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作者：Frank Shen, 美国瑞传科技公司市场推广总监
在一个将节省空间作为默认追求的行业中，嵌入式系统主板（ESB）正在越来越多地为紧凑型无风扇应用所采用，诸如此类的应用包括便携式医学影像设备和车载信息娱乐系统。
英特尔® 嵌入式紧凑扩展外形（英特尔® ECX 外形）单板电脑（SBC）的优势十分明显（请参见“英特尔® ECX 外形可提供成本和空间节省解决方案”，http://www.embeddedintel. com/ search_results.php?results=138）。它的尺寸仅为 102 x 146 毫米，占地面积小。采用哪些组件可实现如此小的占地面积？这正是瑞传公司设计人员所面临的问题。例如，在给定条件下，处理器应采用小巧的外形和低功耗设计。如果最终产品成为公司面向车载电脑等应用的 ESB 家族的新成员，则它还需要在支持单显和双显以及在极端温度下运行的同时采用无风扇设计。依照上述标准来看，全新 45 纳米超低功耗、单一外形的英特尔® 凌动™ 处理器及其配对控制芯片似乎是一个不错的选择。它具有下列特性：
- 采用最新的制程技术
- 配备的 CPU 和系统控制器中枢（SCH）的功耗不到 5 瓦
- CPU 的大小仅为 13 x 14 毫米，SCH 的面积仅有 22 平方毫米
- 它支持双显、声卡、USB 和 SDIO
- 前端总线速率高达 400-/533-MHz，支持 32 位地址
- 具备一枚集成 3D 显卡内核
- 支持单一的克隆和双独立视频模式
然而，为满足所有上述规格，最终产品必将需要添置高密度互连（HDI）技术。这样一来便引起了业内对高度复杂的设计流程的关注，也由此吸引了对学习曲线、性能验证测试和成品率的更多关注目光，以及对产品成本增加的担忧。此外，设计人员还需与能够生产 HDI 印制电路板（PCB）的厂商进行合作。
在启动本项目之前，需要完成对于设计、开发和生产至关 重要的下列工程工作：
- 移植小型英特尔® 凌动™ 处理器到大型的封装
- 配置与布局高密度互连技术
- 多方适用的视频接口
- 电源管理
- 优化生产
确立目标是一个良好的开端，但也无法确保最终能取得成功。设计和生产基于 HDI 技术的设备仍然是一个挑战。
小巧的外形，较大的扩展空间
英特尔® 凌动™ 处理器可采用小型封装和大型封装两种封装配置。小型封装的商业/常规温度范围为 0 到 40 摄氏度。大型封装支持范围为 -40 到 +85 摄氏度的工业/扩展温度，但这种封装预计将于 2008 年年末之后推出。
这两种封装的不同之处在于 CPU 和 SCH 的大小及球间距。它们都由配对 CPU 和 SCH 组成，这也成为了一个实施难 题。当大型封装不需要 HDI PCB 时，小型封装采用了一个 HDI 球栅阵列（BGA）。这样一来高密度技术便显得十分重要了。设计人员在设计时有这样一项重要的考虑，即设计一款适用于小型封装的主板，且支持预留足够向大型封装进行移植的空间。实施配置和布局优化、为大型封装保留此空间（不修改英特尔® ECX 外形的尺寸）能够提高最终移植到更大型处理器上的速度和便利度。
高级配置和路由
下一步是找到能提供 HDI 产品的 PCB 供应商。当然，主板设计和布局流程必须确保实现英特尔® ECX 外形范围内组件的最佳配置。英特尔® 凌动™ 处理器小型封装的紧凑外形支持 CPU 上的 441 针和 0.5992 焊球间距以及 SCH 上的 1249 针和 0.5927 焊球间距。由于这种超小型封装的路由空间较少，因此配置和布局变成了严重的问题。在如此狭小的空间内运行需要考虑下列重要的工程事宜：如何优化每个组件的位置；如何消除信号干扰；以及如何稳定 PCB 层之间的跟踪连接。
下一步是找到能提供 HDI 产品的 PCB 供应商。当然，主板设计和布局流程必须确保实现英特尔® ECX 外形范围内组件的最佳配置。英特尔® 凌动™ 处理器小型封装的紧凑外形支持 CPU 上的 441 针和 0.5992 焊球间距以及 SCH 上的 1249 针和 0.5927 焊球间距。由于这种超小型封装的路由空间较少，因此配置和布局变成了严重的问题。在如此狭小的空间内运行需要考虑下列重要的工程事宜：如何优化每个组件的位置；如何消除信号干扰；以及如何稳定 PCB 层之间的跟踪连接。
带领客户进入视觉时代
视频是我们为客户提供的应用所具备的一项重要特性。英特尔® 凌动™ 处理器尤其适用于本项目，因为它已经过专门的设计，可支持单个、克隆、双显视频输出，但要满足所有设计规范仍需进一步的开发。除板载 LVDS 视频接口外，为提高灵活性还需要使用另外两个视频接口：VGA 和 DVI。
开动英特尔®凌动TM处理器供能
英特尔® 凌动™ 处理器的配对控制芯片与前代英特尔® 芯片组不同，以前的芯片组集成有 CPU 需要的电源层。它们的南桥芯片通常会为第二个控制芯片和 CPU 提供电源序列。然而，英特尔® 凌动™ 处理器打破了这一传统，不包括这些信号。它的架构由一颗 CPU 和一个芯片系统控制器中枢（SCH）组成，且不为 CPU 供能。
为生成处理器计时所需的电压需要配置一款电源层和电源序列解决方案。这意味着，有必要采用一款独立的电源层管理解决方案来为处理器提供能量。在不占用大量空间的前提下构建一款电源层管理解决方案是第一个难题。最终，嵌入式控制器（EC）被选中用于处理电源层管理和启动英特尔® 凌动™ 处理器。
EC 能满足最低的功能需求。同时，它能提供散热管理和高级配置和电源接口（ACPI）主机接口。该接口可规定用于硬件识别、主板、设备配置和电源管理的常用接口。EC 还能提供一个串行外设接口（SPI）总线接口。这款微处理器解决方案能在支持设计人员保留空间节省和经济、高效的设计方案的同时启动 CPU 和 SCH。
提高 SMT 的智能水平
除电路设计、配置和布局外，生产是最后一项重要的工作，是产品取得成功所必需的保障。由于有了高密度互连技术，更多详细的流程都通过表面贴装技术（SMT）运行实施。优化的流程需要与主板进行集成，以符合瑞传公司的质量标准和成本预算。我们的生产工程师按照此要求通过精心调整方案来扩大流程。他们在保留有效收益率的同时成功减少了生产时间。今年年初这个项目完成后，PEB-2736 已转变为了 PCS-8230—首款基于英特尔® 凌动™ 处理器的车载信息娱乐系统（见图表），它是一款符合单工业标准尺寸的小型车载电脑。
除电路设计、配置和布局外，生产是最后一项重要的工作，是产品取得成功所必需的保障。由于有了高密度互连技术，更多详细的流程都通过表面贴装技术（SMT）运行实施。优化的流程需要与主板进行集成，以符合瑞传公司的质量标准和成本预算。我们的生产工程师按照此要求通过精心调整方案来扩大流程。他们在保留有效收益率的同时成功减少了生产时间。今年年初这个项目完成后，PEB-2736 已转变为了 PCS-8230—首款基于英特尔® 凌动™ 处理器的车载信息娱乐系统（见图表），它是一款符合单工业标准尺寸的小型车载电脑。
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