在手机中,集成电路的发展主要有几个方向,一是向高度集成化方向发展,随着智能手机的轻薄、多功能,集成电路外围的元件也越来越少;二是向5G方向发展,国内5G已经开始商用了,未来几乎所有的手机都支持5G功能;三是主频越来越高,手机运行主频已达到2GHz以上,使用的是四核甚至是八核的处理器。
在手机中,射频处理器主要完成了除射频前端以外的所有信号的处理,包括射频接收信号的解调、射频发射信号的调制、VCO电路等,外围除了少数的阻容元件外,很少有其他元件。
手机的射频处理器封装主要还是以BGA封装居多,在手机中,英飞凌、高通公司的射频处理器占主流。常见的英飞凌射频处理器如图2-77所示。
图2-77 英飞凌射频处理器
手机中的功率放大器都是高频宽带功率放大器,主要用于放大高频信号并获得足够大的输出功率,功率放大器是手机中耗电量最大的器件。
完整的功率放大器主要包括驱动放大、功率放大、功率检测及控制、电源电路等几个部分。在手机中,一般使用功率放大器组件,把这些部分全部集成在一起。
在手机中,功率放大器的封装很少有BGA封装,多采用QFN和LGA的封装方式,这两种封装方式有利于功率放大器工作时的散热。
功率放大器的外形既有长条形的,也有正方形的,一般长条形居多。外形类似字库,但又有区别。功率放大器的外形如图2-78所示。
图2-78 功率放大器的外形
手机基带处理器一般由CPU(中央处理器)、DSP(数字信号处理器)、存储器(SRAM、ROM)组成,CPU运行协议栈和控制逻辑,DSP进行数字信号处理,存储器负责存储数据和程序。
在手机中,基带处理器主要采用BGA封装、叠层封装等,在手机中个头最大的集成电路除了应用处理器就是基带处理器。
常见的基带处理器的外形如图2-79所示。
图2-79 基带处理器的外形
随着智能手机制造技术的发展,其应用功能不断地推陈出新,这对手机处理器的要求越来越高。现在市场上智能手机的应用处理器主频已经达到了2GHz以上,然而人们对智能手机应用功能推出速度的要求远远高于应用处理器的发展速度,这就势必引起智能手机处理器架构的革新,传统的架构已经渐渐地失去它的优势。
在手机中,几乎所有信号处理应用处理器都要参与,它是伴随智能手机应运而生,应用处理器是在低功耗CPU的基础上扩展音视频功能和专用接口的超大规模集成电路。应用处理器是智能手机的灵魂和核心。
智能手机使用的应用处理器各不相同,但是有一个共同点就是在所有的集成电路中,应用处理器个头最大。
在华为手机中大部分使用的是自主开发的海思麒麟处理器,应用处理器的外形如图2-80所示。
图2-80 应用处理器的外形
智能手机属于信息通信终端前沿产品,对于要处理多种复杂功能的手机来说,处理能力、灵活性、速度、存储器密度和带宽都很重要。所以在手机中采用的都是低功耗、高品质、高可靠性的存储器。
功能丰富的手机对存储器需求很大,因为它们提供了更高级的功能,包括互联网浏览、收发更先进的文本消息、玩游戏、下载和播放音乐以及用相对较低的成本实现数字摄像应用。高端功能手机除了支持游戏、多媒体消息、视频下载、收发静态图像等功能外,额外增加了视频和音频流,特别是网络站点浏览和移动商务。这些种类各异的功能对存储器的要求更严格。
在手机中,存储器主要采用BGA封装等形式,手机的存储器大部分是长方形,基带处理器和应用处理器旁边都有存储器。
存储器的外形如图2-81所示。
图2-81 存储器的外形
近年来,手机集成的功能越来越多,用户对音频体验要求也原来越高。智能手机存在基带处理器、应用处理器、调频(FM)广播、蓝牙(耳机)等多种音频输入源,为了更好地处理这些信号源,使用了音频处理器。音频处理器可以集成在应用处理器内部,也可独立存在。
在手机中,音频处理器电路由单个或多个集成电路组成,常见的音频处理器电路的外形如图2-82所示。
图2-82 常见音频处理器的外形