2013年8月29日星期四
2013年8月28日星期三
Tap cell, Decap cell and end cap cells
endcap主要加在block level的 row end(2边) 和上下各一row , 已经memory 或者其他block的周围包边,看TSMC 40ISF 的介绍,讲了PSE ( poly space effect)和OSE (od space effect)造成的影响,
主要意思是不能让poly和OD周围太空,不对称,密度太低,因此通过加endcap(通常是FILLER2 ,FILLER1没有OD ,不行)来满足均匀的密度, 是的std cell 周围的环境一致,
一般来说对block level是 必须做的,因为在chip level来看必须是一致的密度,
welltap这个就是偏置nwell和psub , 适应7-track等小std cell, 一般为50~60um一个半径
来加,棋盘式加入, 这个不是40nm的独有, 早在180nm的时候就有了,
decap 就是去耦啊,特殊的filler cell, 可以降低动态电压降, 满足一定的电容值,
gate array类型的decap(比如tsmc的GDCAP)还可以起到eco cell的作用,
40nm就是多了个endcap, dfm更加重视些, 不能用FILLER1了
Placing the Well Tap Cells
These library cells connect the power and ground connections to the substrate and n-wells, respectively.
By placing well taps at regular intervals throughout the design, the n-well potential is held constant for proper electrical functioning.
The placer places the cells in accordance to the specified distances and automatically snaps
them to legal positions (which are the core sites).
Placing the End Cap Cells
These library cells do not have signal connectivity. They connect only to the power and ground rails once power rails are created in the design.
They also ensure that gaps do not occur between the well and implant layers.
This prevents DRC violations by satisfying well tie-off requirements for the core rows.
Each end of the core row, left and right, can have only one end cap cell specified. However, you
can specify a list of different end caps for inserting horizontal end cap lines, which terminate the
top and bottom boundaries of objects such as macros.
A core row can be fragmented (contains gaps), since rows do not intersect objects such as power
domains. For this, the tool places end cap cells on both ends of the unfragmented segment.
Decap cells:
cells are temporary capacitors added in the design between power and ground rails to counter functional failures due to dynamic IR drop.Dynamic I.R. drop happens at the active edge of the clock at which a high percentage of Sequential and Digital elements switch.Due to this simultaneous switching a high current is drawn from the power grid for a small duration.If the power source is far away from a flop the chances are that this flop can go into a metastable state due to IR Drop.To overcome this decaps are added. At an active edge of clock when the current requirement is high , these decaps discharge and provide boost to the power grid. One caveat in usage of decaps is that these add to leakage current. De caps are placed as fillers. The closer they are to the flop’s sequential elements, the better it is.Decap cells are typically poly gate transistors where source and drain are connected to the ground rail, and the gate is connected to the power rail.
when there is an instantaneous switching activity the charge required moves from intrinsic and extrinsic local charge reservoirs as oppose to voltage sources. Extrinsic capacitances are decap cells placed in the design. Intrinsic capacitances are those present naturally in the circuit, such as the grid capacitance, the variable capacitance inside nearby logic, and the neighborhood loading capacitance exposed when the P or N channel are open.
One drawback of decap cells is that they are very leaky, so the more decap cells the more leakage. Another drawback, which many designers ignore, is the interaction of the decap cells with the package RLC network. Since the die is essentially a capacitor with very small R and L, and the package is a hug RL network, the more decap cells placed the more chance of tuning the circuit into its resonance frequency. That would be trouble, since both VDD and GND will be oscillating. I have seen designs fail because of this
Designers typically place decap cells near high activity clock buffers, but I recommend a decap optimization flow where tools study charge requirements at every moment in time and figure out how much decap to place at any node. This should be done while taking package models into account to ensure resonance frequency is not hit.
主要意思是不能让poly和OD周围太空,不对称,密度太低,因此通过加endcap(通常是FILLER2 ,FILLER1没有OD ,不行)来满足均匀的密度, 是的std cell 周围的环境一致,
一般来说对block level是 必须做的,因为在chip level来看必须是一致的密度,
welltap这个就是偏置nwell和psub , 适应7-track等小std cell, 一般为50~60um一个半径
来加,棋盘式加入, 这个不是40nm的独有, 早在180nm的时候就有了,
decap 就是去耦啊,特殊的filler cell, 可以降低动态电压降, 满足一定的电容值,
gate array类型的decap(比如tsmc的GDCAP)还可以起到eco cell的作用,
40nm就是多了个endcap, dfm更加重视些, 不能用FILLER1了
Placing the Well Tap Cells
Well taps are physical-only filler cells that are required by some technology libraries to limit
resistance between power or ground connections to wells of the substrate. Well-tap cells are
placed in a pre-placed status, so future placement commands do not move them.
The placer places the cells in accordance to the specified distances and automatically snaps
them to legal positions (which are the core sites).
Placing the End Cap Cells
These library cells do not have signal connectivity. They connect only to the power and ground rails once power rails are created in the design.
They also ensure that gaps do not occur between the well and implant layers.
This prevents DRC violations by satisfying well tie-off requirements for the core rows.
Each end of the core row, left and right, can have only one end cap cell specified. However, you
can specify a list of different end caps for inserting horizontal end cap lines, which terminate the
top and bottom boundaries of objects such as macros.
A core row can be fragmented (contains gaps), since rows do not intersect objects such as power
domains. For this, the tool places end cap cells on both ends of the unfragmented segment.
Decap cells:
cells are temporary capacitors added in the design between power and ground rails to counter functional failures due to dynamic IR drop.Dynamic I.R. drop happens at the active edge of the clock at which a high percentage of Sequential and Digital elements switch.Due to this simultaneous switching a high current is drawn from the power grid for a small duration.If the power source is far away from a flop the chances are that this flop can go into a metastable state due to IR Drop.To overcome this decaps are added. At an active edge of clock when the current requirement is high , these decaps discharge and provide boost to the power grid. One caveat in usage of decaps is that these add to leakage current. De caps are placed as fillers. The closer they are to the flop’s sequential elements, the better it is.Decap cells are typically poly gate transistors where source and drain are connected to the ground rail, and the gate is connected to the power rail.
when there is an instantaneous switching activity the charge required moves from intrinsic and extrinsic local charge reservoirs as oppose to voltage sources. Extrinsic capacitances are decap cells placed in the design. Intrinsic capacitances are those present naturally in the circuit, such as the grid capacitance, the variable capacitance inside nearby logic, and the neighborhood loading capacitance exposed when the P or N channel are open.
One drawback of decap cells is that they are very leaky, so the more decap cells the more leakage. Another drawback, which many designers ignore, is the interaction of the decap cells with the package RLC network. Since the die is essentially a capacitor with very small R and L, and the package is a hug RL network, the more decap cells placed the more chance of tuning the circuit into its resonance frequency. That would be trouble, since both VDD and GND will be oscillating. I have seen designs fail because of this
Designers typically place decap cells near high activity clock buffers, but I recommend a decap optimization flow where tools study charge requirements at every moment in time and figure out how much decap to place at any node. This should be done while taking package models into account to ensure resonance frequency is not hit.
Difference Between the route_zrt_eco and route_zrt_detail Commands
The
route_zrt_eco
command performs ECO routing. It first connects the open nets and then fixes the DRC violations. The options control which nets are connected and on which areas of the chip the DRC violations are fixed.
The
route_zrt_detail
command performs detail routing on a design. You run this command after running the route_zrt_track
command. By default, the route_zrt_detail
command analyzes the DRC violations in the entire design and then resolves those violations.
The key difference between the two commands is that you need to use the
route_zrt_eco
command whenever you modify one or more nets. Officially, the route_zrt_eco
command is used to perform incremental routing when you change the design, such as by inserting cells, upsizing cells, or downsizing cells. To fix DRC violations, you should use the route_zrt_detail -incremental
command rather than the route_zrt_eco
command.route_zrt_eco
通常是用在designer修改过电路之后,来perform incremental routing.
route_zrt_detail 通常用来修DRC violations;如 shorts, spacing, width, notch, gap, and end-of-line. 但如果是open net, 则要用
route_zrt_eco
来修2013年8月25日星期日
Extraction
概念:
Extract device parasitics to identify devices, including resistors, capacitors and inductors, that are not present in the design schematic.
Parasitics represent the non-ideal electrical characteristics introduced by the connectivity (metal and poly) layers in a physical layout.
工具:
You can extract device parasitics with the StarRC tool on the Galaxy Custom Designer platform.
The StarRC tool produces a parasitic view of the design.
Input:
2013年8月23日星期五
详细剖析智能手机基带/AP/射频配置,比较各家手机性能(转帖)
这里想谈谈我对手机配置选型的一些剖析和考虑,以及分析比较各品牌智能手机的优缺点。篇幅较长。很多人反映因此不一定能一口气读完。所以现在特意分成两部分。前面蓝色部分详细剖析手机各类芯片等硬件配置,为了区分用蓝色字体;后面部分主要是用琮色字体,分析比较各品牌手机特点。里面少量强调的内容用红色等其他颜色字体。请各位阅读,并提出意见供大家讨论^_^
(先说说我期望的硬件配置吧,简单的说以下8条: (欢迎大家对自己期望的芯片等配置也提出自己的看法,咱们一起讨论^_^)
1,高通的基带;
2,TI的AP;
3,Skyworks的射频;
4,三星的内存和屏幕;
5,Imagination/NVidia的GPU?(咱学无线通信的不懂图像处理及视频处理,GPU不太确定,是PowerVR-SGX还是ULP-Geforce哪家更好大家说说);
6,金属机身(轻薄起见可以适当配合塑料,但是因为手感在边框和后盖上网时手握着接触最多的位置必须要是金属);
7,最好有诺基亚的板级整机工艺和电磁兼容性能,以保证整机实际发挥出潜在的接收机信号灵敏度;
8,带MEMS陀螺仪,意法或者Invensense的皆可
才不在乎手机的牌子,管他诺基亚还是HTC,管他大米小米,只要做到了这几条,只要谁把无线性能(这第一重要)和应用性能做上去了,那咱们为此买单也就值了。手机手机,首先是一部电话,是能随时随地给人清晰,流畅的语音(甚至视频)交流体验的机器,而不是首先是MP4或者PSP游戏机,所以无线性能是第一位的,通话质量是第一位的(否则其他再好全都扯淡),然后才谈的上应用和娱乐性能。智能手机本身,窃以为其价值无外乎有三:1,通话质量(在以后LTE/LTE-A普及之后还会逐渐有要求视频质量);2,网络体验,包括随时随地上网,甚至包括恶劣多径下高速移动的时候也包括快速稳定的小区切换,这是手机和无线上网卡最大的不同;3,随时随地的本机或在线游戏和视频等娱乐的流畅体验。所有这3点全部与通信相关,而完全依赖无线性能的就占了2点,所以总的来说,相对于笔记本电脑/无线上网卡等便携产品,移动通信的性能才是手机最大的附加值所在。所以应该特别重视手机的无线性能。所以,基带/射频是最关键的,然后才是AP。那就先说说基带吧。
小弟买手机,一定要高通的基带芯片。高通的无线通信算法超级牛B,有着业界最高的性能。类似于Intel脱胎于仙童,脱胎于全球最早致力于将现代无线通信商用和产业化的Linkabit,由Irwin Jacobs和Andrew Viterbi等前辈创立的Qualcomm,曾经成功的发明了CDMA商用无线系统并从无到有的开创性的解决了一系列从理论模型建立到电路系统实现和无线系统网络部署的几乎所有关键工程难题,由此形成的庞大专利群,发展至今WCDMA/CDMA/TD-SCDMA(甚至LTE)通通绕不开高通的基本专利。顺便要说,我们华夏人在现代信息产业最大的机会和幸运,就是当年由于经营问题高通退出了无线系统产业。否则,华为中兴是否能在全球取得现在的成就,也许尚未可知。另外,GSM是发源于欧洲的,而UMTS系统的WCDMA标准则是欧洲为了绕开高通的部分CDMA关键专利的产物,所以有人也许会认为欧洲的英飞凌他们的GSM/WCDMA基带性能也许会更好,这应该也是苹果前几代和三星他们采用英飞凌的原因。其实高通不仅G/U基带也同样优秀,而且,我必须要说,在包括TDMA/CDMA/OFDM/MIMO所有领域的基带接收和抗干扰算法方面,高通,都有业界至深的积淀。高通的通信芯片不但具有卓越的性能,他与英飞凌等著名厂商的通信芯片相比更高的稳定性和可靠性,早已业界驰名。除了高通的基带,英飞凌,意法爱立信,博通,Marvell的都不想要,MTK,展讯,Mstar之类的山寨更是该哪凉快哪凉快去。
这里需要再对上面补充和澄清的是,高通之所以能蝉联多年芯片业拳王,并不是在于他的芯片设计水平比别人厉害,而是在于其无线通信算法的最高水准,所带给他家的通信芯片组,尤其是基带芯片,优秀的无线接收性能。为了用高通的基带,忍受一下高通的AP也勉强可以接受。当然最好是高通基带+TI的AP+Skyworks的射频+三星的内存和屏幕。可惜高通不让人用的这么舒服,一般他家的基带,总是和他自己半路出家的AP以及他收购的不怎么样的Adreno系列GPU,常常集成到CPU中一起捆绑卖的。你觉得亏也舍不得不买,毕竟人家的无线性能摆在那里。专门这样干的高通MSM系列CPU芯片,虽然其集成的AP不怎么样,GPU也马马虎虎,但因为集成的CPU芯片版本总成本更低,往往手机整机厂商在采用高通基带的时候更倾向采用高通的集成CPU。而高通的纯基带版MDM系列芯片,反倒采用的手机不是那么多,而且就算选用往往也是不得已而为之,只是因为功能需要而不是因为性能提升的需求,比如HTC需要支持LTE制式的ThunderBolt手机,所采用的MSM8655本身不支持LTE,不得不添加MDM9600;其实,往往也只有苹果这样追求各方面性能尽皆卓越的厂商,才会不仅采用更好的AP,同时为了提升性能专门选用高通真正精华的MDM系列基带芯片。
至于高通老是用A8的AP,只能说他们的研发成本太金贵了,各家全都普遍Cortex-A9架构了你就舍不得让你那让大家普遍不满的A8修改版升级快一点?还有那什么scorpion/krait改来改去干嘛?难道就不能对通信专注一点么?对此表示非常气愤,要不是他的通信模块,孙子才买他的CPU。
再说说AP吧。如果说基带及其整个接收机性能是任何手机的前提和根本,那么,移动设备的AP处理器,就是智能手机的灵魂。在移动AP领域,最具资质和最出类拔萃的,当属德州仪器TI了。TI是半导体产业的先驱,更是DSP领域当之无愧的霸主,他相对于DSP领域的所有竞争对手都具有压倒性优势。他在DSP领域,和仅次此于自己的ADI的差距,比PC的CPU领域中的Intel和AMD两家之间的差距要大得多。TI的C64/C64X+系列的DSP芯片及其硬核,在无线通信无线侧和手机侧的产品历史上,已经成为永远的经典。我们大家打电话的无线网络,以及很多人的手机,无时无刻不在享受着TI处理器强大的性能。TI能设计生产出如此卓越的DSP芯片,其处理器架构和设计的能力,用在移动嵌入式AP上,他能做到的处理器性能,功耗、面积等效率,几乎无人能缨其锋。在市场上同样芯片配置下,往往TI只需要更低的主频,就可以超越别家的性能。(用户当然不仅希望更高性能,也希望同样性能下更低主频)只是可惜,TI当初没有像高通那样充分预见到移动互联网时代的美妙前景,对移动嵌入式产品不够重视,对OMAP系列芯片一直只是作为一般意义上便携式芯片来做,在智能手机开始普及之前,一直没有做战略性的投入,甚至还出售了基带芯片业务(以前TI的基带也做得不错,是诺基亚最大的供货商之一,只是基带不具备DSP那样的压倒性优势)。而且,TI也一度有心出售OMAP产品线的业务。如果TI能预见到现在智能手机的一切,那么所有这些都不会发生,用户也能享受到集成了优秀的基带和最优秀的AP的CPU。但无论如何,TI至少在手机AP一直是最领先的。并且随着TI对智能手机日益重视所作出的更多投入,以TI在处理器设计的功底和造诣,TI的AP会发挥出相对于其他几家越来越大的优势。比如,日落西山的Motorola竟能生产出Defy这样深受用户欢迎的产品,站在背后的巨人,其实是--TI。(Defy依靠TI取得了稳定良好的应用性能,通信模块却不像TI的AP那么优秀,导致Defy的信号很不怎么样)。估计因为成本等原因,Defy和Milestone之后的手机,moto在挽回了些人气也赚到钱之后,偷工减料的老毛病复发,改用了NVidia的Tegra 2。当然之后,市场反应大不如前。所以,moto后续的一系列手机诸如Bionic等,还是只得重新选用--TI。又比如,三星虽然非常希望为自己代工的Nexus 3上自己的AP,可惜胳膊拗不过大腿,Google的眼睛毕竟也是雪亮的,仍然坚定的选择--TI。高通要想真正和TI的AP较一日之短长,还是等他的Krait架构的MSM8960上市再说吧,不过高通Krait架构下MSM8960/8974系列能否赶上类似的Cortex-A15架构下OMAP5系列的AP个人表示严重怀疑;而NVidia以前只能靠先上双核,现在也只能通过先上四核取得市场先机来弥补差距了。
GPU这块,由于我不是学图像处理或视频处理的,这一块我不大了解,关于GPU的内容不是很有把握,大家提点补充罢。移动GPU厂商都原本都是PC显卡巨头,或是被手机芯片商收购,或是看中智能手机GPU前景,这才进入移动GPU市场的。其中显然NVidia在桌面图形市场是最领先的,在桌面市场可以说基本上撂翻了包括Imagination在内的所有竞争对手,图形方面技术积累非常深厚,按理说应该完全可以在移动嵌入式GPU领域继承这一优势,但是,NVidia至今并未在手机中推出特别令人信服的性能功耗尽皆出色的GPU,所以手机上它能否继承传统优势有待继续检验(其实由于我实在不了解图像处理与视频处理的相关算法,及其优化的电路实现,不知道高性能的图像视频算法从桌面优化到资源、功耗严重受限的移动嵌入式处理器内,具体需要些什么技巧,难度到底如何。所以对于桌面图形老大NVidia在Imagination占据优势的移动图形市场将能否胜出,我们图形外行只能表示有待检验,但图像视频专业人士也许可以立刻对此判断。其实这就好比虽然爱立信无线至强,但让爱立信来做手机芯片,也必然做不过高通;反之亦然)。由于NVidia进入手机产品更晚,NVidia在兼容性方面不如PowerVR-SGX系列,但是应该图像和视频尤其3D性能更强。而且NVidia一直宣称其GPU在同样的晶体管数量下可以做出高出对手几倍的性能;而在同样性能下他们所能做到的功耗,业界无出其右。我对GPU这块不是很懂,不过人家既然敢说这个话,估计确实是有两刷子吧。事实上NVidia的GPU提供的游戏体验也确实是非常流畅的。市面上各家GPU产品,Imagination的PowerVR-SGX系列更强调像素填充率,关键由于苹果iPhone的巨大支持所以通用性更好(苹果用的是SGX,App Store的游戏大多是原生于iPhone平台的,大多针对SGX作了非常好的优化,而Android的游戏又大多移植自App Store),性能也非常出色,往往大多CPU选择集成SGX;高通/ATI的Adreno侧重于多边形生成率,更适合用在视频图像动态模型比较复杂的游戏中,像素填充率则比较低,所以在高像素分辨率的屏幕和色彩绚丽的游戏画面下会稍显吃力;同时ARM已经在GPU市场发力,他的多核Mali系列也开始在手机中推广了,性能虽强但但由于是后来者所以兼容性更低;NVidia的ULP-Geforce则是游戏与3D性能可谓一骑绝尘,同时能更多兼容PC移植过来的图像和视频格式(因为他本身就是PC显卡老大),所支持的帖图格式是最全面的,而且NVidia其丰富的专属游戏也是一个有力的优势。但是,NVidia和高通一个臭毛病:我GPU做的好,我就得另外整个AP一起卖钱捆绑给用户,好更多的从用户那里赚取利润。Tegra系列的CPU就是这种可恶念头下的产物。而且由于NVidia像高通一样想用自己的强项搭配自己弱项绑架用户,所以,NVidia的GPU,应该也不会和TI的AP在同一款手机里出现。当然,Tegra 2在性能/资源比、功耗、面积及成本上都显示出一定优势,尤其GPU以如此小的资源和面积所实现的性能也确实显示了NVidia的功力,但是太过于降成本阉割了neon解码硬核,GPU性能反倒最终不如其他几家。我想我们用户买产品,总不能盲目追求你产品的牌子吧,就算你设计GPU的能力很牛,但也不能一味的降成本啊,用户也不能为了你这个设计能力或你的牌子买单吧?起码你也得做好了才能让用户掏钱吧?其实站在用户的角度上,你高通基带牛B,你NVidia做GPU技术不错,ok,我希望为高通基带和(假如)真正做好了的Geforce买单,至于你高通和NVida两家的AP,你两家行行好,别仗着你们的长处拿你们不擅长的AP来绑架我们了,你们那些夹带私货的诸如Adreno/Tegra/高通AP等玩意,还是早点洗洗睡了吧。
其实无论是基带还是AP以及GPU(射频还是算了),通通集成到CPU中是最美妙的,这样不仅可以降低成本,最关键的是这样才能最大限度的克服移动产品的最大缺陷--才可以做出最低的功耗。奈何现今产业环境中,不管自己的好不好,谁都想集成自家的,这个SOC的钱大家都想挣,你说由谁来挣? 比如Qualcomm非得收购桌面图形市场的loser:ATI/Adreno,NVidia从未做过任何通信产品,非得收购icera(一家不是特别出名的基带芯片厂商)跑去做基带,他们各自再重新自己各弄一套AP,都准备捆绑起来卖给用户,这不是用户所希望看到的。尤其可恨的是高通一贯的基带绑定AP的这种流氓作风,不仅是为了更多从用户获得商业利润,也是为了扩张自己的AP业务,在手机芯片领域打击TI等竞争对手。TI他们单独的AP即使性能再好,也被这种商业手段所打击了(事实上也确实如此),我们用户也就很大程度上失去了用更好的AP产品的机会。有人也许会说,高通也是有MDM系列供厂商选用的呀,但问题是你知道MDM和MSM系列的定价差吗?只包含无线基带硬核的MDM比相应集成了该款基带+AP+GPU的MSM便宜不了多少,你看这性价比呀!这分明是高通在勾引手机厂商选用他的集成CPU,而不是仅仅选用高通真正精华的MDM系列基带芯片。其实,这种做法和微软当年携其桌面操作系统的垄断优势绑定IE打击网景的做法何其的相似!可惜可叹当时性能更强的浏览器Netscape就这样被微软扼杀于摇篮之中。现在微软的IE做的如何?幸好后来又新出了google等浏览器,使我免遭IE荼毒;不然我真的只好忍受IE这样绑定的劣质产品了。我想厂商之间怎么斗是他们之间的事情,但是我们用户只想用上好东西,不希望厂商把他们的意志,他们赚钱的贪婪欲望和所谓的抱负强加到我们身上,让我们用户买单,是吧?其实这方面,TI做的最爽快,我基带不是最好的,我就卖掉,让人家更擅长的人做,这样所有人会更加受益;Imagination Technologies的做法最值的鼓励,人家向来是把自己出色的PowerVR-SGX系列的硬核交出来,交给苹果也好三星也罢,由手机厂商来集成到CPU芯片中,人家就只赚硬核这个钱。这样对用户是最好的,也有利于厂商在自己擅长领域更加专注取得更大优势。所以,这是最有利于用户也是对产业发展最好的趋势:大家都把自己的硬核交出来:高通基带,德仪AP,NVidia的GPU,等等,就像人家Imagination做的一样,这样整机厂商选到了最好的器件,因为都集成到SOC中功耗也就下来了,这样用户用到了最好的产品,各家也专注一点,发挥自己强项搞自己擅长的,为业界也多做做贡献,不是皆大欢喜么?比如你说你高通跑去搞图像处理,这不是搞笑吗?你NVidia又跑去搞什么基带,你通信方面分明是一片空白的啊。也许有人觉得有点YY。这怎么可能,大家都想赚钱啊。其实你还真别说,真不止是Imagination一家是这么干的。打个比方,TI的DSP牛吧,但是,TI的DSP硬核,是要交给华为的。海思很多款无线ASIC芯片,内嵌TI的64X+的硬核。当然,华为付给TI的费用也不菲。但是华为的销量非常大,一下子就摊薄了。我觉得,这样的趋势,才是对业界的技术发展和用户利益最好的发展方向。呵呵,有点扯远了。
因为基带/AP/GPU等数字逻辑是倾向于一起作单芯片集成的所以前面特意放在一起进行说明,而手机的无线接收机的另一最核心的模块--射频及天线,也应该在这里说明一下了。首先必须说明,不是基带芯片性能强大,手机的信号和通话质量就一定会好的。至少必须要天线设计及前端射频电路灵敏度所带给基带芯片的输入信号信噪/信干比,超过基带芯片本身的解调门限,才可能充分发挥出基带芯片真正的性能。甚至射频性能不好的话可能还会严重影响发射机性能,最终降低对方听到你那边手机讲话的语音清晰度。比如,Sensation(G14)的射频性能以及天线整机电磁设计一定程度的失败,导致G14实际上并没能发挥出其基带芯片的强大性能。当然,利用降噪口接收的辅助语音信号采用更好的自适应降噪算法,以及用上更好的诸如Wolfson/TI等的语音解码芯片,会在射频/基带接收机信号质量的基础上再进一步提高通话质量。在手机射频芯片市场,Skywoks作为以擅长射频及其模拟器件闻名业界的射频厂商,他家的手机射频芯片等产品是性能最为强劲的,市场占有率超过RFMD/TRIQIUNT等其他所有各家,是众多手机厂商的首选。他家的LNA/双工器/耦合器/RF滤波器/RF功放/锁相环及VCO/声表等射频模拟器件的高性能指标,可以大大降低后面基带处理的压力。虽然高通不是专业的射频厂商,但是如果用高通基带的话,由于高通清楚自己准确的基带性能及其算法需求,他家的射频芯片虽说当然也不会做的比其基带需求的性能做的更高,但会完全满足自家基带芯片的接收及抗干扰算法的需求,所以,采用高通基带的话完全使用高通的整个通信芯片组也是没有问题的。这里需要指出,为了降低成本,射频有时也是可以和基带及其他数字模块集成到单芯片中的。但是,这样带来的数模间相互干扰会降低整个芯片的性能。但是,这种射频和基带等数字模块的单芯片全集成方案,由于其低成本和低端手机厂商作外围开发的便利性,在低端手机中得到了普遍采用。比如著名的MTK就是这种方案的代表。但是,主流的手机系统,不会采用这样的方案。倒是我们手机里面的GPS接收机,由于并不强调通话质量什么的,几乎都是基带/射频集成的,而且由于包含模拟射频而且与主CPU所需的接口较为简单,所以GPS一般专门另外采用一块单芯片,同时集成蓝牙/FM收音机等。顺便说一下,在GPS/蓝牙/FM集成芯片做的最好的,是手机芯片也很著名的通信芯片厂商博通。当然,高通也做的不错,我想无论他去做任何与无线接收机相关的东西都无可厚非,只要不要去做AP等应用芯片内核,让我们用不上真正好的AP/GPU就好了。至于天线设计,在HSPA演进之前一直都不是太大问题,而从HSPA+/LTE开始,由于加入了MIMO,需要双天线甚至多天线设计,各天线之间以及各天线射频通道之间的非相干性做的好不好,会严重影响支持MIMO检测及发射带来的性能,以至可能手机虽然显示HSPA+,实际上并没有对PA+稳定支持的。所以,很多厂商即使用了支持HSPA+的基带芯片,也不一定会在天线/射频进行支持。如G14虽然基带芯片MSM8260本身支持HSPA+,但G14通用版也并不支持PA+,而只在T-Mobile定制版中因为运营商需求才特别进行了支持。国内其他采用MSM8260芯片的手机厂商,也没有选择在天线/射频对HSPA+进行支持。总之,在3.75G~4G甚至之后的通信制式中,天线设计会在手机及无线系统中发挥越来越大的作用。射频和天线就到此打住吧。
至于这8条的其他器件,内存和屏幕我除了三星,限于了解也就只知道内存还有东芝、镁光和Elpida不错,屏幕还有夏普、LG、索尼这些品牌产品的值得选择,至于具体指标参数,由于我从未学过存储技术和显示技术,只有靠此中高人来为大家释疑了。至于陀螺仪嘛,最主要的是因为支持陀螺仪的游戏会带给我们超级棒的游戏体验(相信支持陀螺仪的游戏必然会越来越多) ,另外,陀螺仪在导航定位,拍摄防抖上面也能大显身手。注意手机中需要是MEMS陀螺仪,有些厂商一方面降成本一方面又宣传他们的哪款手机是可以依靠重力感应或磁场感应来大部分替代陀螺仪的功能,那都是厂商为了赚钱在作很大程度的选择性无视,以误导用户,其实他们这种说法是很局限的很有点忽悠人的。生产手机陀螺仪的厂家全球只有三家,除了意法、Invensense两家,这里需要特意宣传一下,还有咱们国内的深迪半导体^_^ 至此,智能手机的关键模块的芯片和器件选择可以到此收工了。下面再对做整机的各手机厂家及其产品再做个简单的比较吧。
因为基带/AP/GPU等数字逻辑是倾向于一起作单芯片集成的所以前面特意放在一起进行说明,而手机的无线接收机的另一最核心的模块--射频及天线,也应该在这里说明一下了。首先必须说明,不是基带芯片性能强大,手机的信号和通话质量就一定会好的。至少必须要天线设计及前端射频电路灵敏度所带给基带芯片的输入信号信噪/信干比,超过基带芯片本身的解调门限,才可能充分发挥出基带芯片真正的性能。甚至射频性能不好的话可能还会严重影响发射机性能,最终降低对方听到你那边手机讲话的语音清晰度。比如,Sensation(G14)的射频性能以及天线整机电磁设计一定程度的失败,导致G14实际上并没能发挥出其基带芯片的强大性能。当然,利用降噪口接收的辅助语音信号采用更好的自适应降噪算法,以及用上更好的诸如Wolfson/TI等的语音解码芯片,会在射频/基带接收机信号质量的基础上再进一步提高通话质量。在手机射频芯片市场,Skywoks作为以擅长射频及其模拟器件闻名业界的射频厂商,他家的手机射频芯片等产品是性能最为强劲的,市场占有率超过RFMD/TRIQIUNT等其他所有各家,是众多手机厂商的首选。他家的LNA/双工器/耦合器/RF滤波器/RF功放/锁相环及VCO/声表等射频模拟器件的高性能指标,可以大大降低后面基带处理的压力。虽然高通不是专业的射频厂商,但是如果用高通基带的话,由于高通清楚自己准确的基带性能及其算法需求,他家的射频芯片虽说当然也不会做的比其基带需求的性能做的更高,但会完全满足自家基带芯片的接收及抗干扰算法的需求,所以,采用高通基带的话完全使用高通的整个通信芯片组也是没有问题的。这里需要指出,为了降低成本,射频有时也是可以和基带及其他数字模块集成到单芯片中的。但是,这样带来的数模间相互干扰会降低整个芯片的性能。但是,这种射频和基带等数字模块的单芯片全集成方案,由于其低成本和低端手机厂商作外围开发的便利性,在低端手机中得到了普遍采用。比如著名的MTK就是这种方案的代表。但是,主流的手机系统,不会采用这样的方案。倒是我们手机里面的GPS接收机,由于并不强调通话质量什么的,几乎都是基带/射频集成的,而且由于包含模拟射频而且与主CPU所需的接口较为简单,所以GPS一般专门另外采用一块单芯片,同时集成蓝牙/FM收音机等。顺便说一下,在GPS/蓝牙/FM集成芯片做的最好的,是手机芯片也很著名的通信芯片厂商博通。当然,高通也做的不错,我想无论他去做任何与无线接收机相关的东西都无可厚非,只要不要去做AP等应用芯片内核,让我们用不上真正好的AP/GPU就好了。至于天线设计,在HSPA演进之前一直都不是太大问题,而从HSPA+/LTE开始,由于加入了MIMO,需要双天线甚至多天线设计,各天线之间以及各天线射频通道之间的非相干性做的好不好,会严重影响支持MIMO检测及发射带来的性能,以至可能手机虽然显示HSPA+,实际上并没有对PA+稳定支持的。所以,很多厂商即使用了支持HSPA+的基带芯片,也不一定会在天线/射频进行支持。如G14虽然基带芯片MSM8260本身支持HSPA+,但G14通用版也并不支持PA+,而只在T-Mobile定制版中因为运营商需求才特别进行了支持。国内其他采用MSM8260芯片的手机厂商,也没有选择在天线/射频对HSPA+进行支持。总之,在3.75G~4G甚至之后的通信制式中,天线设计会在手机及无线系统中发挥越来越大的作用。射频和天线就到此打住吧。
至于这8条的其他器件,内存和屏幕我除了三星,限于了解也就只知道内存还有东芝、镁光和Elpida不错,屏幕还有夏普、LG、索尼这些品牌产品的值得选择,至于具体指标参数,由于我从未学过存储技术和显示技术,只有靠此中高人来为大家释疑了。至于陀螺仪嘛,最主要的是因为支持陀螺仪的游戏会带给我们超级棒的游戏体验(相信支持陀螺仪的游戏必然会越来越多) ,另外,陀螺仪在导航定位,拍摄防抖上面也能大显身手。注意手机中需要是MEMS陀螺仪,有些厂商一方面降成本一方面又宣传他们的哪款手机是可以依靠重力感应或磁场感应来大部分替代陀螺仪的功能,那都是厂商为了赚钱在作很大程度的选择性无视,以误导用户,其实他们这种说法是很局限的很有点忽悠人的。生产手机陀螺仪的厂家全球只有三家,除了意法、Invensense两家,这里需要特意宣传一下,还有咱们国内的深迪半导体^_^ 至此,智能手机的关键模块的芯片和器件选择可以到此收工了。下面再对做整机的各手机厂家及其产品再做个简单的比较吧。
三星的AP设计能力还有待观察。让三星名声大噪的蜂鸟(其设计和苹果A4很类似),实际上是由已被苹果收购的美国IC设计公司Intrinsity所设计。这次Exynos4210的AP处理性能也做的不错,以其更高速和更大的两级缓存/DDR3及内部总线,发挥了三星最强的存储器优势,只是功耗和面积都没做下去。虽然靠加强芯片配置带来的性能提升并不能证明三星的AP设计能力,但是只要处理器性能强大运行流畅了,就会深受用户欢迎。i9100的基带是英飞凌的,我不喜欢。三星为了宣传自己,用全塑料外壳去PK带金属边框的上一代水果的超薄,重量和信号,投机取巧,胜之不武。为了号称全球最薄这个卖点,不注重用户体验,有几个用户喜欢全塑料胜过金属机身,不对此诟病的?虽然如此,三星的i9000/i9020/i9100等等Galaxy/Nexus系列手机的基带/射频/天线及其联合电磁设计,以及非常不错的降噪,确实都做出了很棒的信号,清晰的通话。如果三星也开始重视质感,不用塑料机身投机取巧,用金属机身一样做出这样棒的信号的话,那么照此趋势三星非常有希望在诺基亚衰落的智能机时代继承当年诺基亚老大信号第一的优势。而且在智能手机的时代,三星的半导体工业的优势确实无以伦比。三星很多时候好屏幕常常只供给自家用。好些用户就为了买块屏幕而买三星的机器,别的厂商眼馋也没招;其他一些器件也是如此。HTC难得上个1G的RAM,不然物料采购成本就会让自己觉得蛋疼;三星自家机器用自己生产的大的内存,甚至Class-10的大容量存储器,成本压力对于自身也非常轻松。三星以此大大加强了的自己产品对竞争对手的优势,以及对依赖器件采购的苹果等厂商的制约和话语权。虽然不喜欢韩国人,但是也感慨尹钟龙当年的深谋远虑,也不得不承认他们当年疯狂而执着的投入和付出现在算是终于取得了丰厚的回报。
抵制Motorola,做啥啥不行,虽然通信领域技术积累也算丰富,但是自身管理非常不善,做产品的能力实在太差了。历史上先做电视电视垮掉了,做CPU做的那么早结果越做越烂最后只勉强守住单片机,卫星原先做的倒是挺有气势但是很傻很天真,基站做到后来竟然做到了他们本土运营商想要支持都不敢买的地步,这也太夸张了吧。手机也越做越差,前段时间动不动就拿TI的CPU超频,当用户都是傻的哦?
HTC正在坚持不懈的持续改进中。这家Feature Phone时代的缺席者,纯粹依靠智能手机和掌上便携产品的代工起家的后来者,近年来在全球市场突飞猛进的业绩,有目共睹。HTC最令人欣赏的一点,就是一如既往的金属机身的风格。需知金属外壳是对信号屏蔽的,金属机身可是需要天线/射频/整机的联合电磁兼容设计的能力的及其性能作为支撑。肯为用户这项质感体验付出这类技术投入,至少也是挺有诚意的吧。和苹果之外的各大智能手机厂商如三星等相比,HTC的软件系统优化尤其是他家的UI,著名的Sense,确实做的可圈可点。但是HTC的做工还是要继续努力哦,Desire HD(G10)那个电路板啊,那么多飞线(虽然这不是硬伤,但电路板做工确实需要改进);Sensation(G14)电路板好多了,但是整机的组装工艺造成的屏幕进灰,电磁兼容性能造成的死亡之握,降噪能力也有限,虽然也有降噪口辅助接收语音做噪声自适应对消的运算,但是还是没有达到类似moto丽音这样的性能;外放和通话破音。。但是,很喜欢HTC那帮台湾人的拼劲。但毕竟他们的积累还不够。而且HTC自己很努力很积极,改进非常快,并且已经收购了一家做语音音响的公司Beats,至少接下来HTC出来的外放,破音之类的会解决了。相信他们如此苦心孤诣的经营,会得到我们越来越多的用户的认可。手机的自适应降噪也不是很复杂的技术,相信他们会很快赶上来的。。每晚每周末,新竹工业园,唯有HTC总部,灯火通明。。。支持宝岛的同胞吧。。。
至于诺基亚,他的电路主板的工艺和电磁特性,以及做工与整机质量,整机做出来的接收信号灵敏度,总的来说应该是各品牌最好的,虽然是简单的东西但是做到了极致。在Feature Phone时代,诺基亚手机简直就是超强信号,超级耐摔,超长使用寿命的代名词,相对当时来说使用也非常方便,所以那时一直是市场排名第一的最强者。但是诺基亚你也太贪心了,非要把软硬的利润全部通吃。你600MHz频率的机器一厢情愿的以为因为操作系统的不同只要和别人1GHz的机子速度差不多,就认为可以以1GHz机器的价格卖给用户没问题,也得让用户答应啊。你那个价格屏幕就那么一点点像素,你就能口口声声够用了够用了,你诺基亚说了就算的啊?你造来是卖给你诺基亚自己用的啊?还有,智能手机的时代毕竟无线性能之外应用的体验也是重要的,你做操作系统怎么弄的过Google?依靠芬兰就算加上欧洲就想在移动产品上压倒老美的软件工业基础,你堂吉诃德啊?Meego没有虚拟机所以现在速度应该更快,但是Google也不是吃素的,Android也会演进啊。诺基亚你不怕因为自己的劣势把自己的优势也一起拖垮了吗?
诺基亚非得自己做操作系统却无法使其在移动市场上取得优势,而在应用软件方面,诺基亚虽有继续称雄业界的雄心,但却没有Google或苹果那样的能力或手段支撑那样庞大和受用户欢迎的软件应用商店及应用软件群;所以,只好求助于同样处于移动市场困境中的软件巨头微软了。系统软件和应用软件能力缺乏,而Feature Phone时代的手机的无线通信核心模块的权杖早已转移到了高通少数几家手中,智能手机所必须的AP和内存芯片更加完全不被诺基亚掌握,剩下的最大优势,唯有整机和电磁性能的做工。甚至,他这个拿手好戏现在也有明显退步的迹象,N8的信号问题已引起了广大用户的普遍不满。智能手机时代如此全面劣势下,诺基亚还是坚决不向Android低头。诺基亚这家Feature Phone时代的王者,在智能手机时代,确实已经日渐成为明日黄花。
接着说说我们时尚一族的索尼爱立信吧。索尼爱立信顶着无线老大爱立信的鼎鼎大名,恐怕和爱立信的技术传统和元素早已没有多大瓜葛了,还是更多的继承了索尼的音乐娱乐风格吧,所以客观说索尼爱立信已经是彻头彻尾的日系手机了。崇尚技术底蕴厚重的爱立信,一直从骨子里瞧不起依靠模仿自己起家的小弟诺基亚,总觉得诺基亚投机取巧,可惜,爱立信的技术优势不一定能在手机上体现;而诺基亚虽然重视核心技术远不如爱立信,经营确实更加灵活,更适合面向需求不一的广大大众用户。爱立信的观点倒是和华为任正非所认为的"手机其实更多的是时尚产业而非技术产业,很大程度上和时装差不多就看各人喜好"的看法如出一辙。当然,在这样不同的理念下,两家命运大不相同,诺基亚手机长期排名第一,在无线系统产业却日显颓势;爱立信在极端注重核心技术的无线系统产业已经持续多年而且至今仍然保持全球冠军,可惜在手机这个细分的大众市场同时技术需求不如无线系统那么突出的行业,长期经营不善,最近连手机芯片业务也卖掉了,而手机整机设计生产早已剥离给了索尼。索尼把其闻名世界的Walkman,PSP等产品元素注入到索尼爱立信中,得到了很多时尚人士尤其是年轻人的青睐和追捧,在iPhone崛起之前一直是很多热爱音乐、游戏、摄影和视频的用户们的最爱。而且索尼爱立信的屏幕和显示技术也很有特色。这样,索尼爱立信基本上一直在手机市场上独树一帜,特色鲜明。
前面的分析总免不了多次提及苹果,这个手机行业的新贵,智能机时代当之无愧的标杆和旗帜,我想还是有必要稍微详细的说说吧。这家之前没有任何无线通信技术积累的计算机厂商之所以能在智能手机市场取得如此奇迹般的成就,我觉得归功于其产品模式的独到之处:简而言之就是以业界独一无二的对所有各方面性能的完美和极致的追求的产品策略,以及由此取得的市场认可与份额,换取从大众用户及芯片和器件厂商那里获得的超额利润。每一代苹果推出时的硬件配置和做工,以及关键的iOS系统的优化,使手机在应用和娱乐方面,包括游戏,视频和摄像等等,所达到的流畅的性能,App Store庞大的应用软件商店及其软件群,所构筑的产业生态链,所有这一切都已经成为了业界传奇。但是,前几代苹果最大的缺陷,就是信号的质量问题,这个手机本身最关键最根本的问题。但是,不得不说这8条苹果占的最全,我认为iPhone4完全占据八条中第2,3,4,5,6,8总共六条的优势,占据一半第7条的优势,不符合第1条的优势,算是只有1.5条不满足;iPhone4S/iPhone5会在原来基础上完全增加第1,7条的优势,前面所有八条全部满足。iPhone4S/iPhone5会是高通基带+A5的AP,要是A5的散热问题解决了,那这样黄金的组合该是怎样的惹人遐想啊。
iPhone4完全占了第2,3,4,5,6,8的优势(是用三星内存,而其屏幕用的是颜色几乎完全不失真的全视角IPS材质和Retina级别的像素密度,明显好过当时三星的,等于第4满足;按照苹果追求性能极致舍得下本钱的风格,自己专加强了AP的内核配置诸如一二级缓存和内部总线等,可以如此走极端是由iPhone的热销和利润保证的,TI设计能力再强也主要针对其他其他厂家供货的介于成本他是不敢这样做的,并且iOS专门针对苹果自家的AP做了优化,所以A4/A5不会差于TI相应的AP,等于第2条满足;至于第5条,虽然NVidia在桌面图形虽然强大无比,但是他在手机上的ULP-Geforce并没能证明比PowerVR-SGX性能更强大(对此大家再继续讨论),况且苹果为了追求性能极致专门大大加宽了SGX的GPU与AP之间的总线且性能提升显著,所以可以认为第5条算是满足,只是苹果不支持Adobe开放的flash辩称只坚持html5,其实不管技术上如何优化或者如何处理与Adobe的关系是苹果自己的事,至少现在这样确实给用户带来了不便;至于射频,陀螺仪,金属机身之类的,3,8是完全的满足,6也算满足);但是,iPhone4没有占第1条的优势,加上天线及电磁兼容设计导致这次信号门,所以苹果毫不犹豫换掉英飞凌,让iPhone4S/iPhone5支持第1条,算是填平了水果手机最后一块大的短板,这里需要强调,前几代苹果最大的软肋,就是iPhone的信号灵敏度,个人觉得信号好那苹果才是真做手机了);至于第7,iPhone4主板做的那么漂亮,几乎是艺术品;但是天线问题及整机的电磁兼容性能不好,弄出个信号门,算是满足一半吧。吃了这亏估计下一款会改进了。iPhone成本不见得多高(iPhone4不到190美元,约合1200人民币,iPhone4S/iPhone5据估计约270美元,约合1700人民币),但是价格卖的让人觉得这么坑爹,毕竟是有些道理的啊。
最后说说国产货吧,支持国产,但是至少也得支持咱们更加专业的华为中兴了。咱们支持国产的拳拳之心,也别打了水漂罢。至少在国内(请注意: 国内, 国外更加专业化)能把无线系统网络做好甚至享誉全球的厂商(基站比手机复杂的多得多得多),他们的手机相对非通信出身的厂商会做的更好。比如V880和U8800都还可以。至少这两家的很多产品(只说手机)是经过了全球包括欧美市场检验的。我觉得吧,大家都专业化一点,专注才能做到产业高端!你说你那些组装电脑的,生产MP4的,捣鼓家电的,研究杀毒软件的,都来凑这个热闹干嘛?
咱也爱国,但是咱也比较希望享受到工业文明应有的成果。咱再支持国货,至少也不能让魅族那样的山寨忽悠了吧。
dsp
DSP实际应该称为DSPs,即用于DSP处理的专用芯片。跟普通计算机的区别一方面是他是哈佛结构的,也就是数据和程序空间分开。(普通计算机是冯诺依曼结构)另一方面他有流水线结构,不过现在其他也有了,见贤思齐。再一方面他有专用的硬件算法电路,用以完成DSP运算,比如最基本的乘法累加。上过DSP的就知道,蝶形算法FFT什么的,拆成最基本单元就是乘法累加,把这部分加速了,整体性能就有非常大的提高。DSP对于流媒体的处理能力远远的优于通用CPU。所以你看现在手机CPU,至少语音部分都是用DSP的。
后来DSP概念也复杂化,各家都把一个控制核心整合到DSP里面,
比如现在的智能手机芯片。可以看一下高通或者TI的片,
基本是一个ARM核控制整体运算
一个DSP处理语音编解码
一个GPU负责图像运算
一个基带和天线处理模块负责通信
(基带和射频 RF(Radio Frenquency) 是手机两大模块,在手机通讯过程中负责了不同部分。基带一般负责数据处理和信号调制解调。射频RF负责信号的发送和接受。)
再加一些七七八八的东东比如GPS模块什么的。
后来DSP概念也复杂化,各家都把一个控制核心整合到DSP里面,
比如现在的智能手机芯片。可以看一下高通或者TI的片,
基本是一个ARM核控制整体运算
一个DSP处理语音编解码
一个GPU负责图像运算
一个基带和天线处理模块负责通信
(基带和射频 RF(Radio Frenquency) 是手机两大模块,在手机通讯过程中负责了不同部分。基带一般负责数据处理和信号调制解调。射频RF负责信号的发送和接受。)
再加一些七七八八的东东比如GPS模块什么的。
2013年8月21日星期三
GSM/GPRS/EDGE/CDMA/3G...名词解释
(Time division muitiple access)
(code division muitiple access)
频分多址(FDMA)是采用调频的多址技术。业务信道在不同的频段分配给不同的用户。如TACS系统、AMPS系统等。
时分多址(TDMA)是采用时分的多址技术。业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如GSM、DAMPS等。
CDMA(码分多址)是采用扩频的码分多址技术。所有用户在同一时间、同一频段上,根据不同的编码获得业务信道。
目前的数字移动通信网的主要多址方式是FDMA、TDMA系统(GSM,DAMPS)。在频谱效率上约是模拟系统的3倍,容量有限;在话音质量上13kbit/s编码也很难达到有线电话水平、FTDMA系统的业务综合能力较高,能进行数据和话音的综合,但终端接入速率有限(最高9.6kbit/s TDMA系统无软切换功能,因而容易掉话,影响服务质量z;TDMA系统的国际漫游协议还有待进一步的完善和开发。因而TDMA并不是现代蜂窝移动通信的最佳无线接入,而CDMA码分多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换、国际漫游等.
时分多址(TDMA)是采用时分的多址技术。业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如GSM、DAMPS等。
CDMA(码分多址)是采用扩频的码分多址技术。所有用户在同一时间、同一频段上,根据不同的编码获得业务信道。
目前的数字移动通信网的主要多址方式是FDMA、TDMA系统(GSM,DAMPS)。在频谱效率上约是模拟系统的3倍,容量有限;在话音质量上13kbit/s编码也很难达到有线电话水平、FTDMA系统的业务综合能力较高,能进行数据和话音的综合,但终端接入速率有限(最高9.6kbit/s TDMA系统无软切换功能,因而容易掉话,影响服务质量z;TDMA系统的国际漫游协议还有待进一步的完善和开发。因而TDMA并不是现代蜂窝移动通信的最佳无线接入,而CDMA码分多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换、国际漫游等.
GSM(全球移动通信:Global System For Mobile Communication)是1992年欧洲标准化委员会统一推出的标准,它采用数字通信技术、统一的网络标准,使通信质量得以保证,并可以开发出更多的新业务供用户使用。GSM移动通信网的传输速度为9.6K/s。目前,全球的GSM移动用户已经超过5亿,覆盖了1/12的人口,GSM技术在世界数字移动电话领域所占的比例已经超过70%。由于GSM相对模拟移动通讯技术是第二代移动通信技术,所以简称2G。目前,我国拥有8000万以上的GSM用户,成为世界第一大运营网络。
GSM规范定的频率范围,信产部可以授权运营商使用具体频段.完整地说,GSM使用的频率分GSM 900和DCS 1800M、GSM 1900三大频段(中国大陆没有GSM 1900)
GSM 900的频率范围:890-915 935-960MHz 共25M带宽
DCS 1800的频率范围: 1710~1785MHz 1805~1880MHz 共75M带宽
目前,
移动:890-909 935-954MHz 19M带宽
1710~1725MHz 1805~1820MHz 15M带宽
注:若是EGSM:885-890 930-935MHz
联通:909-915 954-960MHz 6M带宽
1745~1755MHz 1840~1850MHz 10M带宽
GSM 900的频率范围:890-915 935-960MHz 共25M带宽
DCS 1800的频率范围: 1710~1785MHz 1805~1880MHz 共75M带宽
目前,
移动:890-909 935-954MHz 19M带宽
1710~1725MHz 1805~1820MHz 15M带宽
注:若是EGSM:885-890 930-935MHz
联通:909-915 954-960MHz 6M带宽
1745~1755MHz 1840~1850MHz 10M带宽
GPRS是Gerneral Packer Radio Service的英文缩写,中文译为通用无线分组业务,它是利用“分封交换”(Packet-Switched)的概念所发展出的一套无线传输方式。它经常被描述成“2.5G”,也就是说这项技术位于第二代(2G)和第三代(3G)移动通讯技术之间。它通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道,提供中速的数据传递。GPRS突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式,只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换,这种改造的投入相对来说并不大,但得到的用户数据速率却相当可观。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。从技术上来说,声音的传送(即通话)继续使用GSM,而数据的传送便可使用GPRS,这样的话,就把移动电话的应用提升到一个更高的层次。而且发展GPRS技术也十分“经济”,因为只须沿用现有的GSM网络来发展即可。相对于GSM的9.6kbps的访问速度而言,GPRS拥有171.2kbps的访问速度;在连接建立时间方面,GSM需要10-30秒,而GPRS只需要极短的时间就可以访问到相关请求;而对于费用而言,GSM是按连接时间计费的,而GPRS只需要按数据流量计费;GPRS对于网络资源的利用率而相对远远高于GSM。
EDGE是英文Enhanced Data Rate for GSM Evolution 的缩写,即增强型数据速率GSM演进技术。EDGE是一种从GSM到3G的过渡技术,它主要是在GSM系统中采用了一种新的调制方法,即最先进的多时隙操 作和8PSK调制技术。由于8PSK可将现有GSM网络采用的GMSK调制技术的信号空间从2扩展到8,从而使每个符号所包含的信息是原来的4倍.它经常被描述成“2.75G”.性能优于GPRS.
CDMA是码分多址的英文缩写(code division muitiple access),它是在数字技术的分支--扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。cdma技术的原理是基于扩频技术,即将需送的具有一定信号带宽信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的速伪随机码行调制,使原数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码,与接收的带宽信号作相关处理,把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即扩,以实现信息通信。
1G(first generation)表示第一代移动通讯技术。如现在以淘汰的模拟移动网。
2G(second generation)表示第二代移动通讯技术。代表为GSM。以数字语音传输技术为核心。
2.5G是基于2G与3G之间的过渡类型。代表为GPRS。比2G在速度、带宽上有所提高。可使现有GSM网络轻易地实现与高速数据分组的简便接入。
3G(third generation)表示第三代移动通讯技术。面向高速、宽带数据传输。国际电信联盟(ITU)称其为IMT-2000(International Mobile Telecom-munication)。最高可提供2Mbp/s的数据传输速率。主流技术为CDMA技术代表有WCDMA(欧,日)、CDMA2000(美)和TD-SCDMA(中)。
2G(second generation)表示第二代移动通讯技术。代表为GSM。以数字语音传输技术为核心。
2.5G是基于2G与3G之间的过渡类型。代表为GPRS。比2G在速度、带宽上有所提高。可使现有GSM网络轻易地实现与高速数据分组的简便接入。
3G(third generation)表示第三代移动通讯技术。面向高速、宽带数据传输。国际电信联盟(ITU)称其为IMT-2000(International Mobile Telecom-munication)。最高可提供2Mbp/s的数据传输速率。主流技术为CDMA技术代表有WCDMA(欧,日)、CDMA2000(美)和TD-SCDMA(中)。
目前中国移动获取的TD-SCDMA频段为2010~2025MHZ,只有15M带宽,可划分TD频点为共9个,其中室外为6个频点,室内为3个.
td-scdma(time-division synchronous code division multiple access):td-scdma是由我国信息产业部电信科学技术研究院提出,与德国西门子公司联合开发。主要技术特点:同步码分多址技术,智能天线技术和软件无线技术。它采用tdd双工模式,载波带宽为1.6mhz。tdd是一种优越的双工模式,因为在第三代移动通信中,需要大约400mhz的频谱资源,在3ghz以下是很难实现的。而tdd则能使用各种频率资源,不需要成对的频率,能节省未来紧张的频率资源,而且设备成本相对比较低,比fdd系统低20%--50%,特别对上下行不对称,不同传输速率的数据业务来说tdd更能显示出其优越性。也许这也是它能成为三种标准之一的重要原因。另外,td-scdma独特的智能天线技术,能大大提高系统的容量,特别对cdma系统的容量能增加50%,而且降低了基站的发射功率,减少了干扰。td-scdma软件无线技术能利用软件修改硬件,在设计、测试方面非常方便,不同系统间的兼容性也易与实现。当然td-scdma也存在一些缺陷,它在技术的成熟性方面比另外两种技术要欠缺一等。因此,信息产业部也广纳合作伙伴一起完善它。另外它在抗快衰落和终端用户的移动速度方面也有一定缺陷。
wcdma(wideband code division multiple access ):wcdma源于欧洲和日本几种技术的融合。wcdma采用直扩(mc)模式,载波带宽为5mhz,数据传送可达到每秒2mbit(室内)及384kbps(移动空间)。它采用mc fdd双工模式,与gsm网络有良好的兼容性和互操作性。作为一项新技术,它在技术成熟性方面不及cdma2000,但其优势在于gsm的广泛采用能为其升级带来方便。因此,近段时间也倍受各大厂商的青睐。wcdma采用最新的异步传输模式(atm)微信元传输协议,能够允许在一条线路上传送更多的语音呼叫,呼叫数由现在的30个提高到300个,在人口密集的地区线路将不在容易堵塞。
另外,wcdma还采用了自适应天线和微小区技术,大大地提高了系统的容量。
cdma2000(code division multiple access2000):cdma2000是由美国高通(qualcomm)公司提出。它采用多载波(ds)方式,载波带宽为1.25mhz。cdma2000共分为两个阶段:第一阶段将提供每秒144kbit/s的数据传送率,而当数据速度加快到每秒2mbit/s传送时,便是第二阶段。到时,和wcdma一样支持移动多媒体服务,是cdma发展3g的最终目标。cdma2000和wcdma在原理上没有本质的区别,都起源于cdma(is-95)系统技术。但cdma2000做到了对cdma(is-95)系统的完全兼容,为技术的延续性带来了明显的好处:成熟性和可靠性比较有保障,同时也使cdma2000成为从第二代向第三代移动通信过渡最平滑的选择。但是cdma2000的多载传输方式比起wcdma的直扩模式相比,对频率资源有极大的浪费,而且它所处的频段与imt-2000规定的频段也产生了矛盾。
厂商动态
td-scdma:德国西门子公司算是与电信科学研究院(catt)合作的老战友了。也许是西门子看中了中国这块巨大的市场,98年还是wcdma的支持者,catt一提出td-scdma,西门子便与之达成了合作协议,他为td-scdma的发展有着巨大的促进作用。当然国内的大唐电信也为之作出了很大的贡献。今年8月15日,大唐电信、中国移动、中国联通、摩托罗拉、华为在北京联合发起召开td-scdma联盟大会,中国移动通信业界受到广泛的邀请。随着td-scdma技术的不断成熟与完善,摩托罗拉等各大公司也表示愿意支持td-scdma。
wcdma:wcdma有着许多大厂商的支持,爱立信就是其中的积极倡导者。另外,芬兰的诺基亚,日本的nec、hitachi、松下,fujisu也积极投入其研制和开发之中,爱立信更是在十多个国家建立了试验系统。日本第一大移动运营商ntt docomo已初步定于2001年开始部署wcdma系统。半导体厂商adi、飞利浦等已推出了支持wcdma的芯片。
cdma2000:cdma2000的支持者没有wcdma那么多,高通公司可谓独当一面。当然,还是有北美一些公司在支持,比如:nortel网络公司、lucent公司。另外,韩国的三星也在联合开发。美国最大的cdma网络运营商sprintpcs也愿意与之合作。
wcdma(wideband code division multiple access ):wcdma源于欧洲和日本几种技术的融合。wcdma采用直扩(mc)模式,载波带宽为5mhz,数据传送可达到每秒2mbit(室内)及384kbps(移动空间)。它采用mc fdd双工模式,与gsm网络有良好的兼容性和互操作性。作为一项新技术,它在技术成熟性方面不及cdma2000,但其优势在于gsm的广泛采用能为其升级带来方便。因此,近段时间也倍受各大厂商的青睐。wcdma采用最新的异步传输模式(atm)微信元传输协议,能够允许在一条线路上传送更多的语音呼叫,呼叫数由现在的30个提高到300个,在人口密集的地区线路将不在容易堵塞。
另外,wcdma还采用了自适应天线和微小区技术,大大地提高了系统的容量。
cdma2000(code division multiple access2000):cdma2000是由美国高通(qualcomm)公司提出。它采用多载波(ds)方式,载波带宽为1.25mhz。cdma2000共分为两个阶段:第一阶段将提供每秒144kbit/s的数据传送率,而当数据速度加快到每秒2mbit/s传送时,便是第二阶段。到时,和wcdma一样支持移动多媒体服务,是cdma发展3g的最终目标。cdma2000和wcdma在原理上没有本质的区别,都起源于cdma(is-95)系统技术。但cdma2000做到了对cdma(is-95)系统的完全兼容,为技术的延续性带来了明显的好处:成熟性和可靠性比较有保障,同时也使cdma2000成为从第二代向第三代移动通信过渡最平滑的选择。但是cdma2000的多载传输方式比起wcdma的直扩模式相比,对频率资源有极大的浪费,而且它所处的频段与imt-2000规定的频段也产生了矛盾。
厂商动态
td-scdma:德国西门子公司算是与电信科学研究院(catt)合作的老战友了。也许是西门子看中了中国这块巨大的市场,98年还是wcdma的支持者,catt一提出td-scdma,西门子便与之达成了合作协议,他为td-scdma的发展有着巨大的促进作用。当然国内的大唐电信也为之作出了很大的贡献。今年8月15日,大唐电信、中国移动、中国联通、摩托罗拉、华为在北京联合发起召开td-scdma联盟大会,中国移动通信业界受到广泛的邀请。随着td-scdma技术的不断成熟与完善,摩托罗拉等各大公司也表示愿意支持td-scdma。
wcdma:wcdma有着许多大厂商的支持,爱立信就是其中的积极倡导者。另外,芬兰的诺基亚,日本的nec、hitachi、松下,fujisu也积极投入其研制和开发之中,爱立信更是在十多个国家建立了试验系统。日本第一大移动运营商ntt docomo已初步定于2001年开始部署wcdma系统。半导体厂商adi、飞利浦等已推出了支持wcdma的芯片。
cdma2000:cdma2000的支持者没有wcdma那么多,高通公司可谓独当一面。当然,还是有北美一些公司在支持,比如:nortel网络公司、lucent公司。另外,韩国的三星也在联合开发。美国最大的cdma网络运营商sprintpcs也愿意与之合作。
HSDPA(高速下行分组接入,High Speed Downlink Packages Access)技术是实现提高WCDMA网络高速下行数据传输速率最为重要的技术,是3GPP在R5协议中为了满足上下行数据业务不对称的需求提出来的,它可以在不改变已经建设的WCDMA系统网络结构的基础上,大大提高用户下行数据业务速率(理论最大值可达14.4Mbps),该技术是WCDMA网络建设中提高下行容量和数据业务速率的一种重要技术。
EVDO(EV-DO)实际上是三个单词的缩写:Evolution(演进)、 Data Only(后来又改为Data Optimized)。
其全称为:CDMA2000 1xEV-DO,是CDMA2000 1x演进(3G)的一条路径的一个阶段。这一路径有两个发展阶段,第一阶段叫1xEV-DO,即“Data Only”,它可以使运营商利用一个与IS-95或CDMA2000相同频宽的CDMA载频就可实现高达2.4Mbps的前向数据传输速率,目前已被国际电联ITU接纳为国际3G标准, 并已具备商用化条件。第二阶段叫1xEV-DV。1xEV-DV意为“Data and Voice”,它可以在一个CDMA载频上同时支持话音和数据。2001年10月 3GPP2决定以朗讯、高通等公司为主提出的L3NQS标准为框架,同时吸收摩托罗拉、诺基亚等提出的1xTREME标准的部分特点,来制定1xEV-DV标准。2002年6月,该标准最终确定下来,其可提供6Mbps甚至更高的数据传输速率。
目前,移动无线技术的演进路径主要有三条:一是WCDMA和TD-SCDMA,均从HSDPA演进至HSDPA+,进而到LTE;二是CDMA2000沿着EV-DO Rev.0/Rev.A/Rev.B,最终到UMB;三是802.16m的WiMAX路线。这其中LTE拥有最多的支持者,WiMAX次之。
3GPP长期演进(LTE: Long Term Evolution)项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目,这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。3GPP LTE项目的主要性能目标包括:在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率;改善小区边缘用户的性能;提高小区容量;降低系统延迟,用户平面内部单向传输时延低于5ms,控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms,从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms;支持100Km半径的小区覆盖;能够为350Km/h高速移动用户提供>100kbps的接入服务;支持成对或非成对频谱,并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。
手机AP和BP
大多数的手机都含有两个处理器:
1.操作系统, 用户界面和应用程序都在Application Processor(AP)上执行, AP一般采用ARM芯片的CPU。
2. 手机射频通讯控制软件,则运行在另一个分开的CPU上,这个CPU称为Baseband Processor(BP)。
1.操作系统, 用户界面和应用程序都在Application Processor(AP)上执行, AP一般采用ARM芯片的CPU。
2. 手机射频通讯控制软件,则运行在另一个分开的CPU上,这个CPU称为Baseband Processor(BP)。
把射频功能放在BP上执行的主要原因是:射频控制函数(信号调制、编码、射频位移等)都是高度时间相关的。最好的办法就是把这些函数放在一个主CPU上执行,并且这个主CPU是运行实时操作系统的。
另外一个使用BP的好处是一旦它被设计和认证为好了的,不管你采用的操作系统和应用软件怎么变化,它都可以正确的执行功能(它的通讯功能)。另外,操作系统和驱动的bug也不会导致设备发送灾难性的数据到移动网络中。(FCC要求的)
由于AP和BP是分开的设备,手机设计者可以更加自由的设计用户界面和应用软件。
另外一个使用BP的好处是一旦它被设计和认证为好了的,不管你采用的操作系统和应用软件怎么变化,它都可以正确的执行功能(它的通讯功能)。另外,操作系统和驱动的bug也不会导致设备发送灾难性的数据到移动网络中。(FCC要求的)
由于AP和BP是分开的设备,手机设计者可以更加自由的设计用户界面和应用软件。
2)手机开发商,比如摩托罗拉,会将开发的手机软件包分为AP和BP两部分, 运行在Application Processor(AP)的软件包称为AP包,包括操作系统、用户界面和应用程序等; 与Baseband Processor(BP)相关的软件包称为BP包, 包括baseband modem的通信控制软件等. 相应地, 所谓的刷新手机AP和BP文件即是将这两个软件包更新到手机上. 为方便刷机, 也有将AP,BP文件和flex文件(手机的参数配置文件)作在一起的一体包.
高通的优势一贯在于Baseband,CDMA的专利基本上都是高通的,两三年前看到一张表格,在Baseband方面它已经是老大,而且其一半的营收已经足以当上老大,另外一半的营收来自于专利权许可收入。
移动互联网时代,不只是靠AP,还要Baseband,而且高通的Baseband又是(差不多)最好的。移动互联网时代,卖的不是单个片子,更是套片,最好连Firmware都有(联发科)。
高通的崛起重要的还是Baseband作基础。今年全球的趋势都是LTE,现在在市场上卖的最先进的LTE解决方案,只有高通一家。
移动领域纯粹U没意义,移动领域拼的是SOC整合降低成本,高通牛在手拿通讯专利,又卖U和基带,说白了就是这个领域很多规则是高通制定,所以很多环节要给高通付费,这样高通SOC自然好卖也在情理之中,拿着专利大棒卖产品,也是一贯INTEL在PC领域的态度,但是还有需要注意的一点,实际上移动领域利润率非常低,远远低于INTEL在PC硬件领域的获利,高通抛开专利收入,实际上U上也不是暴利,你其实仔细看,若INTEL开始玩移动市场,暗自布局多时,收英飞凌基带,收GPS,都是为了储备技术,为了以后SOC做准备
高通的优势一贯在于Baseband,CDMA的专利基本上都是高通的,两三年前看到一张表格,在Baseband方面它已经是老大,而且其一半的营收已经足以当上老大,另外一半的营收来自于专利权许可收入。
移动互联网时代,不只是靠AP,还要Baseband,而且高通的Baseband又是(差不多)最好的。移动互联网时代,卖的不是单个片子,更是套片,最好连Firmware都有(联发科)。
高通的崛起重要的还是Baseband作基础。今年全球的趋势都是LTE,现在在市场上卖的最先进的LTE解决方案,只有高通一家。
移动领域纯粹U没意义,移动领域拼的是SOC整合降低成本,高通牛在手拿通讯专利,又卖U和基带,说白了就是这个领域很多规则是高通制定,所以很多环节要给高通付费,这样高通SOC自然好卖也在情理之中,拿着专利大棒卖产品,也是一贯INTEL在PC领域的态度,但是还有需要注意的一点,实际上移动领域利润率非常低,远远低于INTEL在PC硬件领域的获利,高通抛开专利收入,实际上U上也不是暴利,你其实仔细看,若INTEL开始玩移动市场,暗自布局多时,收英飞凌基带,收GPS,都是为了储备技术,为了以后SOC做准备
VIM 编辑技巧
http://hi.baidu.com/yanyulou/item/d0ccf59b87cdacdd1f427134
Basic:
:e filename #Open filename for edition
:r filename #读入一个文件内容,并写入到当前编辑器中
:w newfilename #将该编辑器中的内容写入到一个新文件中
vim 批量替换
%s/source_pattern/target_pattern/g
替换每一行所有的source_pattern为target_pattern
%s/source_pattern/target_pattern/
替换每一行的第一个的source_pattern为target_pattern
n,$s/source_pattern/target_pattern/g
替换从第n行开始到最后一行的所有source_pattern为target_pattern
Basic:
:e filename #Open filename for edition
:r filename #读入一个文件内容,并写入到当前编辑器中
:w newfilename #将该编辑器中的内容写入到一个新文件中
%s/source_pattern/target_pattern/g
替换每一行所有的source_pattern为target_pattern
%s/source_pattern/target_pattern/
替换每一行的第一个的source_pattern为target_pattern
n,$s/source_pattern/target_pattern/g
替换从第n行开始到最后一行的所有source_pattern为target_pattern
n,$s/source_pattern/target_pattern
替换从第n行开始到最后一行中每一行的第一个source_pattern为target_pattern
替换从第n行开始到最后一行中每一行的第一个source_pattern为target_pattern
s/source_pattern/target_pattern/g
s/source_pattern/target_pattern
替换当前行的所有/第一个source_pattern为target_pattern
批量数字操作
%s/\d\+/\=submatch(0)+1/
对每一行的第一个数字加一
:for i range(1,5)|put ='string '.i.|endfor
结果:
string 1
批量数字操作
%s/\d\+/\=submatch(0)+1/
对每一行的第一个数字加一
:for i range(1,5)|put ='string '.i.|endfor
结果:
string 1
string 2
string 3
string 4
string 5
string 3
string 4
string 5
2013年8月20日星期二
SVRF: Standard Verification Rule Format
SVDB: Standard Verification Dtabase (LVS results)
Completed layout is not necessarily “completely” complete. You may choose to verify a design when only part of it is complete. Calibre provides methods to verify partially completed layouts.
Input:
Layout ( GDSII)
Logic (Verilog)
Rule file (SVRF ASCII text file
Output:
DRC result (drc.out)
Report (drc.rep.extrpt)
Log (drc.log)
Rule file:
♦ Provides run specifications (data file names, etc.)
♦ Defines layers (Allow you to assign names to layers, making troubleshooting easier)
♦ Generates derived layers
♦ Defines design RuleChecks
♦ Defines devices
♦ Defines/extracts connectivity
♦ Drives Layout vs. Schematic comparisons
(using device recognition)
♦ Drives Parasitic Extraction (not covered in this class)
♦ Drives OPC/ORC (not covered in this class)
Rule file types:
Golden rule file (from factory)
Control rule file for site/run
User rule file for managing result
Calibre "merges" all rule files into a single file at run time
(the .rule file has many: INCLUDE xxxx.rule )
Typical DRC Rules
天线效应的原理及消除
IC芯片中金属线或者多晶硅(polysilicon)等导体,就象是一根根天线,当有游离的电荷时,这些“天线”便会将它们收集起来,天线越长,收集的电荷也就越多,当电荷足够多时,就会放电。
IC现代工艺中经常使用的一种方法是离子刻蚀(plasma etching),这种方法就是将物质高度电离并保持一定的能量,然后将这种物质刻蚀在晶圆上,从而形成某一层。理论上,打入晶圆的离子总的对外电性应该是呈现中性的,也就是说正离子和负离子是成对出现,但在实际中,打入晶圆的离子并不成对,这样,就产生了游离电荷。另外,离子注入(ion implanting)也可能导致电荷的聚集。可见,这种由工艺带来的影响我们是无法彻底消除的,但是,这种影响却是可以尽量减小的。
在CMOS工艺中,P型衬底是要接地的,如果这些收集了电荷的导体和衬底间有电气通路的话,那么这些电荷就会跑到衬底上去,将不会造成什么影响;如果这条通路不存在,这些电荷还是要放掉的,那么,在哪放电就会对哪里造成不可挽回的后果,一般来讲,最容易遭到伤害的地方就是栅氧化层。
通常情况下,我们用“天线比率”(“antenna ratio”)来衡量一颗芯片能发生天线效应的几率。“天线比率”的定义是:构成所谓“天线”的导体(一般是金属)的面积与所相连的栅氧化层面积的比率。随着工艺技术的发展,栅的尺寸越来越小,金属的层数越来越多,发生天线效应的可能性就越大,所以,在0.4um/DMSP/TMSP以上工艺,我们一般不大会考虑天线效应。而采用0.4um以下的工艺就不得不考虑这个问题了。
可通过插入二极管(NAC Diode)的方法来解决天线效应,这样当金属收集到电荷以后就通过二极管来放电,避免了对栅极的击穿。
注: DMSP——Double Metal Single Poly
TMSP——Three Metal Single Poly
IC现代工艺中经常使用的一种方法是离子刻蚀(plasma etching),这种方法就是将物质高度电离并保持一定的能量,然后将这种物质刻蚀在晶圆上,从而形成某一层。理论上,打入晶圆的离子总的对外电性应该是呈现中性的,也就是说正离子和负离子是成对出现,但在实际中,打入晶圆的离子并不成对,这样,就产生了游离电荷。另外,离子注入(ion implanting)也可能导致电荷的聚集。可见,这种由工艺带来的影响我们是无法彻底消除的,但是,这种影响却是可以尽量减小的。
在CMOS工艺中,P型衬底是要接地的,如果这些收集了电荷的导体和衬底间有电气通路的话,那么这些电荷就会跑到衬底上去,将不会造成什么影响;如果这条通路不存在,这些电荷还是要放掉的,那么,在哪放电就会对哪里造成不可挽回的后果,一般来讲,最容易遭到伤害的地方就是栅氧化层。
通常情况下,我们用“天线比率”(“antenna ratio”)来衡量一颗芯片能发生天线效应的几率。“天线比率”的定义是:构成所谓“天线”的导体(一般是金属)的面积与所相连的栅氧化层面积的比率。随着工艺技术的发展,栅的尺寸越来越小,金属的层数越来越多,发生天线效应的可能性就越大,所以,在0.4um/DMSP/TMSP以上工艺,我们一般不大会考虑天线效应。而采用0.4um以下的工艺就不得不考虑这个问题了。
可通过插入二极管(NAC Diode)的方法来解决天线效应,这样当金属收集到电荷以后就通过二极管来放电,避免了对栅极的击穿。
注: DMSP——Double Metal Single Poly
TMSP——Three Metal Single Poly
假设一个小尺寸MOS管的栅极与具有很大面积的第一层金属连线接在一起,在刻蚀第一层金属时,这片金属就像一根“天线”,收集离子,使其电位升高。因此,在制造工艺中这个MOS管的栅电压可增大到使栅氧化层击穿,而这个击穿是不能恢复的。任何与栅极连接的大片的导电材料,包括多晶硅本身,都可能产生天线效应。因此,亚微米CMOS工艺通常限制了这种几何图形的总面积,从而将栅氧化层被破坏的可能性减到了最小。如果必须要使用大面积的几何图形,就必须如图所示的那样,断开第一层金属。这样,当刻蚀第一层金属时,大部分面积就没有与栅极连接。(《模拟CMOS集成电路设计》拉扎维)
天线效应
什么是天线效应
在芯片生产过程中,暴露的金属线或者多晶硅(polysilicon)等导体,就象是一根根天线,会收集电荷(如等离子刻蚀产生的带电粒子)导致电位升高。天线越长,收集的电荷也就越多,电压就越高。若这片导体碰巧只接了MOS 的栅,那么高电压就可能把薄栅氧化层击穿,使电路失效,这种现象我们称之为“天线效应”。随着工艺技术的发展,栅的尺寸越来越小,金属的层数越来越多,发生天线效应的可能性就越大。
天线效应的产生机理
在深亚微米集成电路加工工艺中,经常使用了一种基于等离子技术的离子刻蚀工艺(plasma etching)。此种技术适应随着尺寸不断缩小,掩模刻蚀分辨率不断提高的要求。但在蚀刻过程中,会产生游离电荷,当刻蚀导体(金属或多晶硅)的时候,裸露的导体表面就会收集游离电荷。所积累的电荷多少与其暴露在等离子束下的导体面积成正比。如果积累了电荷的导体直接连接到器件的栅极上,就会在多晶硅栅下的薄氧化层形成F-N 隧穿电流泄放电荷,当积累的电荷超过一定数量时,这种F-N 电流会损伤栅氧化层,从而使器件甚至整个芯片的可靠性和寿命严重的降低。在F-N 泄放电流作用下,面积比较大的栅得到的损伤较小。因此,天线效应(Process Antenna Effect,PAE),又称之为“等离子导致栅氧损伤(plasma induced gate oxide damage,PID)”。
天线效应的消除方法
1) 跳线法。又分为“向上跳线”和“向下跳线”两种方式,如图2(b)所示。跳线即断开存在天线效应的金属层,通过通孔连接到其它层(向上跳线法接到天线层的上一层,向下跳线法接到下一层),最后再回到当前层。这种方法通过改变金属布线的层次来解决天线效应,但是同时增加了通孔,由于通孔的电阻很大,会直接影响到芯片的时序和串扰问题,所以在使用此方法时要严格控制布线层次变化和通孔的数量。
什么是天线效应
在芯片生产过程中,暴露的金属线或者多晶硅(polysilicon)等导体,就象是一根根天线,会收集电荷(如等离子刻蚀产生的带电粒子)导致电位升高。天线越长,收集的电荷也就越多,电压就越高。若这片导体碰巧只接了MOS 的栅,那么高电压就可能把薄栅氧化层击穿,使电路失效,这种现象我们称之为“天线效应”。随着工艺技术的发展,栅的尺寸越来越小,金属的层数越来越多,发生天线效应的可能性就越大。
天线效应的产生机理
在深亚微米集成电路加工工艺中,经常使用了一种基于等离子技术的离子刻蚀工艺(plasma etching)。此种技术适应随着尺寸不断缩小,掩模刻蚀分辨率不断提高的要求。但在蚀刻过程中,会产生游离电荷,当刻蚀导体(金属或多晶硅)的时候,裸露的导体表面就会收集游离电荷。所积累的电荷多少与其暴露在等离子束下的导体面积成正比。如果积累了电荷的导体直接连接到器件的栅极上,就会在多晶硅栅下的薄氧化层形成F-N 隧穿电流泄放电荷,当积累的电荷超过一定数量时,这种F-N 电流会损伤栅氧化层,从而使器件甚至整个芯片的可靠性和寿命严重的降低。在F-N 泄放电流作用下,面积比较大的栅得到的损伤较小。因此,天线效应(Process Antenna Effect,PAE),又称之为“等离子导致栅氧损伤(plasma induced gate oxide damage,PID)”。
天线效应的消除方法
1) 跳线法。又分为“向上跳线”和“向下跳线”两种方式,如图2(b)所示。跳线即断开存在天线效应的金属层,通过通孔连接到其它层(向上跳线法接到天线层的上一层,向下跳线法接到下一层),最后再回到当前层。这种方法通过改变金属布线的层次来解决天线效应,但是同时增加了通孔,由于通孔的电阻很大,会直接影响到芯片的时序和串扰问题,所以在使用此方法时要严格控制布线层次变化和通孔的数量。
在版图设计中,向上跳线法用的较多,此法的原理是:考虑当前金属层对栅极的天线效应时,上一层金属还不存在,通过跳线,减小存在天线效应的导体面积来消除天线效应。现代的多层金属布线工艺,在低层金属里出现PAE 效应,一般都可采用向上跳线的方法消除。但当最高层出现天线效应时,采用什么方法呢?这就是下面要介绍的另一种消除天线效应的方法了。
2) 添加天线器件,给“天线”加上反偏二极管。如图2(c)所示,通过给直接连接到栅的存在天线效应的金属层接上反偏二极管,形成一个电荷泄放回路,累积电荷就对栅氧构不成威胁,从而消除了天线效应。当金属层位置有足够空间时,可直接加上二极管,若遇到布线阻碍或金属层位于禁止区域时,就需要通过通孔将金属线延伸到附近有足够空间的地方,插入二极管。
3) 给所有器件的输入端口都加上保护二极管。此法能保证完全消除天线效应,但是会在没有天线效应的金属布线上浪费很多不必要的资源,且使芯片的面积增大数倍,这是VLSI 设计不允许出现的。所以这种方法是不合理,也是不可取的。
4) 对于上述方法都不能消除的长走线上的PAE,可通过插入缓冲器,切断长线来消除天线效应。
在实际设计中,需要考虑到性能和面积及其它因素的折衷要求,常常将法1、法2 和法4 结合使用来消除天线效应。
搜集到新的资料,对上述方法2做一个补充。
刚看了集成电路掩模板设计这本书,里面提到的NAC(Net Area Check)二极管,也叫栅钳位二极管,就是方法二中的反偏二极管,是在衬底上做一个晓得反偏二极管,这个二极管和可能产生天线效应的栅金属连接,钳制所产生电压的幅度,从而消除天线效应。有不足的地方欢迎补充。
搜集到新的资料,对上述方法2做一个补充。
刚看了集成电路掩模板设计这本书,里面提到的NAC(Net Area Check)二极管,也叫栅钳位二极管,就是方法二中的反偏二极管,是在衬底上做一个晓得反偏二极管,这个二极管和可能产生天线效应的栅金属连接,钳制所产生电压的幅度,从而消除天线效应。有不足的地方欢迎补充。
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