IC 除頻器的應用觀念

我們來講一個有關於IC 設計裡，與我們系統應用之間的一個觀念問題。

我們知道有許多在IC 的系統應用中，尤其是一些所謂的MCU 或是周邊應用中

常常會用到的震盪回路即我們所稱的震盪源（Clock Source），譬如：我們

常說：MCU 最高可以跑多快？還有像是 UART 的Badurate 啦或是SPI、I2C 等，

這些東西在IC 設計架構裡或是系統應用上，都需要有一個晶振(oscillator）的

Clock source，因為現在許多IC之間的介面的複雜度，與IC 設計工具的成熟度，

所以，一般現在有許多IC 內部都有提供一些暫存器，可以讓系統應用工程師們

可以彈性的設定與使用這些介面的設定頻率，我們就隨便抓一個MCU 的內部的

System Clock 架構圖來看：

我們可以發現：不管是外掛或是內部oscillator 都會利用一組除頻器(./.n)讓系統

應用使用者，可以自行設定所需的SYSCLK。（當然大家在程式效能上，都希望越快越好，

但是越快的SYSCLK 會帶來耗電與比較複雜的電磁干擾問題...所以有時還是要適時

調整SYSCLK 來達到我們真正系統應用的目的！）

講到這裡，大家一定都不會有太多意見，也都常常習以為常的如此認定。

那我們再來看這個除頻器的設定值：

看到沒，一般來說：大部分的IC 設計者都會如此便宜行事的定義這個設定值，

其實，我們也知道一般所謂的除頻器就是一組D-Flip Flop（正反器），所以簡單

來說：就是一路1/2 ，再1/4...1/8，1/16 一路往下除下去就是了，也沒不對的地方。

再好一點...可能還有右下角的那一個EXOSC/3 這麼奇怪的 /3 出現，其實，對IC

設計者來說：1/3 也不是什麼大事情，就是1,2,3 進位...就可以得到 1/3 的除頻效果了。

但是大家有沒有想過一個問題，當您把 Oscillator 一開始就除以1/2 之後，

您就只能再往下除而已，在系統上您就不可能再得到 1/2~ 1/1 之間的值了。

您看以下示意圖：

舉個例子說：譬如您的 MCU 號稱可以跑個 48 MHz 的Oscillator ，結果呢？

利用除頻器之後，您最多也只能跑 24 MHz...不能跑 28, 32, 36 甚至 40 MHz 而已。

這個就是許多IC 設計者容易犯的盲點，如果您覺得這樣子會有問題嗎？

之前我做過有關Memory Card時，我們都是用所謂的SPI 或是Serial Clock 方式，

對外讀取Memory Card，結果，之後被客人抱怨速度太慢，但是呢，那時SD Card 的

規格是 20MHz Maximum，而一般 8051 MCU 大多不是跑 12MHz 就是 24 甚至 48MHz，

所以，在MCU 內部就是只有這些基頻...IC 設計者就為了便宜行事，就是設計成

1/2ˋ1/4 或 1/8 等...結果不能 24 MHz 卻也只能 12MHz...當場這樣子的系統應用

就當場傻眼站在那...一點辦法也沒有。當然我們也瞭解IC 設計者的難處，

這一種  1/2ˋ1/4 或 1/8 等的設計就是簡單，不用特別調整，若要調出一個

中間奇怪的基頻，就必須考慮許多內部Clock 基頻同步問題，而且還要考量震盪回路的

誤差漂移，就拿一般PLL(phase Lock Loop)來說：就幾乎不算是一般數位邏輯電路設計了，

自然就沒有人想去搞這個東西...自然這樣子的例子，在許多IC 的系統應用上，

還是有機會常常看到這樣子搞笑的窘境。所以啦，我也常說：許多基本的IC 設計或

程式撰寫都是一般很基本的Skill ，您想得到的，別人也想得到，就算您有特別的想法，

不好意思，老闆也會為了Cost Down ，就請您不要想這麼多了。一個PLL 與一個簡單的

D Flip Flop 的設計回路的晶圓面積是不能拿出來比的啦！

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所以我們才會很感嘆的說：為什麼現在許多 IC 設計或乃至於電子產業不好作，

因為能突破的技能與技術門檻不多，卻有太多人在搞了啦...偏偏這些人要轉業也不容易，

所以大家繼續留在這產業的結果就是殺價惡性競爭啊...

就像萬一那一家茂X DRAM 廠倒了，不好意思，這些員工還是會鳥獸散的跑到其他家

找機會，又很不幸的是：每年七月還是有一大堆人畢業生懵懵懂懂的投入這一個產業，

就算您目前就是在這個產業裡，您也別想高枕無憂，因為您也不可能一直"ㄎ一ㄥ"在那。

很簡單...當別人不好混時，就會覬覦別人的...自然就會有人來搶您的飯碗，

甚至來搶您們公司的產品與毛利，...但也很明顯，不好混的公司永遠是比好混的公司多，

所以，搶別人生意與產品市場的人總是比較多的啦。...這個就是我們常看到的產業新聞啊。

在未來如果政府若沒有好好的規劃國內經濟的藍圖，讓人力可以多方平衡發展的話，

這樣玩下去，光靠政府去遊說銀行砸錢去救那些兩兆雙星...又擔心出了狀況會影響國內

失業率數據不好看，結果可能非旦救不成，只是會讓國內的相關行業的人力一直浮濫的

激增，最後大家同在一鍋飯裡，搶到沒飯吃而已。（都只是掩飾失業率數據而已！）

---不管您技術有多深、產品多炫，也都會有人會想盡辦法挖您牆角的啦。

您相不相信？