Moto简约时尚的入门级F3 Fone手机设计揭秘

尽管大众关注的热点聚焦于高端移动设备，比如苹果公司的iPhone，但低端市场同样是热潮涌动，至少在技术领域是这样。摩托罗拉公司的F3 Fone就是这种入门级产品的一个很好例子。为了确认这一领域中的技术创新水平，Portelligent公司在这款双频GSM手机发布后不久就对它进行了拆解。

F3 Fone在印度农村完成了平静的发布过程，主要对象是首次使用手机并且希望采用低价预付费或按月服务的用户。目前还不清楚Fone从最初市场走出了多远，但现在已经可以在欧洲和中美洲/南美洲发现它的踪影。CDMA版本的Fone手机也已经发布，而本文的焦点是最早的GSM手机。

在介绍Fone的技术细节之前，有必要先介绍留给消费者的第一印象。我们查看了包括低成本设备在内的许多产品，发现基本上削价等同于下降的产品质量。但对Fone来说不成立，至少在我看来是这样。后面介绍的创新型显示器就给人耳目一新的感觉。9mm超薄机身提供了一种时尚和优美的风格，产品的刚度和密度则让人感觉设计非常稳健。

软件界面在这里要做单独的介绍。F3除了提供基本的通信功能外，还具备可下载铃声和多种语言的语音帮助功能，这在部分程度上弥补了缺少丰富菜单界面和印刷的操作说明书等缺点。总之，F3成功地演绎了便宜与平淡廉价的不同，摩托罗拉也因为将高档市场的感觉设计到入门级设备而受赞誉。

接下来再看里面。不管怎样，最值得注意的是F3使用了半导体供应商TI公司的LoCosto“单芯片电话”。粗略地看过板子后似乎觉得这个说法有点不太恰当，因为实现整个系统仍需要其它的元件(包括集成电路)，但该芯片其实有很重要的突破。TCS2300 LoCosto芯片采用的是球栅阵列(BGA)封装，里面集成了GSM平台的两个关键单元-数字基带处理器和射频收发器。它没有采用两个芯片单封装，而是利用单片方式集成了一直存在很大差异的两种芯片技术。

从裸片照片可以看出，TCS2300具有两个明显不同的区域。裸片的最左边包含CMOS RF收发器(面积大约占裸片的20%到30%)，而右边的剩余部分则包括了用于实现基带功能的DSP、控制器内核和片上SRAM。RF部分采用TI公司的数字射频处理器(DRP)技术实现，DRP将许多传统的滤波器、混频器和放大器等模拟功能改用开关电容滤波器、过采样转换器、采样数据处理和数字锁相环等，据称后者对硅片面积占用更小。毫无疑问，数字信号处理技术是让天线之前的电路尽可能数字化的关键。通过查看裸片可以清除地看到螺旋电感和其它传统的模拟电路，但这些无线电路在裸片上只占很小的面积。

DRP已经被TI广泛应用于蓝牙、Wi-Fi和GPS解决方案，因此这种蜂窝无线应用的加入使它得以全面进入更为广阔的单片通信领域。这种方法面临的挑战是要在混合信号集成器件中取得经济效益。虽然DSP内核、SRAM和其它纯数字器件能受益于特征尺寸的缩小，但位于同一芯片上的模拟电路却不能直接从中受益。根据DRP无线真正“数字化”的程度，未来将会是数字部分缩小到裸片上很小的一部分，而模拟部分则相应地增长。由此看来，在晶圆级采用的先进工艺技术只对每个芯片的很小部分带来好处。换言之，今后的挑战将是混合信号单片电路，它将超越经过单独优化的数字、模拟和RF电路的成本结构。

当然，TI做到了，它在原来的LoCosto单芯片电话方案上增强了数字电路。LoCosto芯片之后的eCosto在类似的单片解决方案中增强了处理能力和性能以支持数字内容，并通过保持裸片面积的模拟比例来维持经济优势。

然而TI架构，包括在Moto Fone中看到的，确实是将独立器件中的模拟、RF和存储功能划分出来。TWL3029模拟子系统在第二块BGA封装的芯片中集成了电源管理和音频电路。同样，意法微电子的一个独立2MB NOR闪存(M58WL016)则用于代码和用户数据存储，Skyworks的SKY77518 RF FEM提供RF功放和发送/接收切换。eCosto设计也有它们自己相应的模拟芯片、RF功放和存储器。

一些人认为混合信号系统级芯片更具竞争性。英飞凌科技公司最新的ULC2平台将ULC1平台(功能类似于LoCosto)在单硅片上扩展了RF、基带和模拟子系统的端点，但这并不是Fone设计的一部分。让我们继续关注未来“设计揭密”的其它手机拆解报告，继续了解那些基于其它高度集成解决方案的手机。

让我们再回到Fone上来，具有创新性的第二点是E Ink公司提供的电泳显示器(EPD)，即摩托罗拉宣称的ClearVision技术。EPD是一种高对比度的双稳态显示器，所用彩色球体的黑面或白面可以根据所加的电荷改变方向使之面对用户。一旦配置好后，显示器的微球体不需要更多的能量来保持它们的状态，因此即使没有电池，屏幕上的图像依然还能继续保持。这导致分析过程中出现奇怪的现象，比如在拆解过程中设备早已拆开很长时间了，但看起来好像仍然“工作着”。目前EPD还达不到传统LCD面板的分辨率、颜色和响应速度，它只能向Fone设计提供一个功能界面。

插入的层次化剖面图显示了EPD的构造，它使用电路板印刷特性作为E Ink的驱动电极，而顶部覆膜包含有大块导体(可能是透明的铟锡氧化物或ITO)。由于在电路板和覆膜之间夹着E Ink，因此顶部薄膜周围的边缘胶链珠可以起到密封作用。我们不知道摩托罗拉公司该产品所可能取得的良率，但总体上设计是简约和优美的。来自晶门科技(Solomon Systech)公司的两个相同的SSD1621驱动器提供了显示器的电接口，两者都连接到键盘/显示器的PCB。

对摩托罗拉和其它开发低端产品的公司来说，它们面临的主要业务挑战是要确保像Fone这样不算太好的产品在高端高利润产品主导的市场中保持相匹配的竞争能力。

作者：David Carey

总裁

Portelligent公司