料的连续可靠,就必须先保证24h不间断供电和设备正常运转,不能遭受任何雷击。见图3仪器室综合布线优化设计图。220V市电进入仪器室前必须先做一级防雷,经过用电器,再做二级防雷接入UpS,再通过UpS给观测设备供电,当UpS通过较长的输电线给室外设备供电时,需再做三级防雷,如给远外山洞类的设备供电。同时每个设备都要将其金属外壳进行接地,接地地网必须小于4欧姆。机柜是所有标准设备存放的地方,也是最容易发热起火的地方,因此在机柜是放烟雾报警器最理想的地方。

2.3空调下送风系统

机柜的散热是通过空调下送风系统来实现的。空调将冷空气以较大压力压入静电地板,再通过地板下线槽流到机柜正下方的线缆开孔处压出、上升,进入机柜。机柜里的设备从前面吸入冷空气,从后面排除热空气,以达到驱热降温作用。值得注意的是,线槽中铺线时应尽量宽松,防止形成风阻,不利于冷空气流动。

3综合布线优化方案优点

台站仪器室综合布线优化方案的优点:(1)线路清晰,便于管理和维护。(2)先进的材料,适应今后发展需要。综合布线可采用先进的材料,如UpS可采用模块化热插拔冗余并联电源,方便的扩容,高可用性,维护简单,运行成本低;双绞线可采用六类非屏蔽型,传输速率在1000mbps以上,完全满足以后发展需要。(3)采取标准化的统一设计、统一材料、统一布线、统一安装施工,做到结构清晰,便于集中管理和维护。(4)灵活性强,适应各种不同的需求,使用起来非常灵活。(5)地下线槽布线和送风系统,既解决了静电地板下线缆受潮问题,又解决了机柜散热不良问题。(6)三级避雷和接地系统,有效地地降低了设备遭受雷击的机率。(7)便于扩充,既节约费用又提高了系统的可靠性。采用星型拓扑结构的布线方式,统一安排线路走向,统一施工可以减少用料和施工费用,既节约了成本,又提高了设备与系统的可靠性,还便于机房今后的发展与扩充。

4结语

在计算机大力普及之前,地震台站仪器室内的观测手段较单一,观测设备较少,维护管理较方面,设备任意摆放都无伤大雅,但是随着数字化网络时代的到来,科学技术的突飞猛进,新的观测手段和观测设备日益增多,仪器室内空间就显得越来越狭小,若再像以往那样任意摆放设备,各种数据线和电源线将会绞织在一起,凌乱不堪,既不美观又不安全,更难以维护管理。结合地震台站实际情况,研究设计出一个可持续发展的合理布局方案,重新摆放各类仪器,架设线路,优化台站供电、接地避雷和消防报警系统,绘制出相应的示意图方便检查维护,这样,仪器室既整齐美观,又干净利落,消除了安全隐患,仪器维护起来更加简捷、方便、迅速,还便于以后扩充。

参考文献

[1]黄波.机房中的综合布线[J].智能建筑与城市信息,2011,180(11):49-51.

[2]戴新华.机房布线的几点思考[J].中国金融电脑,2010,12(3):61-62.

集成电路板解决方案篇6

F280xx全系列中的11个控制器在软件和引脚对引脚上均保持了兼容。这些器件不仅具备32位DSp的性能,而且实现了与mCU相似的外设集成,方便易用。所有采用F280xx的设计均可实现32位宽度的数据处理,同时,混合的16/32位指令集提供了更高的性能与代码密度。片上集成的12位aDC、正交编码器Qep接口、计时器捕获比较功能和10路独立的pwm输出通道可以方便实现完整的系统集成控制功能。根据具体产品的不同,通信接口包括控制器局域网、i2C、UaRt以及Spi端口。

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将电信级网络拓展到企业和家庭应用的解决方案――帮助服务和内容供应商提供高可靠性的、可计费的、更高质量和带宽的传统业务及新业务

trueone可信任网络解决方案采用了全新的且更简化的技术方法,使服务供应商能够在统一的平台网络上为家庭、企业以及手机用户随时随地提供电信级、实时的可靠服务。

trueone解决方案适用于各种不同类型的设备,其中包括运营商管理的家庭、小型办公室、SoHo、中小型企业网关及多业务有线和无线接入平台等。该解决方案包括一个由业务推进平台扩充而成的具备有线网络速度的通信平台。

payloadplus网络处理器包括ip处理器和流量管理软件,它们是该解决方案的“大脑”,以太网交换机芯片则好比该解决方案的“心脏”。这些交换机芯片能够充分满足三重业务的需求,即便在数据包容量极大的情况下也不会发生掉包事件,并可通过以太网技术为家庭用户提供高清电视服务。

trueone解决方案同样具有数字信号处理方面的优势。这些解决方案使高延迟敏感的音、视频流能够达到在公众交换电话网(pStn)中才可获得的稳定质量。trueone通过新型的融合ip网络在家庭、公众和手机网络为用户提供这些高质量的音频服务。

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针对服务器与DC/DC电源系统的4a高速moSFet驱动器――8引脚电源栅极驱动器,每相位40a电流

tpS28225驱动器以4.5~8.8V电压控制moSFet栅极;在7~8V电压范围内,器件效率达到最高;具有14ns自适应停滞时间控制,14ns传输延迟时间,2a大电流电源以及4a吸入电流。

针对较低栅极驱动器,驱动器的0.4Ω阻抗可使功率moSFet的栅电压低于阈值电平,以确保高dv/dt相位节点转换时不会出现贯通电流。

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集成射频和中频功能的单片电视调谐器芯片――在一颗芯片上集成了RF(射频)和iF(中频)功能

tUa6039是一款三波段射频调谐器集成电路,带有中频aGC(自动增益控制)放大器和锁相环。其工作电压为3~5V,功耗仅为330mV(典型值)。tUa6039支持有线电视中采用的所有制式,例如paL、SeCam、ntSC、DVBC、DVB-t、t―DmB、DaB、iSDB―t和atSC等。

tUa6039面积仅为传统RF+iF调谐器的一半,因此能够让调谐器制造商根据不同的接收系统功率要求,灵活设置调谐器集成电路。

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双核pXi嵌入式控制器Boomer音频子系统――适用于多任环境和多线程应用

双核pXi嵌入式控制器pXi―8105具有2.0GHzintelCoreDuo处理器t2500,适用于多任务环境和多线程应用。相比同一处理器时钟速率的单核pXi控制器,该双核控制器将多线程应用的性能提高了百分之百。

pXi―8105双核嵌入式控制器使用intel945Gmexpress移动芯片组以达到极高的性能、灵活性和稳定性。该芯片组还支持pCiexpress总线来向控制器提供集成的设备,例如千兆位以太网,它为和使用pCi总线的pXi模块进行通信以及处理数据提供全速运行时的带宽。另一种设备是expressCard/34插槽,它使用pCiexpress和高速USB2.0串行接口,在每个传输方向上提供2.5Gb/s的吞吐率。其他标准设备包括4个USB2.0插口、GpiB、串口和并口。这一全新控制器的特点还包括512mB双通道667mHzDDR2内存标准、模拟和数字DVi―i视频,以及一个60GB串口ata硬盘。它提供基于硬盘的恢复功能,能够帮助工程师们在必要时将系统恢复到出厂设置。

该控制器适用范围很广,包括消费电子的混合信号测试、通信领域的RF测试,以及声音振动应用中的阶次分析。

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服务于便携式应用的LeD驱动器系列――具有电荷泵和电感两种解决方案

nCp5010提供22V的电压,可为2~5个串联白光LeD供电。其能效高达84%,关机电流1ua,工作输入电压范围为2.7~5.5V;其pwm升压转换器的频率为1mHz,并集成肖特基整流器。

nCp5604a和nCp5604B9区动3个或4个LeD,每个LeD的电流分别可达25ma。电流匹配容差仅0.5%。二者能效高达90%,静态电流低于1ua,工作输入电压范围为2.7~5.5V,并且具有短路和过压保护功能。

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pDS6062便携数字存储示波器面向中端需求――60mHz带宽、250mSa/s双通道实时采样率

便携数字存储示波器pDS6062具有60mHz带宽,250mSa/s双通道实时采样率,每通道拥有6000个点记录长度,并有4个波形存储和调用功能,还可将当前测试波形和经过数学运算后的波形通过不同的颜色同时显示在屏幕上,进行波形的比较与分析。目前,中端市场的需求主要集中在60~100mHz,pDS6062的性能设置完全可以为中端需求提供可靠的解决方案。

pDS6062的触发功能包括边沿触发、视频触发、自动触发、正常触发以及单次触发,并带有外部信源触发输入功能。此外,pDS6062自带校准矩形波,并提供信号基本测量参数如频率、周期、平均值、峰―峰值、均方根值等五项自动测量功能。

pDS6062拥有大屏幕、高对比度彩色清晰的液晶显示功能,为终端用户提供了宽大的视角和明亮的工作环境。配置RS232数据传输口与pC的Com连接,可将示波器显示波形传送到pC上,在pC上做波形的分析处理。

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具有射频抑制电路的Boomer音频子系统――设有32步级的数字音量控制功能及8个不同的输出模式

Lm4946和Lm4947是两款音频子系统,内置了射频抑制电路和可支持差分输入的单声道放大器。

Lm4946芯片采用4mmx4mm封装,输出功率540mw,可驱动8w的桥接负载(BtL),总谐波失真及噪声为1%。内置的立体声耳机放大器采用3.3V供电,每一声道输出35mw的功率,驱动32w的立体声单端负载,设有4个输入。

Lm4947的技术参数大致与Lm4946相同,但输出功率为500mw,内置的立体声耳机放大器可为每一声道提供30mw的输出功率,设有6个输入。

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电话:021-5206-2288

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1/4砖中间总线转换器pKm4402nG――高功率密度、高效率

窄输入范围的中间总线转换器pKm4402nG是660w1/4砖模块电源。pKm4402nG的高功率密度(475w/立方英寸)相当于将两个1/4砖模块放在一个里面,同以前的iBC产品相比,功率提高了一倍。可以为oem和终端用户节省占板空间、设计时间和成本。

主要特点:效率典型值为97%(输出电压:9.6V,负载:50%,输入电压:48V);1500Vdc输入到输出隔离;满足ieC/en/UL60950规范安全要求;平均无故障时间超过139万小时,具有欠压保护、过压关闭、过温保护、输出短路保护以及远程控制等功能。

ericssonpowermodules

电话:021-5990-3258

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谐振半桥拓扑专用高压集成电路――整合了高压浮动结构和LomoS器件

L6599是一个专门为串联谐振半桥拓扑设计的双终接控制器芯片,工作在50%互补性占空比下,插入一个固定的死区时间,以确保软开关操作;支持高频开关(最高500kHz)、能效高、电磁干扰辐射低,整合了一个能够承受600V的高压浮动结构和一个LDmoS器件。

其他重要特性包括低功耗(

L6599有三个产品型号:L6599n采用pDipl6封装,L6599D和L6599DtR采用S016n封装。

StmicroeleCtroniCS

电话:010―5984―6288

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具有演示板和软件栈的低成本USB0tG开发平台――可实现快速且简单的开发,并且无须操作系统

面向嵌入式系统的USB解决方案包括at90USBKey演示板,以及支持两用设备(DRD)、USB主机或功能的免权利金USB软件套件,可实现快速且简单的开发,并且无须操作系统。可通过pC的USB口或电池为开发板供电,板上的at90USBl287有128KB的代码闪存,可在系统内实现重新编程,JtaG接口可用于高级调试。

16mB数据闪存包括了大量应用、参考软件和文件,板上操纵杆和LeD支持与用户的互动,线缆和适配器可以连接各种USB和otG设备。USB软件套件以C语言编写,在线文件和HtmL文件可加速客户开发,软件套件还可通过iaRC编译器及基于winaVRGCC的编译器直接进行编译。

atmel

电话:021―6280-9234

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可实现USB即插即用连接的nieLViS――新增LabView8expressVi用于点击式配置

专用于院校的设计和原型教学套件nieLViS可以实现USB即插即用连接,并新增LabViewexpressVi用于点击式配置。nieLViS基于LabView开发环境,并将理论/仿真与低成本、动手上机的设计/原型平台集成起来,结合了12种不同的集成仪器,使学生们可以接触到各种仪器,例如示波器、数字万用表、函数发生器、电源和波特分析仪。USB连接简化了实验室搭建和维护,用户可以使用pC对程序进行测试和原型设计,并通过USBm系列数据采集设备来完成数据采集任务。

LabView8和nieLViS3.0版本可以与electronicsworkbenchmultisim9和multimCU无缝集成,能够与niSignalexpress交互式测量软件配合使用,使用户可以仿真多控制器并快速获取测量结果。

ni

电话:800―820-3622

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用于便携式市场的成本低功耗maXiiCpLD――采用超小外形封装和新型关断功能,可大幅降低成本和功耗

maXiiepm240、epm570和epml270器件采用了新的超小外形封装和新型关断功能,可大幅降低成本和功耗。器件具有100引脚和256引脚的mBGa封装和100引脚的FBGa封装。在相同的电路板面积上,mBGa封装使用户i/o和逻辑单元(Le)数量平均增加了50%。设计人员利用新封装和maXii较高的逻辑密度、片内电压稳压器和内部振荡器,能够进一步降低系统成本,集成分立器件,减少电源数量。maXiiCpLD具有很低的动态功耗,关断功能能够延长电池的使用时间。

a1tera

电话:021―6146―1700

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可商用的4mbmRam存储器――具有高耐用性,读写周期为35ns

磁阻随机存取存储器(mRam)mR2a16a的容量为4mb,在断电后不会丢失数据,采用跳变位写入模式,是替代用电池做后备电源的SRam单元的理想产品。mR2a16a还可用于高速缓存、配置存储器以及其他需要mRam的速度、灵活性和稳定性的应用。

mR2a16a可在商用产品温度范围内工作,工作电压为3.3V,读写周期为35ns,采用256KBx16bit的结构,可进行异步读取,没有明显的或预计的磨损机制,几乎可以无限期使用。mR2a16a采用标准的SRam引线输出引脚,不会发生总线冲突,采用tSoptype-iiRoHS封装。

FreescaleSemiconductor

电话:010-5879―8000

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用于混合信号和定制数字设计的全芯片布线器――提高设计生产力并加速生产和设计的闭合

基于空间的、全芯片和模块布线器CadencepreciSionRouter可用于高级混合信号、模拟与定制数字设计,采用了基于三维空间的建模方式来分析真实形状和物理空间干扰,允许设计者为高级制造工艺和设计约束建模,用于设计过程的前端以获得最优控制和优异结果。

CadencepreciSionRouter可与Ⅵrtuoso定制设计平台无缝结合,提供具有高增量交互式和自动布线能力的层次化、约束驱动设计的闭合环境。软件的架构可以更好结合电气性能指标来优化分层和优选的制造规则,具有多线程布线能力以加快设计周期,还具备专业混合信号布线、增量式核内电气分析,以及可制造性设计和高成品率设计优化等特性。

Cadence

集成电路板解决方案篇7

既像笔电又像便携式嵌入式系统的平板电脑,一方面让pC处理器与操作系统龙头英特尔与微软奋力抢进;另一方面更是让aRm阵营如Freescale、ti、Qualcomm等嵌入式处理器大厂相互较劲的竞技场,再加上针对平板电脑应用的android3.0操作系统登场,都可望让平板电脑产业的热度在未来几年内持续延烧。因此平板电脑在今年荣登台北国际电脑展的主题之一,实名正言顺也!

以下将为读者报导CompUteX期间平板电脑产业最新的技术发展与厂商动态。

英特尔定义新类型的主流轻薄笔记型电脑为Ultrabook

英特尔公司执行副总裁马宏升(seanmaloney)在台北国际电脑展(compmex)中表示,2012年底前,将有40%的消费笔记型电脑市场将属于新类型的超薄强效机种,名为“Ultrabook”,将结合顶尖的效能、更快的反应速度、以及坚实的安全性,并打造成轻薄美观的时尚外形。

马宏升进一步阐述英特尔的重大变革,包括变更intelCore处理器的蓝图,以协助业界打造新类型电脑。马宏升同时强调英特尔努力加快创新脚步,让业者运用intelatom处理器系统单芯片(soC)打造各种netbook、智能型手机、平板电脑、以及其它随身装置。

Ultrahook

马宏升阐述英特尔加快实现这项愿景的三个策略关键步骤,出发的起点就是英特尔推出最新第2代intelCore处理器。这系列产品将打造出超薄、轻盈、美感的设计,机体厚度不到20mm(0.8英寸),锁定低于1000美元的主流价位。采用这些芯片的系统将于2011年冬季圣诞购物季问世,其中包括华硕推出的Ultrabook机种UX21。华硕董事长施崇棠和马宏升同台展示该公司采用最新第2代intelCore处理器的超薄笔记型电脑。

延续最新的第2代intelCore技术,马宏升阐述英特尔内部代号为“ivyBridge”的新世代英特尔处理器系列,预计在2012上半年搭载于各种新系统。“ivyBridge”将是第一款采用英特尔22nm工艺技术的量产芯片,同时采用甫于5月发表的3-D、三闸(tri.Gate)晶体管技术革命性3D晶体管。马宏升亦指出USB3.0与thunderbolt这些辅助技术,也将是英特尔在发展电脑平台时持续推动的工作项目。

接续“ivyBridge”之后,预计在2013年推出的“Haswell”是达成Ultrabook目标的第三步,将重新打造超薄与超轻盈笔记型电脑具备的功能、反应速度,以及更安全的设计。英特尔藉由“Haswell”改变主流笔记型电脑的散热设计重点,让微处理器的功率减至现今设计的一半。

此外,在atom处理器6月达到一亿颗出货量里程碑之际,英特尔正准备其新一代netbook平台,内部代号为“Cedartrail”。“Cedartrail”是首款采用英特尔32nm技术的netbook平台,并将打造出各种超薄、无散热风扇的设计,并加入许多新功能,像是intel快速启动(intelRapidStart)技术,提供快速的唤醒启动速度;intel智能连接技术(intelSmartConnect)技术,让电脑即使在待机时也能持续更新内容;intelwirelessDisplay与pCSynch让使用者能透过无线网络,让多部装置的文件、内容、以及媒体进行更新与同步化。此外新平台将提供超过10小时的电池续航力,以及持续数周的待机时间。“Cedartrail”将支持各种操作系统,包括微软windows、GoogleChrome、以及meeGo。

此外,马宏升展示了超过10款分别执行三种不同操作系统平板电脑,这些机种均采用intelatom处理器Z670,即日起开始供货。新平台自从于4月发表以来,已获得超过35款产品采用,包括多款屏幕可旋转的可转换型、滑盖式、以及其它创新的设计,这些产品均已上架展示,今年还将有许多机种陆续推出。

medfield

马宏升还讨论到英特尔首款专为特定用途打造的32nm平台-“medfield”,该平台支持智能型手机与平板电脑。“medfield”针对低功耗与高效能进行最佳化,并将提供超长的使用时间、丰富精采的媒体与游戏、以及各种先进影像功能。为了在平板电脑上展现这些性能,英特尔首度公开展出一款执行Googleandroid3.0(“Honeycomb”)操作系统的“medfield”产品设计。此平台预计在今年稍后开始量产,协助业界开发出厚度高度不到9mm、重量不到1.5磅(约681公克)的平板电脑,这些新产品将在2012上半年问世。新机种将支持包括android与meeGo等操作系统。

微软不甘示弱推出windows8进攻tablet

极度神秘的微软合作伙伴预览大会,会前要求媒体事先报名、不得转让名额、必须确认身份证等等“安全检查”等骤,让笔者一度以为是总统莅临…结果是windows8首度面世。这场预览大会在大雨中展开,大雨显然并未浇熄参加的人潮,早上十点不到,就已经看到微软的合作伙伴在大门前等候进场,这些伙伴包括Qualcomm的电脑暨消费性产品资深副总裁Luispineda、aRm、ti、amD、intel、nViDia,及许多台湾许多网通和软件厂商。

微软windows规划、硬件及pC产业生态系统执行副总裁mikeangiulo现场实机展示windows8动态砖并列显示接口、边框手势(BezelGestures)等功能。mike同时也说明windows8主攻触控面板为使用接口的平板电脑,同时也适用于pC及笔记型电脑。windows8的开机时间明显缩短很多,平板电脑可在6s~7s内开机完毕,一般电脑也可以在开机八秒内进入画面。

windows8将支持两种程序,一种是执行于传统桌面的windows程序,另一种则是以HtmL5和JavaScript为主的web应用程序。后者将执行于metroui下,程序间的切换采用手指从边框“拉”回来的方式,也可以只拉一部分出来以达成同时显示两个程序的效果。而metroui和传统桌面的切换也是采同样的方式,使用者可以在同一个画面上用分割的方式显示这两种桌面,像是用2/3的屏幕看电影,同时用另外1/3的屏幕在tweet上。

windows8这次实机展示在触控屏幕上展现快速反应的特质,不止是左右移动没有延迟,更有软件厂商做了一个钢琴键盘,当以手指触碰屏幕时会实时发出相应的音阶,如此即可以模拟钢琴练习,对于无法购买钢琴的人或许是一个不错的入门方式。

在快速反应之外强调的就是边框手势功能,针对平板电脑使用者的手持方式,微软终于做出响应,可以在屏幕边框进行触控操作,像是左右翻页或是操作系统等操作,可在两双手扶着平板电脑的同时,用大姆指快速切换即可。使用者的右手从右向左移动,可以秀出开始菜单,左手由左向右时则开启Snap功能,以进行多任务处理。

ti推出超级功能的omap应用处理器

德州仪器(ti)宣布推出高电源效率omap4470应用处理器,此款处理器属于omap4平台系列,能够使处理效能、图形、显示子系统功能及多层使用者接口(Ui)构成等方面,达到绝佳均衡的效用。多核心omap4470处理器的频率速度高达1.8GHz,超越目前市场所有解决方案,同时网络浏览效能提升80%,内存频宽增加,图形功能提高2.5倍,此乃透过imaginationtechnologies的poweRVRSGX544核心,以及采用独特的硬件构成引擎。omap4470处理器的增强功能,将使得android、Linux及新版microsoftwindows等操作系统的移动运算及游戏应用程序表现得更为出色。采用上一款omap4处理器进行超薄笔记型电脑、平板电脑或智能型手机设计的客户,能够运用接脚兼容的软硬件兼容性,达到重复使用及加速产品上市的最大效益。

tiomap平台事业部副总裁暨总经理Remie1-ouazzane表示,绝佳的移动运算才能达到精彩的使用者体验。快速的网页浏览、高画质、流畅的使用者接口以及最新应用的支持,这些都是消费者评判装置优劣以及购买的要素。omap4470处理器能够以无与伦比的高电源效率架构,达到最顶级的体验感受。

imaginationtechnologies的poweRVRsGX544GpU促使omap4平台实现高效能与低功耗,对桌上型应用而言效能强大,而对于移动应用则相当节能。omap4470处理器是首款采用poweRVRSGX544的omap系列产品,其中结合SGX544的特性与精密的omap架构,ti的客户将能够推出DirectX游戏及视频等全新应用。

45nmomap4470处理器预计在2011下半年供应样品,产品则预计在2012上半年上市。

高通的Snapdragon有HtCFlyer的加持

高通的Snapdragon内含CpU、GpU、3G及4G等功能,同时支持android、BlackBerry、Chrome、HpweboS、windowsphone及windows8等操作系统,目前已有125种已发表的智能型手机与平板电脑采用Snapdragon平台处理器,另有250种设计正在开发中,其中40款是平板电脑。

Snapdragon第二代单核心速度可达1.4GHz,这也是目前HtCFlyer平板电脑所采用的处理器,第三代mSm8x60系列则是两个非同

核心架构,速度可达1.5GHz,采用aRma9指令集,由高通自行设计电路,由于制程及微架构的不同,使得高通的双核心速度较直接采用aRma9的速度快上许多。内建adreno220GpU处理能力是前一代的两倍,可支援1600百万画素相机。

为了符合消费性产品快速上市的生命周期,高通也在今年首度推出开发板,以方便工程师开发不同的消费性产品,开发板不含基频功能。由于GpU处理速度的提升,使得Snapdragon可以支持3D影像,不只是播放3D影像也可以透过两个摄像头的3D摄影机拍摄3D影像。除了3D影像之外,高通这次也展示在数字相机上的自动五连拍新功能,该功能让相机一按快门可以自动连拍五张相片,按快门前拍两张,按快门时一张,按快门后再拍两张,这个自动五连拍的功能再加上脸部辨识,可以让使用者针对相片中的人物可能眼睛闭起来或是刚好转头时,在五张照片中针对个人头象,分别挑选眼睛张开及面对镜头的影像,如此可以确保相片中的人物都是“处于最佳状态”,而不需要费时地重拍。

飞思卡尔为成功的智能型装置下定义

同样是aRm处理器主要的授权客户,也同样具有强大的研发资源,但不可讳言地,飞思卡尔不论在智能手机或市售的平板电脑市场上的表现略为低调许多,如何在众多强敌盟友中突显自身的价值,相信是飞思卡尔经理人的重大的课题。

果不其然,在CompUteX记者会上,飞思卡尔智能移动装置部门总监Robertthompson飞思卡尔智能移动装置部门总监Robertthompson即未见其聚焦思卡尔如何在硬件设计、技术与特性规格上领先,反而着重提出他对成功的智能型装置设计考虑的前瞻看法,thompson指出,智能型装置的设计必须能满足可用性(usability)、内容(content)、应用软件兼容性、服务与市场价格等条件方可成功,针对平板电脑市场,该公司致力于为客户提供完整的解决方案,并与软件及应用开发商(如adobe、GLU)合作建立高可用性的软件环境。

thompson表示,在移动世界应用软件由一家独占已成过去,在多重oS环境下,提供客制化服务势在必行,尤其在医疗、工业与企业型态等这类垂直市场更需要完整全系统式的解决方案,飞思卡尔能在这些领域提供比对手更好的技术支持。

值得一提的是,中国大陆的成长潜力惊人,该公司有不少原是mp3播放器、pnD的客户都转向投入开发平板电脑,虽然品牌知名度不高,但对产品质量的要求不输-级大厂,这与山寨手机不可同日而语。他认为目前市调单位对中国大陆在平板市场的预估都太过于低估,thompson指出经过长期耕耘,该公司的平板电脑SoC芯片已位列中国前三大供货商之列,他们对中国这块平板电脑的兵家必争之地抱以满怀信心。

mD2011HD平板电脑平台具超强绘图效能

amD在今年CompUteX期间发表以amDz系列加速处理器(apU)为基础,能呈现鲜明逼真的多媒体画面与内容创作功能的2011HD平板电脑平台,锁定快速成长的microsoftwindows平板电脑市场。这些新的amD产品将为个人电脑与平板电脑市场带来更具临场感的数字体验。

amD产品营销部门总监Johntaylor表示:“消费者希望获得更强烈、更逼真的视觉体验,并且对产品有更高效能、更流畅且鲜明的绘图影像以及无与伦比运算威力的需求;从平板电脑到桌上型电脑,amD让每个人都能获得强大的运算效能。”

Gartner预测,至2015年,随着平板电脑市场的成熟,整个市场将超越2亿美元,amD也会持续扩增其apU产品线,提供平板电脑与其它移动装置强悍的独立显示卡等级的绘图效能。amD2011HD平板电脑平台除了深度整合windows等操作系统,还支持HtmL5、adobeFlash10.2以及外接屏幕,不论是玩游戏、播放串流影片或其它娱乐,都能呈现清晰的绘图影像,让使用者享受更棒的经验。另外还提供企业等级的安全性,允许it决策者将平板电脑的便利性融入日益增加的移动办公场合。

新岸线以最快平板方案与外商较雌雄

有鉴于平板“双核年”的到来和搭载aRm架构的平板电脑高速发展,作为第一家推出双核芯片平台的中国芯片业者新岸线(nUFRont)在台发表号称全球最快的nuSmart2816平板电脑解决方案。不仅搭载android2.2操作系统,更能提供android下一代iceCream操作系统最佳支持。搭载nuSmart2816的平板电脑预计最快将于第三季推出。此外,新岸线同时发表新一代适用于平板电脑、智能型手机、智能型电视等终端产品的nuSmart2810芯片,采用双核cortexa9的架构,功耗比上一代nuSmart2816减少一半以上,实现每核1.5GHZ的高性能。

此外,新岸线同时发表下一代高性能、超低功耗的nuSmart2810芯片。nuSmart2810仍延续采用双核cortexa9架构,较上一代nuSmart2816减少一半以上的功耗,并实现每核1.5GHZ的高性能。nuSmart2810并涵括多核2D/3D图形处理器、LpDDR2/DDR2/DDR3储存控制单元、1080p多格式影像加速引擎、和USB2.0等多种通用i/o控制单元。透过多层次混合总线互联技术、多级多模式功耗管理技术及现今的40nm芯片制程技术,nuSmart2810芯片可实现超低功耗设计需求,未来将适用于平板电脑、智能型手机、智能型电视等终端产品。

新岸线市场营销副总裁杨宇欣表示,android已成为ipad以外的平板电脑标准配备。新岸线自去年芯片发表后,便专注在android平台的开发。这次发表的平板电脑解决方案亦搭载android2.2操作系统,更将于7月android2.3的支持解决方案。观察目前Google对平板电脑产品的策略,未来双核Cortexa9芯片预期将成为平板电脑上运作android性能和功能的最佳选择。新岸线凭借其nuSmart2816的强大性能,不仅能提供android下一代iceCream操作系统最佳的支持,更拥有极富竞争力的价格,预期将成为市面上最具性价比的平板电脑解决方案之一。

mipS深耕android平台有成 平板盟友出列

与aRm同为嵌入式ip处理器授权商的mips科技,在compUteX期间也火力全开展现在andriod平台上的成果,该公司分别与两岸的iC设计公司包括炬力集成,君正集成电路以及硅统科技合作开发android-based芯片组,其中与炬力集成的合作是将代号为“Honeycomb”的android3.0带到炬力集成开发的新款1.3GHzmipS-Based芯片组上。而与君正集成电路的合作也是将Honeycomb带到新款JZ4770移动应用处理器,其中采用频率速度达1GHz的mips-BasedXBurstCpU。和其它移动装置设计的最新版android操作系统。mips将与君正集成电路合作,把Honeycomb移植到君正集成电路的平板电脑芯片方案。

至于与硅统的合作成果是以硅统新款mips―Based整合式网络电视平台为基础的最佳化android解决方案,现已开始供货。硅统亦获得新的超纯量多重处理mips321074Kf同步处理系统(Cps)授权,将用来开发下一代芯片方案。

集成电路板解决方案篇8

关键词:无线通信;车载;太阳能;无线对讲;Fm电台

中图分类号:tp393文献标识码:a文章编号:2095-1302(2016)06-00-02

0引言

本系统的研发基于两大背景。一方面,太阳能光伏发电技术近些年来不断发展,发电成本不断降低,其无污染、可再生的特点使其备受关注;另一方面,车载通信系统在现实生活中已经大为普及,但功能仍不够完善。在改善车载通信系统性能、增加功能的同时,将太阳能技术与车载无线数字通信技术相结合,利用太阳能充电技术给通信系统供电,可以解决此系统的备用电源问题。该车载无线数字通信系统可以解决车辆之间实时通信的问题,并能够实现实时定位的功能。无线对讲模块可作为对讲机来解决车辆与车辆之间的短程实时通信问题;Fm电台可以实现车辆与外界的通信,解决手机无信号时的无线通信问题。此外,该系统的辅助功能包括GpS模块为通信系统进行精确定位,GSm模块发送精确信息(包括定位信息、太阳能充电板充电电压电流参数、当前室温等)至手机终端,通信系统也能够利用ZigBee技术对太阳能充电模块的采集端进行通信,通过控制继电器来控制太阳能充电回路的通断。

本文给出了一种基于太阳能的车载无线数字通信系统的设计方案,可以实现车载对讲、Fm电台、短信收发、实时定位、远程控制等功能。这个设计既可以用于警车调度指挥系统、智能交通等方面,也可以用来抢险救灾。该设计使得系统具有多功能、人性化、环保无污染的特点。

1系统设计

本设计以aRm芯片为核心,主要分为太阳能充电装置与车载无线通信系统两大部分。其中,太阳能充电装置包括太阳能充电板、DC-DC变换电路、18650电池组、单片机与对外通信ZigBee模块等,车载无线通信系统包括液晶触摸显示屏、无线对讲模块、Fm电台模块、GpS模块、GSm模块、ZigBee模块、wiFi模块等。系统具体实现的功能有车载对讲、Fm电台广播、短信收发、全球定位、远程控制、手机app信息传输、太阳能端数据采集等功能。整套系统通过液晶触摸屏以及手机app界面进行有效的人机交互,触摸屏与app用于选择工作模式,同时可以显示车载通信的内容、实时定位的数据信息以及太阳能充电装置的环境参数信息,及时反馈外界传递的信息,并产生良好的人人、人机互动效果。整套系统具有功耗低、无污染、稳定性好、持续供电等特点。图1所示为车载无线通信系统实现方式示意图。图2所示为车载通信系统与外界通信示意图。

2车载无线数字通信系统

车载无线通信系统包括液晶触摸显示屏、无线对讲模块、Fm电台模块、GpS模块、GSm模块、ZigBee模块、wiFi模块等。图3所示为车载无线通信系统节点硬件结构框图。

2.1无线对讲模块

为了提高对讲距离以及可靠性,本系统采用了深圳市尚瑞思电子有限公司研发的一款无线语音对讲及数传模块SR-FRS-1w350。该模块内置高性能射频收发芯片BK4811、微控制器及射频功放。外控制器可以通过标准的异步串行接口(RS232)通讯来设置模块工作参数并控制整个模块的收发。该数传模块只需外接天线、miC和语音功放即可组成一整的对讲机或数传电台。

2.2Fm电台模块

本模块选择由RDamicroelectronics公司研发的RDa5820高集成度的立体声Fm收发芯片,该款芯片不仅可以完美地完成电台功能,还能接收Fm广播,具有集成度高、功耗低、尺寸小的优点。该部分以aRm芯片作为控制器,通过自带的i2C总线,编程写控制字实现了RDa5820模块的电台功能(收发模式的选择,频率的设置等)。结合电路按键以及显示、信号放大、音频的输入输出等组成简易且性能稳定的Fm电台系统。

2.3GSm模块、GpS模块、ZigBee模块、wiFi模块

本系统采用SimCom公司的Sim900a模块方案。Sim900a模块支持ttL串口通讯标准,通过串口向模块发送at指令即可设置模块参数。本系统采用u-blox公司的neo-6m模组方案,可以通过串口及USB接口向Stm32F103和电脑输出GpS定位信息,使用简单方便。本系统采用顺舟科技SZ05系列Z-Bee嵌入式无线串口通信模块方案,该模块具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性。本系统的wiFi部分采用wF-eSp8266模块方案。eSp8266是一个完整且自成体系的wiFi网络解决方案,能够独立运行或作为slave搭载于其他Host运行。

3太阳能充电装置

此太阳能充电模块由太阳能充电板、DC-DC变换电路、18650电池组、单片机与对外通信模块(采用ZigBee技术)4部分组成。此装置主要有以下两种工作模式:

(1)太阳能充电板经DC-DC变换电路输出合适电压直接给通信系统供电。

(2)充电板通过DC-DC变换电路后对电池进行充电,利用单片机对电池环境进行监控与对过压过流的控制,通过ZigBee通信模块将数据传至通信系统的控制芯片端,从而实现实时观测;同时也可让ZigBee通信模块接受传来的数据,利用单片机控制继电器的吸合,从而对充电装置的开关进行有效控制。

DC-DC变换电路采用ti公司的Lm2596开关电压调节器。Lm2596开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路,能够输出3.3V~6V的固定电压,同时具有很好的线性和负载调节特性。太阳能充电装置结构框图如图4所示。

4结语

整套系统将太阳能清洁无污染、可再生的特点与此无线数字通信系统强大的功能相结合,参考了实际工程中环境对通信系统硬件电路设计和软件设计的影响。因而提出了一种基于太阳能的车载数字通信系统的新型构思。该系统绿色环保、性能良好、工作稳定、实时性强,基本可以解决野外车载通信信号弱、续航能力差的问题。

参考文献

[1]沈卫康,宋宇飞,宋红梅.数字信号处理[m].北京:清华大学出版社,2011.

[2]pressmanai,BillingsK,moreyt.开关电源设计(第3版)[m].王志强,肖文勋,虞龙,等,译.北京:电子工业出版社,2010.

[3]钱玉斐,宋宇飞,林羽晨.车载无线数字通信系统设计[J].数字技术与应用,2015(10):39.

集成电路板解决方案篇9

目前的市场趋势表明,人们对大容量SLa电池重新产生了兴趣,大容量SLa电池不再仅用于汽车了,这勉强算是一种复兴吧。从价格/功率输出的角度来看,汽车或“为启动供电的”SLa电池并不算贵,可以提供短持续时间的大脉冲电流,从而非常适用于汽车和其他车辆启动器应用。深周期铅酸电池是另一种在工业应用中非常流行的技术。这类电池的极板比汽车电池厚,设计为放电至其满充电量的20%。这通常用于要求在较长时间内供电的应用,例如,叉车和高尔夫球推车等。然而,铅酸电池对过充电非常敏感,因此小心谨慎地充电非常重要。

显然,太阳能供电应用在增加。各种不同尺寸的太阳能电池板现在能给各种创新性应用供电,例如,人行横道标志灯、垃圾压实机、海上航标灯等应用。在太阳能供电应用中使用的电池是一种深周期电池,除了深度放电以外,还能承受长时间重复的充电周期。这种类型的电池常见于“脱离电网”(即未与电力公司的供电网连接)的可再生能源系统,如太阳能或风力发电系统。

LtC4000/LtC3789,针对4节LiFepo4电池应用(见图3)。

这个演示电路板的输出专门为tenergy的10ahr电池而定制。其他电压可以通过改变外部电阻器来设定。利用微调电阻器可以准确地微调所希望的标称电压。设计该电路的目的是要说明在一个具智能电源通路(powerpath)管理器的降压-升压型转换器电池充电器中使用这些器件能获得高性能水平、效率与小巧解决方案尺寸。

集成电路板解决方案篇10

oKi(冲电气工业)公司正致力于整合其传统的半导体业务。公司以“e功能模块”为口号,在2007年10月创立了新的高密度模块封装业务,希望能够实现具有高集成度的小型模块。oKi公司经营推进本部e功能模块业务推进部门策划责任部长上田佑次表示:“目前,有越来越多的设备厂商希望自己能够将更多精力投入在核心元器件的开发工作上,而把电路的设计委托给其他厂商制成模块。这样,设备商便能够缩短开发周期,并有利于横向拓展自己的产品系列。”

模块封装技术决定性能

随着模块化的发展,传统pCB主板的作用将改由模块基板来承担。于是,模块封装技术今后将会在很大程度上影响产品的性能。

neC电子公司推出的pFeSip,可将以往分别提供的门阵列和通用微控制器集成到一个封装里。用户可以将pFeSip当作特别定制的微控制器加以利用,也能够方便地对噪声采取应对措施。门阵列和微控制器之间采用了直接键合连接,在设计时预先降低了输入/输出缓冲器的驱动能力。公司表示,与将门阵列和微控制器分别装入不同封装再组装到pCB板的情况相比,pFeSip内的布线长度较短,因此很容易就能实现几十mHz的数据传输速率。而且,由于减小了噪声源到缓冲器的输出电流,因此,即使总线频率高达几十mHz,也不容易受到噪声的影响。

飞思卡尔半导体公司正在推进其独特的封装技术RCp的实际应用。RCp没有使用模块基板,而是利用半导体工艺将许多芯片及片状无源元器件集成在一起。该公司认为这种技术有利于降低成本,希望它能够成为模块封装的行业标准。

采用LtCC基板的模块厂商村田制作所也在致力于扩大这种业务。村田制作所通信模块产品事业部部长中岛规巨表示:“今后,我们打算扩展模块产品的应用。为此,我们将准备好现在能考虑到的所有模块基板技术。”到目前为止,村田制作所的模块业务的核心主要是RF电路,但今后,其应用范围可能会向DSp、电源控制及音频等领域扩展。该公司正在加快各种模块基板的实际应用进程,以便根据不同的应用选择适合的封装技术。

要求越来越严格

模块基板具有两个作用:一是集成各种各样的元器件以实现特定的功能,二是在引脚间距不同的芯片和pCB主板之间作为转接板(interposer)使用。

随着芯片制造工艺的进步,芯片的面积会变小,成本也会相应下降。但是,对于转接板来说,芯片工艺的发展却是其成本上升的主要原因。比如,当存储器容量由于工艺发展而增大,而且逻辑电路的处理能力也相应提高时,存储器和逻辑电路之间的总线宽度就需要增加,从而导致转接板的布线密度上升。实际上,布线宽度/布线间隔在20μm/20μm以下、布线层数为6-8层的高性能转接板,不仅在服务器等高端设备中,甚至在消费类设备中也已经得到了广泛应用。

但是,对于树脂基板的制造技术来说,这种20μm/20μm微细加工产品的成品率难以提高,而且成本很高。此外,布线层数的增加也导致成本上升。于是,用户提出要求,如果转接板的成本太高,就希望能够将其作为高集成度的小型功能模块使用,而不仅仅是布线的转接器。

为了满足这样的要求,各公司都积极提出了可实现高密度模块基板的封装技术方案。具体来说,新方案包括:①使用硅转接板,在硅芯片上制作各电路之间的连接线;②使用晶圆级封装,在半导体制造工艺的最后工序中对硅芯片以及元器件之间的连接进行再布线;③使用可埋置元器件的基板,将集成电路及无源元器件埋置到树脂基板里;④使用LtCC基板,利用布线层及绝缘层将薄膜状的无源元器件集成入基板内部。

重新评估硅转接板

如果树脂基板的加工技术很难实现20Bm/20Bm的微细加工,那么,可以考虑在易于进行微细加工的硅芯片上制作布线电路。基于这种构思而制成的电路基板就叫做硅转接板,但由于其制造成本太高,所以应用范围有限。不过,因为树脂基板的加工精度已经达到极限,导致成本上升,所以,这种构思渐渐有了现实意义。实际上,如果能够使用0.35μm或0.5μm等成熟的半导体工艺以高成品率生产布线宽度为1μm左右的硅转接板,就有可能降低成本。

本来,硅转接板是作为实现适用于高速存储器总线的Sip的一种手段而提出来的方案。它能够缩短布线长度,减小布线宽度,有利于抑制在高频信号中容易产生的布线寄生电容偏差及布线长度不一致等现象,以简化高频电路的设计。如果能够解决成本过高的问题,硅转接板肯定会具有广阔的应用前景。

于是,日本taG(technologyallianceGroup)提出一种被称为perfectSoC的模块封装技术,该技术将简单的逻辑电路、模拟电路及无源元器件等集成到硅转接板中,并将其与aSiC和存储器组合,再封装在一起。

perfectSoC模块采用0.5μm的半导体工艺制造,模拟电路也很容易制作在内,耐压高达7V。其中,还集成有开关稳压器或LDo稳压器这样的电源电路。这些电源电路的面积很大,而且是噪声源,通常无法集成人一般的逻辑电路中。taG此次开发的芯片(硅转接板)面积比较大,而且是与aSiC分离的另一块芯片,因此能集成电源电路。

封装内将存储器及CpU等aSiC层叠在集成了电路及元器件的硅连接板上,并利用引线键合连接的方式构成模块。taG表示,以前安装在主板上的100-200个元器件都可以集成到一个封装里,封装面积可以削减约80%以上。aSiC及存储器可以由客户自己准备或采用通用产品,硅转接板内集成的电路是由taG提供的ip核,因此,预计从确定技术规格到实现量产大致需要半年左右的时间。

在硅基板上集成无源元器件

村田制作所在其面向高性能手机的wLan模块中,采用了在硅转接板内集成无源元器件的ipD(集成无源器件)技术。其目的是为了满足用户的要求:在把RF电路和基带电路装入一个封装中时,希望能将无源元器件也集成人封装内,并设法减薄模块。ipD芯片的厚度能达到0.3mm。如果使用wLCSp(晶圆级芯片封装)将组合后的硅芯片进行封装,就可以不需要进行整体封装。村田制作所表示,如果面对面地贴合两块芯片的布线层,并制成使用焊球连接的CoC(叠层芯片,chiponchip)模块,就可将模块的高度控制为0.7mm左右。

此外,东芝公司也在CeateCJapan2007展会上展出了硅转接板产品。在这款布线宽度/布线间隔为1μm/1μm的硅转接板上,使用间距为40μm的引脚连接了逻辑芯片和4个存储器芯片。据介绍,这款硅转接板将从2008年上半年开始投入量产。目前,该公司正在讨论的问题包括:今后如何在硅转接板中制作无源元器件,如何将片状元器件装到硅转接板上等。

硅贯通电极和模块技术

但是,硅转接板还存在几个问题有待于解决。首先,硅转接板中可集成的元器件有一定的限制。具体来说,在村田制作所的ipD中,无源元器件是利用薄膜工艺制作的,可埋置的电感和静态电容很小,分别只有几十nH和几十pF。而在taG的perfectSoC中,目前还不能集成电感器。

另一个问题是,如果不能进行大批量生产,就很难显示出成本低廉的优点。根据村田制作所的估算,当ipD的出货量达到100万个以上时,其成本才能勉强达到和其它模块封装技术相当的水平。目前,ipD只适合于那些优先考虑薄度而不太计较成本的应用。

taG则试图提高电路的通用性以降低成本。如果同样是面向数码相机应用的模块,其用途相同,只是使用的aSiC不同,那通过实现硅转接板的通用化就可以增大产量,从而控制成本。

第三个问题是,大多数情况下,硅转接板是和用树脂制成的转接板一起使用的。硅转接板是将布线层面向层叠着硅芯片的一侧,在和主板连接的一侧(背面)没有引脚。因此,一旦要将硅转接板装在树脂制成的转接板上,就得使用引线键合进行连接。在这种情况下,就必须尽可能地在硅转接板内部进行布线,以削减树脂制成的转接板的层数,实现控制成本的目的。

上述第三个问题,可以利用在芯片中垂直通过布线的硅贯通电极予以解决。采用硅贯通电极后,就可以在硅芯片的两面设置布线层,并通过硅贯通电极连接那些布线。硅贯通电极已经开始接连不断地应用到面向便携设备的相机模块中。东芝公司在CmoS相机模块CSCm中采用了硅贯通电极。oKi公司也从2007年9月起开始生产采用硅贯通电极的摄像元器件模块。

在相机模块中,为了实现小型化,在采用硅贯通电极的摄像元器件上配置了透镜保持器,从而省去了模块基板。跟以前采用引线键合连接摄像元器件和基板的方法相比,两家公司都认为实现了小型化的目的。东芝公司表示,体积缩小到64%左右;oKi公司表示,封装面积减小到50%以下。

taG执行董事电子器件事业部perfectSoC项目室室长小山田成圣表示,今后如果能够以10万日元(约合6800元人民币)的低成本在晶圆上实现硅贯通电极,那么在硅转接板中就有可能使用硅贯通电极。

只有布线利用半导体工艺实现

如果转接板的布线变成了瓶颈,那么,可以在半导体工艺的最后工序中重新制作芯片之间的布线,以替代转接板。采用这种构思的是飞思卡尔半导体公司的RCp(重分布芯片封装,redistributedchippackage)。在RCp中,芯片被排列成直径200mm的硅晶圆大小,并使用树脂固定,再利用半导体工艺在芯片之间重新布线,以制作成独立的芯片。连接半导体器件和pCB主板的任务,就由这个重新形成的布线层承担。该公司准备有两种布线宽度/间隔的尺寸,分别是30μm/30μm和25μm/25μm。公司表示,这种工艺不属于微细化工艺,所以加工难度不高,成品率很高。

在制作RCp时,是将排列好的多个芯片及无源元器件用树脂固定,再制成Sip或模块。因为使用树脂固定之后还要在背面重新布线,因此能够弥补元器件高度的差异。另外,如果可以在树脂的密封部分中设置贯通电极并在封装的两个表面形成布线层,那么就有可能实现pop(层叠封装),即在封装上面层叠其它的半导体器件封装,并且利用下面的引脚和pCB主板连接。此外,RCp本身也可以安装其它的半导体器件封装及无源元器件,以用作模块基板。

但是,目前RCp还不是一项普及的封装技术。因此,需要购买几家公司的技术以后才能使用,很不方便。

可埋置元器件的基板向薄型化发展

随着工艺的发展,可埋置元器件的基板及LtCC基板的厚度也开始接近极限,于是,相关厂商提出了可以弥补现有缺陷的技术方案。

可埋置元器件的基板存在的主要问题是基板的厚度。由于要把无源元器件及芯片等埋置到树脂的绝缘层里,因此基板容易变厚。于是,tDK公司开发出将厚度减薄到300gm的基板,布线层为4层,埋置于其内部的芯片从背面进行研磨后可将厚度减薄到50μm。该公司表示,将以前厚度为200gm的芯片内置到基板中时,基板厚度会达到400μm-600μm,很难将模块的总厚度控制在1mm以下。采用新开发的基板时,和以前相比,厚度可减小20%-30%。据tDK公司估计,可埋置薄型元器件的基板有希望用于wLan、UwB技术以及oneSegment地面数字电视广播接收等通信模块,在2008年进入实际应用。

村田制作所正在开发基板中埋置的薄型元器件,如厚度仅为35μm,封装面积为1.0mm×0.5mm(即0402)的薄型元器件。

LtCC基板也在进化