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联发科无线、电源技术 ISSCC发光

联发科无线、电源技术 ISSCC发光

台湾入选2012年度国际固态电路研讨会(ISSCC)的9篇论文中,来自业界的唯一代表联发科(MediaTek)即贡献2篇,提出了创新的超小型四合一无线单晶片,以及整合五组输出的单一电感五组输出通道切换式降压器。
在第一篇论文中,联发科提出了一款采用65nm CMOS制程,将2.4GHz和5GHz双频802.11n Wi-Fi、Wi-Fi Direct及Wi-Fi HotSpot、蓝牙(Bluetooth) 4.0+HS双模、FM和GPS/GALILEO/SBAS/QZSS完全整合在一起的系统单晶片(SoC),并成功消除了多种无线标准并存及同时运作时的干扰问题。

据联发科表示,该公司已经开发出一种有效且低成本的解决方案,将高功率与高效率的功率放大器整合在单晶片内。由于功率放大器运作时会产生大量热能,这是造成通讯系统性能衰退的主要原因,如GPS的定位接收能力便会被严重影响,因此,联发科也已开发出一种新的运算架构,可克服因功率放大器的热能而导致的GPS定位接收问题。

另外,先进的无线电共存演算法及硬体设计架构可最佳化同步语音、数据和音/视讯传输品质。该公司强调,这款单晶片采用极小型的封装,可大幅减少PCB布线面积,减少设计成本。

第二篇论文是针对手持装置而开发的单晶片电源供应单元(PMU)。联发科开发出一款采用65nm的单一电感五组输出通道切换式降压器,尺寸仅1.86mm2,输出稳压分别为1.2V、1.5V、1.8V、2.5V及2.8V。量测结果显示最大通道间交互稳压值0.067mV/mA;于每组输出75mA时最高效率83.1%;输入电压4.3V时每组最大输出电流230mA;最大输出功率1.2W/mm2。

联发科表示,这款五组输出的产品是在兼顾效率、尺寸及成本考量下所发展出的单电感多组输出(SIMO)电源供应元件,在整合于SoC时极具优势。这类技术存在着许多有待克服的瓶颈,包括共用单一电感所产生的多组输出通道间交互稳压,以及如何在SoC制程中处理高电压及大功率等。而联发科则提出了完整的控制原理和电路技术,在65nm制程解决了这些问题。

联发科在此次ISSCC的论文中提出了AERC (Adaptive-Energy-Recovery-Control)控制理论,在一个完整切换周期中置入一个独立可控制象限,其操作如同一组子输出,不同的是回授控制讯号是该象限的责任周期并将能量灌回输入级,因此能有效作为通道间的屏障而避免交互影响。

其电路设计采用先进制程,理论上难以处理高电压与大功率,因此联发科的电路设计中以内建前级稳压电路的方式提供2.8V与VBAT-2.8V给内部所有控制器使用,并以5V元件作为输出功率元件,此架构可确保元件可靠度,并以PMOS元件使用动态基体电压(DBB)方式作为能量通过开关(接连电感与各级输出),达到输出通道无需最小负载限制、输出通道可独立PFM省电操作,且无需额外外部电容供开关电压(NMOS作为能量通过开关需要)。
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