SiP封装为3G手机发展助一臂之力

3G手机长期以来倍受高复杂度和高成本所困。但随着终端用户规模的逐步确立以及技术的日趋成熟，手机制造商开始推出3G手机，不过这些手机越来越像现有的2G手机，最起码在外形上是相同的。

随着通用移动通讯系统(UMTS)在美国市场迈出试探性的步伐，3G手机似乎即将奏响上新的乐章。

根据定义，UMTS手机将传统的GSM和先进的WCDMA标准融合在一个公共平台，这象征了比单一协议设计更高的3G技术门槛。双基带协议及其相关的信号处理，再加上完全不同的射频设计，都必须塞进保留有2G手机外型参数和电池寿命的3G手机中。期待中的3G手机要具备视频影像、定位服务及其它媒体功能，而这最终使3G手机的设计演变成为一场集成化战役。

但是正如任何其它相关的新型技术市场一样，3G特性集的压缩就像是在站在滑溜溜的地面上，始终无法维持平稳。消费者的期望值仍然在不断变化，而由于需要在用户期待的服务和运营商尝试的营利业务之间保持平衡，特性集也一直在相对波动。而且自始至终，手机制造商都处于降低系统复杂性和成本的压力之下。

图1：E1000的核心通讯支持来自飞思卡尔平台，包括基带、基带接口和收发器

当近距离观察摩托罗拉UMTS手机E1000所强调的系统级封装(SiP)时，我们发现它通过多芯片和混合技术封装，在尝试提供一款内部复杂、外部简洁而且元件使用灵活的产品。

先看特性集。E1000集合了UMTS通讯、图形加速、MP3播放、MIDI支持以及丰富的铃声和乐曲功能。内置的GPS辅助定位功能、一键通(PTT)支持、蓝牙和双相机设计(120万像素且带图像编辑)等多种功能的堆积，明显增加了系统的硬件和软件复杂度。

E1000的核心通讯支持来自飞思卡尔平台，该平台包括基带、基带接口和收发器。

其中，PCM29415封装中含有4颗IC裸片，包括一颗基带处理器、2颗32MB的英特尔NOR闪存和一颗16MB的三星移动型DRAM。这只是外部呈现的一部分，而内部更有乾坤。该封装为外部引脚留下了充足空间使其保持不变，而同时内部功能则可以通过封装级组件进行变更，而无需新的IC出带。当然，这些完全可以采用分立元件来实现，但其代价却是为摩托罗拉及其制造商带来了板级尺寸和复杂性的增加。

第二颗飞思卡尔芯片是MMM7200，该芯片将基带存储器与射频电路(由另外两个封装组成)相连。

两个封装中的第一个是PMM6017，这是一个三芯片模块，其中包含GSM收发器、WCDMA接收器以及RF合成器，用来产生合适的无线电上下变频信号。此外，PMM6017封装中还集成了大约50个与三芯片模块相关的无源元件。

另一个封装是MMM6016，它用来处理WCDMA发射，其中包含一块IC、一个声表面波滤波器及其本身的RF无源元件。

这种划分方案传递的信息是，虽然成熟的时分GSM协议可由单一芯片实现，但是从现在来看，更为复杂的新型WCDMA全双工无线电采用独立的接收和发送芯片却更为有益。然而，所有这些划分问题都被大量隐藏起来，在板级无法观察，其目的就是降低复杂性并保持系统设计的整洁。

位于E1000通讯外围的是TI的定制器件TWL93010B，尽管在设计中随处可见局部的稳压和电压转换器件，但是整个系统利用TWL93010B负责系统功率的集中管理。E1000利用两个RF功放用来处理最后一级RF发射，Skyworks Solutions公司为GSM提供SiP混合技术功放模块，而RF Micro Devices公司则提供单频WCDMA协议。

支持无线视频会议

除了飞思卡尔平台外，E1000还通过Nvidia公司的GoForce 4000媒体处理器驱动QVGA TFT LCD。该处理器也对来自双照相机、120万像素/CIF模块的照相机接口进行管理，其中高分辨率传感器用于静止图像而CIF器件用于无线视频会议。这两个成像器均基于CMOS工艺，并由OmniVision公司提供。

飞思卡尔的GPS解决方案MG4100和基于Broadcom的蓝牙芯片依赖更复杂的封装级组装，从而在混合不同类型元件的同时提高功能密度。

当其它UMTS芯片制造商倾向于单片电路解决方案时，飞思卡尔却已把各种不同的IC(部分在封装级配置)进行混合搭配后推向市场。对于处理早期的小批量和芯片规格的不确定问题而言，多芯片封装到底是权宜之计还是灵丹妙药还很难说。或许两者都有一点。

结论

随着UMTS手机市场的发展和用户数量的不断攀升，向3G发展的决策已经尘埃落定。虽然技术已经明朗，但手机制造商及其供应商仍然都面临着消费者和运营商利益的巨大泡沫。一直以来，终端产品都必须提供丰富且灵活的特性集。摩托罗拉的这款E1000高性能手机表明，3G手机远比2G手机更加复杂，而其复杂性的实现则在一定程度上归功于芯片组供应商所提供的巧妙技术。通过在封装级采用多芯片和混合技术组件，飞思卡尔为摩托罗拉提供了一个低元件数目的解决方案。

作者：David Carey

总裁

Portelligent公司