平面電視設(shè)計(jì)中的靈巧集成技術(shù)介紹與應(yīng)用

1.5 圖像質(zhì)量和集成程度的關(guān)系

　　適合PC應(yīng)用的LCD臺(tái)式監(jiān)視器的發(fā)展趨勢(shì)是將模擬接口和數(shù)字圖像縮放功能集成到一顆單芯片中。這些集成解決方案在用于顯示諸如電子郵件、網(wǎng)上沖浪或電子數(shù)據(jù)表等基本PC應(yīng)用的較小(15～17)監(jiān)視器中通常都能提供足夠好的圖像質(zhì)量。但是對(duì)于30～80多種尺寸規(guī)格顯示屏的高級(jí)電視應(yīng)用來(lái)說(shuō)，在圖像質(zhì)量方面的要求要高得多。

　　為了提供滿足高級(jí)電視客戶要求的精美圖像質(zhì)量，消費(fèi)類電子產(chǎn)品制造商目前正在設(shè)計(jì)帶有獨(dú)立接口和縮放器芯片的電視機(jī)。在許多情況下，業(yè)界領(lǐng)先的電視機(jī)制造商正在設(shè)計(jì)自己定制的縮放器芯片以滿足系統(tǒng)要求。其它的制造商正在選擇使用專門為高級(jí)電視開發(fā)的市場(chǎng)上可買到的縮放器芯片。這些數(shù)字的縮放器芯片有時(shí)候還與內(nèi)置的微控制器和EEPROM集成在一起，以便存儲(chǔ)顯示器的微碼。這些數(shù)字芯片可以采用最新的數(shù)字電路制造工藝(0.13 μm或0.18 μm CMOS)從而提供更低的成本和更高的性能。

2 關(guān)于復(fù)雜度的問(wèn)題

　　大部分的管芯面積由數(shù)字邏輯門組成，所以這種集成方法需要采用0.13μm或0.18μm數(shù)字CMOS制造工藝以便降低成本。在某些情況下，使用嵌入式動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)制造工藝以將幀緩沖存儲(chǔ)器集成到與圖像控制器在一起的同一芯片中，但是這些芯片不是很適合實(shí)現(xiàn)高性能的模擬功能。

　　為了適合高性能模擬電路并降低成本，需要有一種混合信號(hào)CMOS制造工藝。因?yàn)榛旌闲盘?hào)制造工藝沒(méi)有被普遍采用，而且具有高性能混合信號(hào)經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工程師仍然很少，所以其模擬性能很難達(dá)到要求。正如人們看到的其初期集成產(chǎn)品的圖像質(zhì)量下降，不如單獨(dú)的模擬接口和數(shù)字接口產(chǎn)品。

　　雖然 HDMI接口通常被認(rèn)為是一種數(shù)字接口，但是其設(shè)計(jì)需要相當(dāng)多的混合信號(hào)電路。實(shí)際上，HDMI接口中每個(gè)顏色通道中的高速比較器數(shù)量要比模擬接口中使用的ADC中的高速比較器多。HDMI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其輸入頻率高達(dá)1.6Gbps，所以要達(dá)到適當(dāng)?shù)男阅芤笕匀恍枰罅抠Y金完成混合信號(hào)設(shè)計(jì)。

　　采用當(dāng)今先進(jìn)的CMOS制造工藝，有助于把混合信號(hào)電路(模擬接口和HDMI數(shù)字接口)集成到一顆單片“接口”芯片中。混合信號(hào)CMOS制造工藝一般來(lái)說(shuō)是繼最新的數(shù)字CMOS制造工藝之后出現(xiàn)的新一代制造工藝。只要把高速數(shù)字電路放置在縮放器芯片上就可以采用最新的先進(jìn)CMOS制造工藝。這就清楚地說(shuō)明了 “靈巧集成”的概念――雙芯片解決方案可以提供高性能，它比集成的單芯片解決方案加快了面世時(shí)間并且降低了總成本。

3 產(chǎn)品合格測(cè)試

　　集成接口和縮放器產(chǎn)品都是真正的混合信號(hào)器件，它們需要100%的高速混合信號(hào)電性能測(cè)試以確保高質(zhì)量性能?，F(xiàn)在用于ADC的混合信號(hào)測(cè)試解決方案幾乎與芯片設(shè)計(jì)本身一樣復(fù)雜。

　　數(shù)字電路工程師都熟悉數(shù)字測(cè)試程序的開發(fā)，通常利用這種程序把測(cè)試向量輸入到自動(dòng)測(cè)試圖形發(fā)生器(ATPG)軟件中以生成一個(gè)數(shù)字測(cè)試圖形。也可采用聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組(JTAG)標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描和內(nèi)部掃描技術(shù)以便在數(shù)字電路中檢測(cè)出至少98%的故障率。在測(cè)試這些數(shù)字電路時(shí)經(jīng)常使用現(xiàn)有的數(shù)字邏輯測(cè)試議。

　　但是高性能混合信號(hào)電路需要“高速”測(cè)試以驗(yàn)證其電性能。測(cè)試高速模擬電路需要測(cè)試開發(fā)工程師提供的測(cè)試代碼和獨(dú)特的測(cè)試硬件以保證ADC的信號(hào)抖動(dòng)、信噪比(SNR)和線性誤差的精密測(cè)量。高性能混合信號(hào)測(cè)試平臺(tái)具有測(cè)試同一集成器件中的高性能模擬電路的能力和高速、多引腳數(shù)字電路的能力。沒(méi)有經(jīng)過(guò)高性能混合信號(hào)測(cè)試平臺(tái)嚴(yán)格測(cè)試的集成接口產(chǎn)品可能在性能上存在服從wafer制造工藝正態(tài)分布的大的偏差。

　　不合格的器件會(huì)給受生產(chǎn)時(shí)間及其資源限制的高級(jí)電視制造商帶來(lái)嚴(yán)重的問(wèn)題。例如，考慮一種不同批量之間的關(guān)鍵參數(shù)存在一致性偏差(不合格率只有10%)的接口產(chǎn)品。如果該接口產(chǎn)品的供應(yīng)商不能篩選出所有這些不合格產(chǎn)品，那么使用這種產(chǎn)品的電視機(jī)制造商就必須對(duì)其顯示器進(jìn)行100%的測(cè)試，因此增加了其最終產(chǎn)品的成本。謹(jǐn)慎的設(shè)計(jì)工程師現(xiàn)在都在進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)如何測(cè)試集成接口產(chǎn)品的問(wèn)題以確保只獲得最高質(zhì)量的產(chǎn)品。

4 提高到嶄新水平

　　靈巧集成是增加高級(jí)電視和其它高圖像質(zhì)量顯示器產(chǎn)品合格率的關(guān)鍵。由于減少元器件數(shù)量可以提高圖像質(zhì)量，降低成本，減小尺寸，所以產(chǎn)品更易于制造。但是上述減少元器件的結(jié)果會(huì)增加集成電路設(shè)計(jì)復(fù)雜性。除非集成電路設(shè)計(jì)恰當(dāng)而且能進(jìn)行充分的測(cè)試，否則提高集成度的想法只能帶來(lái)失望的結(jié)果。因此設(shè)計(jì)工程師必須尋求超過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)指標(biāo)的元器件，以便保證他們能得到滿足新的高級(jí)電視要求的可信賴的元器件。