设计团队必须同时满足3个条件:功率效率、设计进度和降低成本。
由Aveek Sarkar
设计成功的电子系统能够满足具有挑战性的需求并快速发展的手机市场需要设计团队解决关键问题,如功率效率,不切实际的时间表,和降低成本方面的考虑。在本系列文章的第一篇中,我们将考察这些挑战。
第1部分:日益增长的挑战
设计电子系统并不简单,尤其是考虑到底层的复杂。然而,需要包的功能多个硬件系统(GPS、游戏、电脑、电话等)到一个SoC (SoC),仍然满足热,手持移动设备的电池寿命需求使得功率效率最高设计标准。设计团队必须达到最高运营速度和最终用户体验用电水平最低。分化在智能手机处理器和通信芯片,提供一流MHz / mW性能和连接结束成为关键消费者越来越标准化操作系统(IDC指出,四分之三的智能手机出货量在2012年下半年android)。
同样的,设计时间表总是很重要的,但从未像今天一样当没有船舶产品在假日购物季可能意味着巨大的市场份额的损失。不过,刚刚这个复杂系统的一个组成部分在时间并不意味着整个系统将正确的第一次。集成电路(IC)或符合2 ghz的SoC时间模拟在设计过程中使用时,可能不会达到相同的时钟频率在一个系统包和PCB。等待可用的物理原型成为当今加速设计周期花费的时间太长。有simulation-driven产品开发过程中,每一个组件,每个子系统,并最终系统模拟、优化和签订的在虚拟样机环境不仅是重要的,但也要求实现首次成功。
设计团队,考虑成本作为一个设计项目更有可能获得更高的利润率。今天大多数电子系统设计团队由物理或组织边界分解,往往没有意识到他们是多么的组件将用于层次子系统。为了补偿,确保自己的保护,团队将过多的部分以保证最终的系统将正常工作。这种做法会导致更大的宏观/ IP大小,或使用一个额外的金属层在SoC,或增加更多的电容器在包,或增加董事会(PCB)的痕迹——这增加了总成本相一致。因此,拥有一个设计环境,允许不同团队分享适当的数据为每个组件帮助促进并发系统优化是必须的。
让我们考虑一下什么是电子系统组件(请参阅下面的图在平板电脑)。设计团队通常看芯片,包,单独或董事会。然而,有一个越来越明显的趋势看他们作为一个整体。电子系统如平板电脑有更多的子组件,必须单独验证,然后模拟一起为了理解的整体能耗设备,其操作时钟频率,其沟通能力在多个乐队和模式,高清显示功能,并有视频功能的能力。
极端集成创建复杂的射频性能的新挑战,系统信号完整性、系统级电磁干扰(EMI),低功耗操作和通信可靠性。产生一个成功的最终产品需要考虑所有这些问题,以及其他方面包括触摸屏界面行为,整个系统的机械和热稳定性,FCC指南依从性,等等。带芯片的成功并不能保证最终产品的最终的成功,。有很多变量,必须首先考虑的因素。
各种组件,进入今天的平板电脑。
理想的方法
为了实现快速发展的手机市场竞争的电子系统,设计团队必须同时满足三个关键目标:权力效率,设计日程安排,降低成本。simulation-driven产品开发过程支持自顶向下和自底向上的分析框架来满足性能的竞争要求,权力和价格而坚持项目时间表。
自上而下的规划过程有助于定义高级目标或“预算”的设计系统,子系统和组件。例如,热为下一代智能手机和电池寿命限制规定最终MHz / mW阈值。这有助于应用程序处理器团队有一个定义良好的功率预算努力。确保满足这一目标的一个方法是通过尽可能早地开始。权力分析寄存器传输语言(RTL)设计阶段已经成为一种常规的速度,它提供的灵活性和准确性。通过分析电力消耗的各种操作模式,识别和消除浪费力量(权力bug)领域特别是在空闲模式的芯片,并通过设计过程中通过跟踪能力,设计团队可以确保高层权力目标能够实现,避免昂贵的惊喜。
自下而上的过程意味着每个部分的设计是单独验证虚拟样机环境中,通过适当的水平的细节,从每个子组件和数据创建启用下一个更高阶段的仿真(或子系统)。IC首先详细模拟本身与适当的模型系统的整合(使用系统IC签字),然后准确代表模型的创建和用于系统级集成电路chip-aware权力,时机,热能和EMI模拟。例如,电源完整性设计验收检查,以确保适当的速度操作sub-1V IC的供给水平。当验证电源完整性IC-level,整个IC 100 +独特的电源必须模拟域和相关芯片级细节,并包括系统通过适当的包和董事会的影响(PCB)寄生模型。上一级,同时验证董事会(PCB)的痕迹,他们必须模拟考虑当前的画和寄生ICs驻留在董事会。
另一个领域一种循序渐进的方法可能是有用的是模拟和验证的操作高速I / O接口,尤其是随着数据速率快和供应电压降低。
在本系列接下来的两个部分,我们将更详细地查看这些挑战和大纲的具体步骤和方法。
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