設(shè)計(jì)揭秘：Moto Fone手機(jī)拆解

　　盡管大眾關(guān)注的熱點(diǎn)聚焦于高端移動(dòng)設(shè)備，比如蘋果公司的iPhone，但低端市場(chǎng)同樣是熱潮涌動(dòng)，至少在技術(shù)領(lǐng)域是這樣。摩托羅拉公司的F3 Fone就是這種入門級(jí)產(chǎn)品的一個(gè)很好例子。為了確認(rèn)這一領(lǐng)域中的技術(shù)創(chuàng)新水平，Portelligent公司在這款雙頻GSM手機(jī)發(fā)布后不久就對(duì)它進(jìn)行了拆解。

　　F3 Fone在印度農(nóng)村完成了平靜的發(fā)布過(guò)程，主要對(duì)象是首次使用手機(jī)并且希望采用低價(jià)預(yù)付費(fèi)或按月服務(wù)的用戶。目前還不清楚Fone從最初市場(chǎng)走出了多遠(yuǎn)，但現(xiàn)在已經(jīng)可以在歐洲和中美洲/南美洲發(fā)現(xiàn)它的蹤影。CDMA版本的Fone手機(jī)也已經(jīng)發(fā)布，而本文的焦點(diǎn)是最早的GSM手機(jī)。

　　在介紹Fone的技術(shù)細(xì)節(jié)之前，有必要先介紹留給消費(fèi)者的第一印象。我們查看了包括低成本設(shè)備在內(nèi)的許多產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)基本上削價(jià)等同于下降的產(chǎn)品質(zhì)量。但對(duì)Fone來(lái)說(shuō)不成立，至少在我看來(lái)是這樣。后面介紹的創(chuàng)新型顯示器就給人耳目一新的感覺(jué)。9mm超薄機(jī)身提供了一種時(shí)尚和優(yōu)美的風(fēng)格，產(chǎn)品的剛度和密度則讓人感覺(jué)設(shè)計(jì)非常穩(wěn)健。

　　軟件界面在這里要做單獨(dú)的介紹。F3除了提供基本的通信功能外，還具備可下載鈴聲和多種語(yǔ)言的語(yǔ)音幫助功能，這在部分程度上彌補(bǔ)了缺少豐富菜單界面和印刷的操作說(shuō)明書等缺點(diǎn)。總之，F(xiàn)3成功地演繹了便宜與平淡廉價(jià)的不同，摩托羅拉也因?yàn)閷⒏邫n市場(chǎng)的感覺(jué)設(shè)計(jì)到入門級(jí)設(shè)備而受贊譽(yù)。

　　接下來(lái)再看里面。不管怎樣，最值得注意的是F3使用了半導(dǎo)體供應(yīng)商TI公司的LoCosto“單芯片電話”。粗略地看過(guò)板子后似乎覺(jué)得這個(gè)說(shuō)法有點(diǎn)不太恰當(dāng)，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)仍需要其它的元件(包括集成電路)，但該芯片其實(shí)有很重要的突破。TCS2300 LoCosto芯片采用的是球柵陣列(BGA)封裝，里面集成了GSM平臺(tái)的兩個(gè)關(guān)鍵單元-數(shù)字基帶處理器和射頻收發(fā)器。它沒(méi)有采用兩個(gè)芯片單封裝，而是利用單片方式集成了一直存在很大差異的兩種芯片技術(shù)。

　　從裸片照片可以看出，TCS2300具有兩個(gè)明顯不同的區(qū)域。裸片的最左邊包含CMOS RF收發(fā)器(面積大約占裸片的20%到30%)，而右邊的剩余部分則包括了用于實(shí)現(xiàn)基帶功能的DSP、控制器內(nèi)核和片上SRAM。RF部分采用TI公司的數(shù)字射頻處理器(DRP)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，DRP將許多傳統(tǒng)的濾波器、混頻器和放大器等模擬功能改用開關(guān)電容濾波器、過(guò)采樣轉(zhuǎn)換器、采樣數(shù)據(jù)處理和數(shù)字鎖相環(huán)等，據(jù)稱后者對(duì)硅片面積占用更小。毫無(wú)疑問(wèn)，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)是讓天線之前的電路盡可能數(shù)字化的關(guān)鍵。通過(guò)查看裸片可以清除地看到螺旋電感和其它傳統(tǒng)的模擬電路，但這些無(wú)線電路在裸片上只占很小的面積。

　　DRP已經(jīng)被TI廣泛應(yīng)用于藍(lán)牙、Wi-Fi和GPS解決方案，因此這種蜂窩無(wú)線應(yīng)用的加入使它得以全面進(jìn)入更為廣闊的單片通信領(lǐng)域。這種方法面臨的挑戰(zhàn)是要在混合信號(hào)集成器件中取得經(jīng)濟(jì)效益。雖然DSP內(nèi)核、SRAM和其它純數(shù)字器件能受益于特征尺寸的縮小，但位于同一芯片上的模擬電路卻不能直接從中受益。根據(jù)DRP無(wú)線真正“數(shù)字化”的程度，未來(lái)將會(huì)是數(shù)字部分縮小到裸片上很小的一部分，而模擬部分則相應(yīng)地增長(zhǎng)。由此看來(lái)，在晶圓級(jí)采用的先進(jìn)工藝技術(shù)只對(duì)每個(gè)芯片的很小部分帶來(lái)好處。換言之，今后的挑戰(zhàn)將是混合信號(hào)單片電路，它將超越經(jīng)過(guò)單獨(dú)優(yōu)化的數(shù)字、模擬和RF電路的成本結(jié)構(gòu)。

　　當(dāng)然，TI做到了，它在原來(lái)的LoCosto單芯片電話方案上增強(qiáng)了數(shù)字電路。LoCosto芯片之后的eCosto在類似的單片解決方案中增強(qiáng)了處理能力和性能以支持?jǐn)?shù)字內(nèi)容，并通過(guò)保持裸片面積的模擬比例來(lái)維持經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

　　然而TI架構(gòu)，包括在Moto Fone中看到的，確實(shí)是將獨(dú)立器件中的模擬、RF和存儲(chǔ)功能劃分出來(lái)。TWL3029模擬子系統(tǒng)在第二塊BGA封裝的芯片中集成了電源管理和音頻電路。同樣，意法微電子的一個(gè)獨(dú)立2MB NOR閃存(M58WL016)則用于代碼和用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，Skyworks的SKY77518 RF FEM提供RF功放和發(fā)送/接收切換。eCosto設(shè)計(jì)也有它們自己相應(yīng)的模擬芯片、RF功放和存儲(chǔ)器。

　　一些人認(rèn)為混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片更具競(jìng)爭(zhēng)性。英飛凌科技公司最新的ULC2平臺(tái)將ULC1平臺(tái)(功能類似于LoCosto)在單硅片上擴(kuò)展了RF、基帶和模擬子系統(tǒng)的端點(diǎn)，但這并不是Fone設(shè)計(jì)的一部分。讓我們繼續(xù)關(guān)注未來(lái)“設(shè)計(jì)揭密”的其它手機(jī)拆解報(bào)告，繼續(xù)了解那些基于其它高度集成解決方案的手機(jī)。

　　讓我們?cè)倩氐紽one上來(lái)，具有創(chuàng)新性的第二點(diǎn)是E Ink公司提供的電泳顯示器(EPD)，即摩托羅拉宣稱的ClearVision技術(shù)。EPD是一種高對(duì)比度的雙穩(wěn)態(tài)顯示器，所用彩色球體的黑面或白面可以根據(jù)所加的電荷改變方向使之面對(duì)用戶。一旦配置好后，顯示器的微球體不需要更多的能量來(lái)保持它們的狀態(tài)，因此即使沒(méi)有電池，屏幕上的圖像依然還能繼續(xù)保持。這導(dǎo)致分析過(guò)程中出現(xiàn)奇怪的現(xiàn)象，比如在拆解過(guò)程中設(shè)備早已拆開很長(zhǎng)時(shí)間了，但看起來(lái)好像仍然“工作著”。目前EPD還達(dá)不到傳統(tǒng)LCD面板的分辨率、顏色和響應(yīng)速度，它只能向Fone設(shè)計(jì)提供一個(gè)功能界面。

　　插入的層次化剖面圖顯示了EPD的構(gòu)造，它使用電路板印刷特性作為E Ink的驅(qū)動(dòng)電極，而頂部覆膜包含有大塊導(dǎo)體(可能是透明的銦錫氧化物或ITO)。由于在電路板和覆膜之間夾著E Ink，因此頂部薄膜周圍的邊緣膠鏈珠可以起到密封作用。我們不知道摩托羅拉公司該產(chǎn)品所可能取得的良率，但總體上設(shè)計(jì)是簡(jiǎn)約和優(yōu)美的。來(lái)自晶門科技(Solomon Systech)公司的兩個(gè)相同的SSD1621驅(qū)動(dòng)器提供了顯示器的電接口，兩者都連接到鍵盤/顯示器的PCB。

　　對(duì)摩托羅拉和其它開發(fā)低端產(chǎn)品的公司來(lái)說(shuō)，它們面臨的主要業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)是要確保像Fone這樣不算太好的產(chǎn)品在高端高利潤(rùn)產(chǎn)品主導(dǎo)的市場(chǎng)中保持相匹配的競(jìng)爭(zhēng)能力。