一種芯片架構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種芯片架構(gòu)，該芯片架構(gòu)上集成有多個(gè)子系統(tǒng)，所述多個(gè)子系統(tǒng)分別與所述芯片架構(gòu)的總線(xiàn)連接，并通過(guò)總線(xiàn)進(jìn)行信息交互與通信，所述多個(gè)子系統(tǒng)包括：機(jī)器類(lèi)型通信MTC基帶子系統(tǒng)、應(yīng)用處理器子系統(tǒng)、傳感器子系統(tǒng)以及電源管理子系統(tǒng)。本實(shí)用新型實(shí)施例，通過(guò)在單芯片內(nèi)集成MTC基帶、應(yīng)用處理器、傳感器以及電源管理，提高單芯片的集成度；使得單芯片的適用范圍廣，滿(mǎn)足低功耗、低成本、超長(zhǎng)待機(jī)等需求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種芯片架構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種芯片架構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)自1999年被提出以來(lái)，得到了廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展，被譽(yù)為是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)邁向信息社會(huì)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其英文名稱(chēng)為：“Internet of things(IoT)”。物聯(lián)網(wǎng)在國(guó)際上又稱(chēng)為傳感網(wǎng)，這是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。世界上的萬(wàn)事萬(wàn)物，小到手表、鑰匙，大到汽車(chē)、樓房，只要嵌入一個(gè)微型感應(yīng)芯片，就能變得智能化。再借助無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人們就可以和物體“對(duì)話(huà)”，物體和物體之間也能“交流”，這就是物聯(lián)網(wǎng)的愿景。
[0003]LTE通信網(wǎng)絡(luò)被稱(chēng)之為準(zhǔn)4G網(wǎng)絡(luò)，LTE為物聯(lián)網(wǎng)提供了良好網(wǎng)絡(luò)保障，物聯(lián)網(wǎng)也將促進(jìn)LTE網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，二者融合發(fā)展、互為促進(jìn)，必將有效推動(dòng)信息化融合，加速傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提供新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。
[0004]LTE產(chǎn)業(yè)生態(tài)比較成熟，但現(xiàn)有LTE技術(shù)及解決方案如果直接用于物聯(lián)網(wǎng)，尤其是LTE芯片，將面臨成本高、功耗大(待機(jī)時(shí)間短）等一系列問(wèn)題，因此LTE面向IOT專(zhuān)門(mén)立項(xiàng)進(jìn)行研究并推進(jìn)其標(biāo)準(zhǔn)化，這就是機(jī)器類(lèi)型通信(MTC,Machine Type Communication)的背景。
[0005]除了降低能耗，減少設(shè)備調(diào)制解調(diào)器成本是Cat-OandLTE-M—個(gè)關(guān)鍵的目標(biāo)。通過(guò)降低帶寬和數(shù)據(jù)速率的能力，cat-0和LTE-M降低復(fù)雜性，是降低成本的一個(gè)關(guān)鍵要求。而在Cat-O(第12版)已初步朝著這方向進(jìn)行。通過(guò)限制最大傳輸塊大小,Cat-O把最大下載速率降低為1Mbps。此外，Cat-O在Release 10里，提供了降低接收RF鏈的選項(xiàng)。此外，Cat-Ο引入了一個(gè)可選的半雙工傳輸模式。通過(guò)這些修改，Cat-O模塊成本可以降低到目前的3G模塊成本。
[0006]隨著Release 13和LTE-M的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，應(yīng)該能夠降低更多的成本。LTE-M數(shù)據(jù)率仍高達(dá)1Mbps，但只有支持1.4MHz頻段。LTE-M將保留選擇單天線(xiàn)選擇和半雙工傳輸方式。
[0007]在上面描述的功耗和成本都減少是可觀的，當(dāng)然，使LTE在使用M2M和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)實(shí)用的替代現(xiàn)有2G和3G調(diào)制解調(diào)器，同時(shí)還提供了改進(jìn)和超越2G/3G的增強(qiáng)的功能，如之前討論的增強(qiáng)覆蓋范圍和降低功耗。手機(jī)行業(yè)也正在調(diào)查以更進(jìn)一步縮小功耗和成本節(jié)約。例如，最近3GPP倡議為物聯(lián)網(wǎng)的RAN標(biāo)準(zhǔn)提出了一個(gè)新的“干凈”的設(shè)計(jì)方法。
[0008]物聯(lián)網(wǎng)概念比較寬泛，細(xì)分市場(chǎng)眾多，每個(gè)市場(chǎng)對(duì)芯片及解決方案的訴求不一致，因此目前物聯(lián)網(wǎng)解決方案五花八門(mén)，從通信技術(shù)角度出發(fā)，可以將解決方案簡(jiǎn)單的分成兩類(lèi)，即蜂窩技術(shù)方案與非蜂窩技術(shù)方案。蜂窩技術(shù)方案是指利用2G/3G/4G甚至未來(lái)的5G無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)，萬(wàn)眾連接;非蜂窩技術(shù)是指利用WIFI、藍(lán)牙等短距通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)物物連接。
[0009]MTC類(lèi)終端帶來(lái)的技術(shù)挑戰(zhàn)如下：
[0010]I、量大面廣；
[0011]市場(chǎng)預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表明，到2020年全球連接的節(jié)點(diǎn)數(shù)將達(dá)到250億?500億量級(jí)，這其中大部分將是MTC類(lèi)。涵蓋領(lǐng)域包括個(gè)人智能穿戴設(shè)備、醫(yī)療、健康等等。每個(gè)細(xì)分市場(chǎng)都有自己獨(dú)特的需求，如果針對(duì)每個(gè)市場(chǎng)定制一款芯片或者解決方案，經(jīng)濟(jì)上不可行。
[0012]2、超低功耗、超長(zhǎng)待機(jī)；
[0013]如之前分析，此類(lèi)終端要求數(shù)月?數(shù)年的待機(jī)時(shí)間，因此芯片應(yīng)具備uW?nW級(jí)功耗水平。
[0014]3、低成本；
[0015]不同細(xì)分市場(chǎng)對(duì)成本的要求不一致，面向個(gè)人消費(fèi)領(lǐng)域的MTC類(lèi)終端成本應(yīng)控制在幾元?幾十元人民幣范圍以?xún)?nèi)。
[0016]4、要求很高的集成度，成本優(yōu)勢(shì)；
[0017]單芯片內(nèi)需集成％118(^、1^、10]、連結(jié)性技術(shù)(81'、218匕66、￥1?1、56-11'0等，對(duì)封裝技術(shù)有較大的挑戰(zhàn)。
[0018]目前市面上尚未出現(xiàn)MTC的芯片，其他物聯(lián)網(wǎng)的解決方案，也大都基于現(xiàn)有的應(yīng)用處理器芯片，對(duì)處理器能力進(jìn)行減配、對(duì)段距通信技術(shù)(BT、Zigbee、WIFI)進(jìn)行增強(qiáng)來(lái)進(jìn)行，尚未支持蜂窩技術(shù)。傳感器和射頻方面，也都通過(guò)獨(dú)立的配套芯片的方式提供。
[0019]綜上，現(xiàn)有方案的主要缺點(diǎn)：集成度不夠高，RF的收發(fā)器、傳感器等需外接配套芯片;面積和功耗比較高；當(dāng)前的芯片架構(gòu)滿(mǎn)足不了MTC芯片的需求，單芯片內(nèi)集成傳感器、RF的收發(fā)器等，會(huì)對(duì)當(dāng)前芯片的架構(gòu)和兼容性提出更大的挑戰(zhàn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0020]本實(shí)用新型的目的在于提供一種芯片架構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中單芯片的集成度不高，無(wú)法滿(mǎn)足MTC芯片需求的問(wèn)題。
[0021]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種芯片架構(gòu)，包括:所述芯片架構(gòu)上集成有多個(gè)子系統(tǒng)，所述多個(gè)子系統(tǒng)分別與所述芯片架構(gòu)的總線(xiàn)連接，所述多個(gè)子系統(tǒng)包括：
[0022]機(jī)器類(lèi)型通信MTC基帶子系統(tǒng)、應(yīng)用處理器子系統(tǒng)、傳感器子系統(tǒng)以及電源管理子系統(tǒng)。
[0023]其中，所述芯片架構(gòu)上還集成有:無(wú)線(xiàn)連接子系統(tǒng)。
[0024]其中，所述MTC基帶子系統(tǒng)包括多個(gè)集成電路模塊，所述多個(gè)集成電路模塊之間通過(guò)所述MTC基帶子系統(tǒng)的高速內(nèi)部接口連接。
[0025]其中，所述MTC基帶子系統(tǒng)還包括：與所述高速內(nèi)部接口連接，用于運(yùn)行高層協(xié)議棧軟件的第一微控制單元。
[0026]其中，所述多個(gè)集成電路模塊包括:數(shù)字前端處理模塊、符號(hào)級(jí)處理模塊以及比特級(jí)處理模塊。
[0027]其中，所述應(yīng)用處理器子系統(tǒng)包括第二微控制單元，所述第二微控制單元與所述MTC基帶子系統(tǒng)的第一微控制單元復(fù)用。
[0028]其中，所述MTC基帶子系統(tǒng)的多個(gè)集成電路模塊采用硬件加速結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
[0029]其中，所述傳感器子系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)傳感器。
[0030]其中，所述芯片架構(gòu)設(shè)置有外設(shè)接口，所述傳感器子系統(tǒng)中未設(shè)置的傳感器能夠通過(guò)所述外設(shè)接口與所述芯片的總線(xiàn)連接。
[0031]其中，所述無(wú)線(xiàn)連接子系統(tǒng)包括:無(wú)線(xiàn)保真模塊、藍(lán)牙模塊和/或紫蜂模塊。
[0032]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案至少具有如下有益效果：
[0033]本實(shí)用新型實(shí)施例的芯片架構(gòu)中，通過(guò)在單芯片內(nèi)集成MTC基帶、應(yīng)用處理器、傳感器以及電源管理，提高單芯片的集成度;使得單芯片的適用范圍廣，滿(mǎn)足低功耗、低成本、超長(zhǎng)待機(jī)等需求。
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖I表示本實(shí)用新型實(shí)施例提供的芯片架構(gòu)的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2表示本實(shí)用新型實(shí)施例提供的芯片架構(gòu)中MTC基帶的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0037]第一實(shí)施例
[0038]如圖I所示，本實(shí)用新型的第一實(shí)施例提供一種芯片架構(gòu)100，其特征在于，包括：所述芯片架構(gòu)100上集成有多個(gè)子系統(tǒng)，所述多個(gè)子系統(tǒng)分別與所述芯片架構(gòu)的總線(xiàn)連接，所述多個(gè)子系統(tǒng)包括：
[0039]機(jī)器類(lèi)型通信MTC基帶子系統(tǒng)1、應(yīng)用處理器子系統(tǒng)2、傳感器子系統(tǒng)3以及電源管理子系統(tǒng)4。
[0040]本實(shí)用新型的第一實(shí)施例在一單芯片上集成MTC基帶子系統(tǒng)，應(yīng)用處理器子系統(tǒng)，傳感器子系統(tǒng)以及電源管理子系統(tǒng)，提高該單芯片的集成度，擴(kuò)大其單芯片的適用范圍。其中，每個(gè)子系統(tǒng)均與芯片架構(gòu)的總線(xiàn)連接可實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)之間的互聯(lián)及通信。
[0041]其中，電源管理子系統(tǒng)4用于實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片架構(gòu)的電源管理功能，包括打開(kāi)、關(guān)閉、電壓的縮放等，以及更細(xì)力度的管控，比如模塊級(jí)別的關(guān)斷等。通過(guò)電源管理子系統(tǒng)的宏觀控制，保證芯片的低功耗。
[0042]其中，應(yīng)用處理子系統(tǒng)2用于運(yùn)行Androidwear或者IOS操作系統(tǒng)，使得芯片能夠滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)終端的要求。
[0043]進(jìn)一步的，在該芯片架構(gòu)100上還集成有:無(wú)線(xiàn)連接子系統(tǒng)5。該無(wú)線(xiàn)連接子系統(tǒng)5用于實(shí)現(xiàn)該芯片架構(gòu)100的短距通信，包括無(wú)線(xiàn)保真模塊WIFI、藍(lán)牙模塊和/或紫蜂模塊Zigbee0
[0044]具體的，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例中，所述MTC基帶子系統(tǒng)I包括多個(gè)集成電路模塊，所述多個(gè)集成電路模塊之間通過(guò)所述MTC基帶子系統(tǒng)的高速內(nèi)部接口連接。該MTC基帶子系統(tǒng)I包括多個(gè)集成電路模塊即ASIC block模塊，這些模塊通過(guò)高速內(nèi)部接口實(shí)現(xiàn)互聯(lián)及通信。
[0045]進(jìn)一步的，所述MTC基帶子系統(tǒng)I還包括:與所述高速內(nèi)部接口連接，用于運(yùn)行高層協(xié)議棧軟件的第一微控制單元。即高層協(xié)議棧軟件運(yùn)行在第一微控制單元MCU上。第一微控制單元M⑶可以基于ARM或者其他架構(gòu)。且，為了進(jìn)一步降低芯片的面積，ASIC block的流程控制及參數(shù)配置可通過(guò)協(xié)議棧的協(xié)調(diào)來(lái)復(fù)用該第一微控制單元MCU。
[0046]進(jìn)一步的，所述應(yīng)用處理器子系統(tǒng)2包括第二微控制單元MCU，所述第二微控制單元MCU與所述MTC基帶子系統(tǒng)的第一微控制單元復(fù)用。即為了進(jìn)一步降低芯片的面積、功耗和成本，可以將第二微控制單元MCU與MTC基帶子系統(tǒng)的第一微控制單元MCU復(fù)用；具體的，第一微控制單元M⑶和第二微控制單元M⑶采用相同的硬件，并通過(guò)時(shí)間、多線(xiàn)程等多個(gè)維度來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能，從而達(dá)到不同的目的，在此不作詳細(xì)描述。
[0047]具體的，所述MTC基帶子系統(tǒng)的多個(gè)集成電路模塊采用硬件加速結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。需要說(shuō)明的是，基帶通過(guò)加速器方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，在功耗和面積方面均具有優(yōu)勢(shì)。
[0048]進(jìn)一步的，所述傳感器子系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)傳感器。
[0049]且所述芯片架構(gòu)設(shè)置有外設(shè)接口，所述傳感器子系統(tǒng)中未設(shè)置的傳感器能夠通過(guò)所述外設(shè)接口與所述芯片的總線(xiàn)連接。
[0050]本實(shí)用新型的上述實(shí)施例中，由于傳感器的種類(lèi)眾多，不可能將其全部集成進(jìn)芯片，處于成本及通用性考慮，可將常用的溫度、運(yùn)動(dòng)、壓力、振動(dòng)等類(lèi)型的傳感器集成在芯片上，而將與應(yīng)用場(chǎng)景緊密相關(guān)的特殊傳感器通過(guò)外置的方式實(shí)現(xiàn)，芯片架構(gòu)100上預(yù)留相應(yīng)的外設(shè)接口。
[0051 ]本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的芯片架構(gòu)內(nèi)集成將傳感器、無(wú)線(xiàn)連接、MCU、電源管理以及MTC基帶，集成度高，面積小、功耗低且適用范圍廣。該芯片架構(gòu)面向眾多細(xì)分市場(chǎng)，規(guī)模效應(yīng)顯著，芯片成本能夠滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)終端的要求，即低功耗、低成本、超長(zhǎng)待機(jī)等需求。
[0052]第二實(shí)施例
[0053]為了更清楚的描述本實(shí)用新型實(shí)施例提供的芯片架構(gòu)，如圖2所示，給出一種MTC基帶的實(shí)施例，將MTC基帶處理分成數(shù)字前端、符號(hào)級(jí)處理以及比特級(jí)處理，相應(yīng)的，上述多個(gè)集成電路模塊分別為:數(shù)字前端處理模塊、符號(hào)級(jí)處理模塊以及比特級(jí)處理模塊。
[0054]其中，數(shù)字前端處理:實(shí)現(xiàn)對(duì)接收到的天線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行濾波及采樣率轉(zhuǎn)換、同步、自動(dòng)增益控制(AGC)等功能;符號(hào)級(jí)處理:實(shí)現(xiàn)信號(hào)的時(shí)頻域變換、信道估計(jì)、信號(hào)檢測(cè)與解調(diào)等；比特級(jí)處理:實(shí)現(xiàn)解調(diào)后的軟信息的信道解碼功能，恢復(fù)原始比特的過(guò)程，并將解碼之后的比特遞交MCU協(xié)議棧進(jìn)行后續(xù)的處理流程。
[0055]進(jìn)一步的，如圖2所示，該MTC基帶還包括：與高速內(nèi)部接口連接的射頻接口、與高速內(nèi)部接口連接的DMA引擎、與高速內(nèi)部接口連接的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DRAM。
[0056]應(yīng)理解，說(shuō)明書(shū)通篇中提到的“一個(gè)實(shí)施例”或“一實(shí)施例”意味著與實(shí)施例有關(guān)的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說(shuō)明書(shū)各處出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在一實(shí)施例中”未必一定指相同的實(shí)施例。此外，這些特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任意適合的方式結(jié)合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中。
[0057]在本實(shí)用新型的各種實(shí)施例中，應(yīng)理解，上述各過(guò)程的序號(hào)的大小并不意味著執(zhí)行順序的先后，各過(guò)程的執(zhí)行順序應(yīng)以其功能和內(nèi)在邏輯確定，而不應(yīng)對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的實(shí)施過(guò)程構(gòu)成任何限定。
[0058]另外，本文中術(shù)語(yǔ)“系統(tǒng)”和“網(wǎng)絡(luò)”在本文中常可互換使用。
[0059]在本申請(qǐng)所提供的實(shí)施例中，應(yīng)理解，“與A相應(yīng)的B”表示B與A相關(guān)聯(lián)，根據(jù)A可以確定B。但還應(yīng)理解，根據(jù)A確定B并不意味著僅僅根據(jù)A確定B，還可以根據(jù)A和/或其它信息確定B。
[0060]以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種芯片架構(gòu)，其特征在于，包括:所述芯片架構(gòu)上集成有多個(gè)子系統(tǒng)，所述多個(gè)子系統(tǒng)分別與所述芯片架構(gòu)的總線(xiàn)連接，所述多個(gè)子系統(tǒng)包括： 機(jī)器類(lèi)型通信MTC基帶子系統(tǒng)、應(yīng)用處理器子系統(tǒng)、傳感器子系統(tǒng)以及電源管理子系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的芯片架構(gòu)，其特征在于，所述芯片架構(gòu)上還集成有:無(wú)線(xiàn)連接子系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的芯片架構(gòu)，其特征在于，所述MTC基帶子系統(tǒng)包括多個(gè)集成電路模塊，所述多個(gè)集成電路模塊之間通過(guò)所述MTC基帶子系統(tǒng)的高速內(nèi)部接口連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的芯片架構(gòu)，其特征在于，所述MTC基帶子系統(tǒng)還包括:與所述高速內(nèi)部接口連接，用于運(yùn)行高層協(xié)議棧軟件的第一微控制單元。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的芯片架構(gòu)，其特征在于，所述多個(gè)集成電路模塊包括:數(shù)字前端處理模塊、符號(hào)級(jí)處理模塊以及比特級(jí)處理模塊。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的芯片架構(gòu)，其特征在于，所述應(yīng)用處理器子系統(tǒng)包括第二微控制單元，所述第二微控制單元與所述MTC基帶子系統(tǒng)的第一微控制單元復(fù)用。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的芯片架構(gòu)，其特征在于，所述MTC基帶子系統(tǒng)的多個(gè)集成電路模塊采用硬件加速結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的芯片架構(gòu)，其特征在于，所述傳感器子系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)傳感器。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的芯片架構(gòu)，其特征在于，所述芯片架構(gòu)設(shè)置有外設(shè)接口，所述傳感器子系統(tǒng)中未設(shè)置的傳感器能夠通過(guò)所述外設(shè)接口與所述芯片的總線(xiàn)連接。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的芯片架構(gòu)，其特征在于，所述無(wú)線(xiàn)連接子系統(tǒng)包括:無(wú)線(xiàn)保真模塊、藍(lán)牙模塊和/或紫蜂模塊。
【文檔編號(hào)】H04B1/40GK205566291SQ201620169295
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年3月4日
【發(fā)明人】陸會(huì)賢
【申請(qǐng)人】電信科學(xué)技術(shù)研究院