一種芯片架構的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種芯片架構，該芯片架構上集成有多個子系統(tǒng)，所述多個子系統(tǒng)分別與所述芯片架構的總線連接，并通過總線進行信息交互與通信，所述多個子系統(tǒng)包括：機器類型通信MTC基帶子系統(tǒng)、應用處理器子系統(tǒng)、傳感器子系統(tǒng)以及電源管理子系統(tǒng)。本實用新型實施例，通過在單芯片內(nèi)集成MTC基帶、應用處理器、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，滿足低功耗、低成本、超長待機等需求。
【專利說明】
一種芯片架構
技術領域
[0001]本實用新型涉及通信技術領域，特別涉及一種芯片架構。
【背景技術】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)自1999年被提出以來，得到了廣泛關注和迅猛發(fā)展，被譽為是推動產(chǎn)業(yè)升級邁向信息社會的發(fā)動機，其英文名稱為：“Internet of things(IoT)”。物聯(lián)網(wǎng)在國際上又稱為傳感網(wǎng)，這是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。世界上的萬事萬物，小到手表、鑰匙，大到汽車、樓房，只要嵌入一個微型感應芯片，就能變得智能化。再借助無線網(wǎng)絡技術，人們就可以和物體“對話”，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)絡被稱之為準4G網(wǎng)絡，LTE為物聯(lián)網(wǎng)提供了良好網(wǎng)絡保障，物聯(lián)網(wǎng)也將促進LTE網(wǎng)絡的廣泛應用，二者融合發(fā)展、互為促進，必將有效推動信息化融合，加速傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉型升級，提供新的經(jīng)濟增長點。
[0004]LTE產(chǎn)業(yè)生態(tài)比較成熟，但現(xiàn)有LTE技術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(待機時間短）等一系列問題，因此LTE面向IOT專門立項進行研究并推進其標準化，這就是機器類型通信(MTC,Machine Type Communication)的背景。
[0005]除了降低能耗，減少設備調(diào)制解調(diào)器成本是Cat-OandLTE-M—個關鍵的目標。通過降低帶寬和數(shù)據(jù)速率的能力，cat-0和LTE-M降低復雜性，是降低成本的一個關鍵要求。而在Cat-O(第12版)已初步朝著這方向進行。通過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。此外，Cat-Ο引入了一個可選的半雙工傳輸模式。通過這些修改，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的標準化進程，應該能夠降低更多的成本。LTE-M數(shù)據(jù)率仍高達1Mbps，但只有支持1.4MHz頻段。LTE-M將保留選擇單天線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，當然，使LTE在使用M2M和物聯(lián)網(wǎng)時實用的替代現(xiàn)有2G和3G調(diào)制解調(diào)器，同時還提供了改進和超越2G/3G的增強的功能，如之前討論的增強覆蓋范圍和降低功耗。手機行業(yè)也正在調(diào)查以更進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標準提出了一個新的“干凈”的設計方法。
[0008]物聯(lián)網(wǎng)概念比較寬泛，細分市場眾多，每個市場對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，從通信技術角度出發(fā)，可以將解決方案簡單的分成兩類，即蜂窩技術方案與非蜂窩技術方案。蜂窩技術方案是指利用2G/3G/4G甚至未來的5G無線通信技術來實現(xiàn)萬物互聯(lián)，萬眾連接;非蜂窩技術是指利用WIFI、藍牙等短距通信技術來實現(xiàn)物物連接。
[0009]MTC類終端帶來的技術挑戰(zhàn)如下：
[0010]I、量大面廣；
[0011]市場預測結構數(shù)據(jù)表明，到2020年全球連接的節(jié)點數(shù)將達到250億?500億量級，這其中大部分將是MTC類。涵蓋領域包括個人智能穿戴設備、醫(yī)療、健康等等。每個細分市場都有自己獨特的需求，如果針對每個市場定制一款芯片或者解決方案，經(jīng)濟上不可行。
[0012]2、超低功耗、超長待機；
[0013]如之前分析，此類終端要求數(shù)月?數(shù)年的待機時間，因此芯片應具備uW?nW級功耗水平。
[0014]3、低成本；
[0015]不同細分市場對成本的要求不一致，面向個人消費領域的MTC類終端成本應控制在幾元?幾十元人民幣范圍以內(nèi)。
[0016]4、要求很高的集成度，成本優(yōu)勢；
[0017]單芯片內(nèi)需集成％118(^、1^、10]、連結性技術(81'、218匕66、￥1?1、56-11'0等，對封裝技術有較大的挑戰(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)有的應用處理器芯片，對處理器能力進行減配、對段距通信技術(BT、Zigbee、WIFI)進行增強來進行，尚未支持蜂窩技術。傳感器和射頻方面，也都通過獨立的配套芯片的方式提供。
[0019]綜上，現(xiàn)有方案的主要缺點：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；當前的芯片架構滿足不了MTC芯片的需求，單芯片內(nèi)集成傳感器、RF的收發(fā)器等，會對當前芯片的架構和兼容性提出更大的挑戰(zhàn)。
【實用新型內(nèi)容】
[0020]本實用新型的目的在于提供一種芯片架構，解決了現(xiàn)有技術中單芯片的集成度不高，無法滿足MTC芯片需求的問題。
[0021]為了達到上述目的，本實用新型實施例提供一種芯片架構，包括:所述芯片架構上集成有多個子系統(tǒng)，所述多個子系統(tǒng)分別與所述芯片架構的總線連接，所述多個子系統(tǒng)包括：
[0022]機器類型通信MTC基帶子系統(tǒng)、應用處理器子系統(tǒng)、傳感器子系統(tǒng)以及電源管理子系統(tǒng)。
[0023]其中，所述芯片架構上還集成有:無線連接子系統(tǒng)。
[0024]其中，所述MTC基帶子系統(tǒng)包括多個集成電路模塊，所述多個集成電路模塊之間通過所述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，用于運行高層協(xié)議棧軟件的第一微控制單元。
[0026]其中，所述多個集成電路模塊包括:數(shù)字前端處理模塊、符號級處理模塊以及比特級處理模塊。
[0027]其中，所述應用處理器子系統(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用。
[0028]其中，所述MTC基帶子系統(tǒng)的多個集成電路模塊采用硬件加速結構實現(xiàn)。
[0029]其中，所述傳感器子系統(tǒng)包括一個或多個傳感器。
[0030]其中，所述芯片架構設置有外設接口，所述傳感器子系統(tǒng)中未設置的傳感器能夠通過所述外設接口與所述芯片的總線連接。
[0031]其中，所述無線連接子系統(tǒng)包括:無線保真模塊、藍牙模塊和/或紫蜂模塊。
[0032]本實用新型的上述技術方案至少具有如下有益效果：
[0033]本實用新型實施例的芯片架構中，通過在單芯片內(nèi)集成MTC基帶、應用處理器、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，滿足低功耗、低成本、超長待機等需求。
【附圖說明】
[0034]圖I表示本實用新型實施例提供的芯片架構的組成結構示意圖；
[0035]圖2表示本實用新型實施例提供的芯片架構中MTC基帶的組成結構示意圖。
【具體實施方式】
[0036]為使本實用新型要解決的技術問題、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0037]第一實施例
[0038]如圖I所示，本實用新型的第一實施例提供一種芯片架構100，其特征在于，包括：所述芯片架構100上集成有多個子系統(tǒng)，所述多個子系統(tǒng)分別與所述芯片架構的總線連接，所述多個子系統(tǒng)包括：
[0039]機器類型通信MTC基帶子系統(tǒng)1、應用處理器子系統(tǒng)2、傳感器子系統(tǒng)3以及電源管理子系統(tǒng)4。
[0040]本實用新型的第一實施例在一單芯片上集成MTC基帶子系統(tǒng)，應用處理器子系統(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，擴大其單芯片的適用范圍。其中，每個子系統(tǒng)均與芯片架構的總線連接可實現(xiàn)各個子系統(tǒng)之間的互聯(lián)及通信。
[0041]其中，電源管理子系統(tǒng)4用于實現(xiàn)對芯片架構的電源管理功能，包括打開、關閉、電壓的縮放等，以及更細力度的管控，比如模塊級別的關斷等。通過電源管理子系統(tǒng)的宏觀控制，保證芯片的低功耗。
[0042]其中，應用處理子系統(tǒng)2用于運行Androidwear或者IOS操作系統(tǒng)，使得芯片能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)終端的要求。
[0043]進一步的，在該芯片架構100上還集成有:無線連接子系統(tǒng)5。該無線連接子系統(tǒng)5用于實現(xiàn)該芯片架構100的短距通信，包括無線保真模塊WIFI、藍牙模塊和/或紫蜂模塊Zigbee0
[0044]具體的，本實用新型的上述實施例中，所述MTC基帶子系統(tǒng)I包括多個集成電路模塊，所述多個集成電路模塊之間通過所述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包括多個集成電路模塊即ASIC block模塊，這些模塊通過高速內(nèi)部接口實現(xiàn)互聯(lián)及通信。
[0045]進一步的，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。且，為了進一步降低芯片的面積，ASIC block的流程控制及參數(shù)配置可通過協(xié)議棧的協(xié)調(diào)來復用該第一微控制單元MCU。
[0046]進一步的，所述應用處理器子系統(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用。即為了進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，并通過時間、多線程等多個維度來實現(xiàn)不同的功能，從而達到不同的目的，在此不作詳細描述。
[0047]具體的，所述MTC基帶子系統(tǒng)的多個集成電路模塊采用硬件加速結構實現(xiàn)。需要說明的是，基帶通過加速器方案來實現(xiàn)，在功耗和面積方面均具有優(yōu)勢。
[0048]進一步的，所述傳感器子系統(tǒng)包括一個或多個傳感器。
[0049]且所述芯片架構設置有外設接口，所述傳感器子系統(tǒng)中未設置的傳感器能夠通過所述外設接口與所述芯片的總線連接。
[0050]本實用新型的上述實施例中，由于傳感器的種類眾多，不可能將其全部集成進芯片，處于成本及通用性考慮，可將常用的溫度、運動、壓力、振動等類型的傳感器集成在芯片上，而將與應用場景緊密相關的特殊傳感器通過外置的方式實現(xiàn)，芯片架構100上預留相應的外設接口。
[0051 ]本實用新型第一實施例提供的芯片架構內(nèi)集成將傳感器、無線連接、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。該芯片架構面向眾多細分市場，規(guī)模效應顯著，芯片成本能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)終端的要求，即低功耗、低成本、超長待機等需求。
[0052]第二實施例
[0053]為了更清楚的描述本實用新型實施例提供的芯片架構，如圖2所示，給出一種MTC基帶的實施例，將MTC基帶處理分成數(shù)字前端、符號級處理以及比特級處理，相應的，上述多個集成電路模塊分別為:數(shù)字前端處理模塊、符號級處理模塊以及比特級處理模塊。
[0054]其中，數(shù)字前端處理:實現(xiàn)對接收到的天線信號進行濾波及采樣率轉換、同步、自動增益控制(AGC)等功能;符號級處理:實現(xiàn)信號的時頻域變換、信道估計、信號檢測與解調(diào)等；比特級處理:實現(xiàn)解調(diào)后的軟信息的信道解碼功能，恢復原始比特的過程，并將解碼之后的比特遞交MCU協(xié)議棧進行后續(xù)的處理流程。
[0055]進一步的，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)部接口連接的動態(tài)隨機存儲器DRAM。
[0056]應理解，說明書通篇中提到的“一個實施例”或“一實施例”意味著與實施例有關的特定特征、結構或特性包括在本實用新型的至少一個實施例中。因此，在整個說明書各處出現(xiàn)的“在一個實施例中”或“在一實施例中”未必一定指相同的實施例。此外，這些特定的特征、結構或特性可以任意適合的方式結合在一個或多個實施例中。
[0057]在本實用新型的各種實施例中，應理解，上述各過程的序號的大小并不意味著執(zhí)行順序的先后，各過程的執(zhí)行順序應以其功能和內(nèi)在邏輯確定，而不應對本實用新型實施例的實施過程構成任何限定。
[0058]另外，本文中術語“系統(tǒng)”和“網(wǎng)絡”在本文中常可互換使用。
[0059]在本申請所提供的實施例中，應理解，“與A相應的B”表示B與A相關聯(lián)，根據(jù)A可以確定B。但還應理解，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]以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種芯片架構，其特征在于，包括:所述芯片架構上集成有多個子系統(tǒng)，所述多個子系統(tǒng)分別與所述芯片架構的總線連接，所述多個子系統(tǒng)包括： 機器類型通信MTC基帶子系統(tǒng)、應用處理器子系統(tǒng)、傳感器子系統(tǒng)以及電源管理子系統(tǒng)。2.根據(jù)權利要求I所述的芯片架構，其特征在于，所述芯片架構上還集成有:無線連接子系統(tǒng)。3.根據(jù)權利要求I所述的芯片架構，其特征在于，所述MTC基帶子系統(tǒng)包括多個集成電路模塊，所述多個集成電路模塊之間通過所述MTC基帶子系統(tǒng)的高速內(nèi)部接口連接。4.根據(jù)權利要求3所述的芯片架構，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，用于運行高層協(xié)議棧軟件的第一微控制單元。5.根據(jù)權利要求3所述的芯片架構，其特征在于，所述多個集成電路模塊包括:數(shù)字前端處理模塊、符號級處理模塊以及比特級處理模塊。6.根據(jù)權利要求4所述的芯片架構，其特征在于，所述應用處理器子系統(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用。7.根據(jù)權利要求3所述的芯片架構，其特征在于，所述MTC基帶子系統(tǒng)的多個集成電路模塊采用硬件加速結構實現(xiàn)。8.根據(jù)權利要求I所述的芯片架構，其特征在于，所述傳感器子系統(tǒng)包括一個或多個傳感器。9.根據(jù)權利要求8所述的芯片架構，其特征在于，所述芯片架構設置有外設接口，所述傳感器子系統(tǒng)中未設置的傳感器能夠通過所述外設接口與所述芯片的總線連接。10.根據(jù)權利要求2所述的芯片架構，其特征在于，所述無線連接子系統(tǒng)包括:無線保真模塊、藍牙模塊和/或紫蜂模塊。
【文檔編號】H04B1/40GK205566291SQ201620169295
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年3月4日
【發(fā)明人】陸會賢
【申請人】電信科學技術研究院