Højhastighedsdatakonvertere, der accelererer bil- og 5G-produkter

Mens tendensen til System-on-Chip (SoC) har taget fart i et stykke tid, har den primære drivkraft været integration af digitale komponenter, ansporet af Moores lov. At integrere flere og flere digitale kredsløb i en enkelt chip har konsekvent været gavnligt af ydeevne, effekt, formfaktor og økonomiske årsager. Derfor blev de digitale komponenter i et system ved med at blive integreret i en SoC, mens mange af de analoge funktioner stadig var tilbage som separate chips og af gode grunde. For det første havde analoge kredsløb ikke fordel af processkalering i samme grad, som digitale kredsløb gjorde med hver fremrykkende procesknude. For en anden var den generelle tilgængelighed af analoge funktioner som IP-blokke på avancerede procesknuder, fordi portering af analoge til FinFET-knuder blev set som mere udfordrende. Det er en af ​​grundene til den enorme vækst af halvledervirksomheder, der leverer analoge IC'er.

Mange af nutidens applikationer kræver kantbehandling og har meget krævende krav, uanset om det er inden for bilindustrien, AI eller 5G. Produkterne forventes at levere højere ydeevne ved lavere ventetid, forbruge lavere strøm, have mindre formfaktor og være tilgængelige til attraktive priser. Dette får mange halvledervirksomheder til at se på innovative måder at integrere mere af den analoge funktionalitet i en SoC.

Det er i denne sammenhæng, at en præsentation på det nylige TSMC OIP Forum ville være interessant for både systemarkitekter og SoC-designere. Talen blev holdt af Manar El-Chammas, vicepræsident for ingeniør hos Omni Design Technologies.

Omni Design Technologies

Omni Design innoverer på tværs af flere niveauer fra design på transistorniveau til algoritmer. Deres IP-tilbud adresserer flere markeder, herunder 5G, bilindustrien, kunstig intelligens, billedsensorer osv.

Omni Designs IP-portefølje består af analog-til-digital-konvertere (ADC'er) og digital-til-analog-konvertere (DAC'er), der spænder fra 6-bit til 14-bit opløsninger, og samplingshastigheder fra nogle få mega samples/sekund (Msps) til 20+ giga samples/sekund (Gsps). Omni Design tilbyder også komplette analoge front-ends (AFE'er), der kan omfatte flere ADC'er og DAC'er, PLL'er, PVT-skærme, PGA'er, LDO'er og båndgap-referencer. Den fuldt integrerede AFE-makro muliggør problemfri integration af de analoge komponenter i SoC'er.

Overgang fra bestyrelser til SoC'er

Der er et markant skift i branchen i retning af integration af analoge funktioner fra PC-kort til SoC'er i mange af de tidligere identificerede applikationer. Disse applikationer kræver højere ydeevne, lavere effekt og mindre formfaktorchips. Integrationen af ​​flere komponenter i SoC hjælper med at reducere systemomkostninger og styklistekompleksitet. En integreret løsning sørger for nemmere synkronisering af uret af ADC-arrays og fremragende matchning mellem kanaler. En af de vigtigste ting, der har gjort disse integrerede SoC'er til en realitet, er naturligvis tilgængeligheden af ​​datakonvertere med høj opløsning, høj samplinghastighed og ultra-lav effekt. i avancerede FinFET-procesknuder.

Aktiverende teknologi

Applikationer som 5G og LiDAR til biler krævede højhastigheds- og højopløsningsdatakonvertere, der opretholder høj linearitet over 60dB SFDR og 60dB IMD3 og lav NSD. Ved at bruge en række proprietære og patenterede løsninger er Omni Design i stand til at imødekomme disse strenge krav. For eksempel kan deres gennemprøvede SWIFT™-teknologi levere både kraft- og hastighedseffektivitet sammenlignet med mere konventionelle løsninger. Se figuren nedenfor. En sammenligning med konventionel forstærker er vist i tabellen. SWIFT-teknologien gør det muligt at fastgøre referencekondensatorerne på en sådan måde, at forstærkerens samlede ydeevne optimeres. Som et resultat er Omni Design i stand til at udvikle ultra-lav-effekt, højtydende datakonvertere.

Analog Front End (AFE) Integration i Advanced Node SoC

5G og Automotive er to af de mange forskellige voksende markeder, som Omni Designs IP-portefølje henvender sig til. Som tidligere nævnt leverer Omni Design individuelle blokke af IP og hele AFE-undersystemer.

Et komplet AFE-undersystem, som Omni Design tilbyder, er til brug i 5G SoC'er. Undersystemet omfatter alt, hvad der er nødvendigt i signalbehandlingsvejen mellem antennen og den digitale signalbehandlingsblok (DSP). For et blokdiagram på højt niveau af et 5G-undersystem henvises til figuren nedenfor.

Et andet komplet AFE-undersystem, som Omni Design tilbyder, er til brug i LiDAR SoC'er til biler. Undersystemet omfatter alt, hvad der er nødvendigt i signalbehandlingsvejen mellem fotodioden og DSP'en. For et blokdiagram på højt niveau af et LiDAR-undersystem henvises til figuren nedenfor.

LeddarTech®, en global leder inden for niveau 1-5 ADAS- og AD-sensorteknologi, integrerer Omni Designs AFE-undersystem i deres LiDAR SoC til biler. Omni Design for nylig annonceret generel tilgængelighed af en komplet modtagerfront-end til en LiDAR SoC.

Resumé

Automotive og 5G kræver højtydende ADC'er og DAC'er i FinFET-procesknudepunkter til integration i SoC'er. Omni Designs modulære arkitektur og proprietære teknologier hjælper med at levere disse som IP-kerner og komplette undersystemer for at lette SoC-integration. Disse IP-kerner er optimeret til effekt, ydeevne og areal/formfaktor og udviser lav NSD og høj SFDR som vist i silicium. Kunder har integreret Omni Designs IP-blokke og/eller komplette undersystemer i deres SoC'er.

Du kan være interesseret i nogle af Omni Designs seneste meddelelser. En pressemeddelelse om deres kunde MegaChips annoncerer integrationen af ​​ultra-lav strøm, højtydende datakonvertere i deres Ethernet SoC til biler for Vehicle-to-Everything (V2X) kommunikationsmarkedet. Endnu en pressemeddelelse vedr tilgængeligheden af ​​deres Lepton-familie af højtydende ADC'er og DAC'er på TSMC 16nm-teknologi.

Du kan også være interesseret i at læse deres nyligt udgivne hvidbog om "LiDAR-implementeringer til autonome køretøjsapplikationer."