Μετατροπείς δεδομένων υψηλής ταχύτητας που επιταχύνουν προϊόντα αυτοκινήτου και 5G

Ενώ η τάση προς το System-on-Chip (SoC) έχει αποκτήσει δυναμική εδώ και αρκετό καιρό, ο κύριος οδηγός ήταν η ενσωμάτωση ψηφιακών στοιχείων, υποκινούμενη από το νόμο του Moore. Η ενσωμάτωση όλο και περισσότερων ψηφιακών κυκλωμάτων σε ένα ενιαίο τσιπ ήταν σταθερά ωφέλιμη για επιδόσεις, ισχύ, συντελεστή μορφής και οικονομικούς λόγους. Ως εκ τούτου, τα ψηφιακά στοιχεία ενός συστήματος συνέχισαν να ενσωματώνονται σε ένα SoC, ενώ πολλές από τις αναλογικές λειτουργίες παρέμεναν ακόμη ως ξεχωριστά τσιπ και για καλούς λόγους. Πρώτον, τα αναλογικά κυκλώματα δεν επωφελήθηκαν από την κλιμάκωση διεργασιών στον ίδιο βαθμό όπως τα ψηφιακά κυκλώματα με κάθε κόμβο διεργασίας που προχωρούσε. Για ένα άλλο, η γενική διαθεσιμότητα των αναλογικών λειτουργιών ως μπλοκ IP σε προηγμένους κόμβους διεργασίας έπεσε επειδή η μεταφορά αναλογικών σε κόμβους FinFET θεωρήθηκε πιο δύσκολη. Αυτός είναι ένας λόγος για την τεράστια ανάπτυξη των εταιρειών ημιαγωγών που προμηθεύουν αναλογικά IC.

Πολλές από τις σημερινές εφαρμογές απαιτούν επεξεργασία αιχμής και έχουν πολύ απαιτητικές απαιτήσεις, είτε πρόκειται για αυτοκίνητα, είτε για τεχνητή νοημοσύνη είτε για 5G. Τα προϊόντα αναμένεται να προσφέρουν υψηλότερη απόδοση σε χαμηλότερη καθυστέρηση, να καταναλώνουν χαμηλότερη ισχύ, να έχουν μικρότερο παράγοντα μορφής και να είναι διαθέσιμα σε ελκυστικές τιμές. Αυτό οδηγεί πολλές εταιρείες ημιαγωγών να αναζητήσουν καινοτόμους τρόπους για να ενσωματώσουν περισσότερες από τις αναλογικές λειτουργίες σε ένα SoC.

Σε αυτό το πλαίσιο, μια παρουσίαση στο πρόσφατο φόρουμ TSMC OIP θα ενδιαφέρει τόσο τους αρχιτέκτονες συστημάτων όσο και τους σχεδιαστές SoC. Η ομιλία έγινε από τον Manar El-Chammas, αντιπρόεδρο μηχανικής στην Omni Design Technologies.

Omni Design Technologies

Το Omni Design καινοτομεί σε πολλαπλά επίπεδα, από σχέδια επιπέδου τρανζίστορ έως αλγόριθμους. Οι προσφορές IP τους απευθύνονται σε πολλές αγορές, όπως 5G, αυτοκίνητα, AI, αισθητήρες εικόνας κ.λπ.

Το χαρτοφυλάκιο IP της Omni Design αποτελείται από μετατροπείς αναλογικού σε ψηφιακό (ADC) και μετατροπείς ψηφιακού σε αναλογικό (DAC) που κυμαίνονται από 6-bit έως 14-bit και ρυθμούς δειγματοληψίας από μερικά mega δείγματα/δευτερόλεπτο (Msps) έως 20+ δείγματα giga/δευτερόλεπτο (Gsps). Το Omni Design προσφέρει επίσης πλήρεις αναλογικές διεπαφές (AFE) που μπορούν να περιλαμβάνουν πολλαπλά ADC και DAC, PLL, οθόνες PVT, PGA, LDO και αναφορές bandgap. Η πλήρως ενσωματωμένη μακροεντολή AFE επιτρέπει την απρόσκοπτη ενσωμάτωση των αναλογικών στοιχείων στα SoC.

Μετάβαση από πίνακες σε SoC

Υπάρχει μια σημαντική στροφή στον κλάδο προς την ενσωμάτωση αναλογικών λειτουργιών από πλακέτες PC σε SoC σε πολλές από τις εφαρμογές που προσδιορίστηκαν προηγουμένως. Αυτές οι εφαρμογές απαιτούν υψηλότερη απόδοση, χαμηλότερη ισχύ και μικρότερα τσιπ συντελεστών μορφής. Η ενσωμάτωση περισσότερων στοιχείων στο SoC συμβάλλει στη μείωση του κόστους του συστήματος και της πολυπλοκότητας του λογαριασμού των υλικών (BOM). Μια ολοκληρωμένη λύση κάνει για ευκολότερος συγχρονισμός ρολογιού συστοιχιών ADC και εξαιρετική αντιστοίχιση μεταξύ καναλιών. Ένα από τα βασικά πράγματα που έχουν κάνει αυτά τα ενσωματωμένα SoC πραγματικότητα, είναι φυσικά η διαθεσιμότητα μετατροπέων δεδομένων υψηλής ανάλυσης, υψηλού ποσοστού δειγματοληψίας, εξαιρετικά χαμηλής ισχύος σε προηγμένους κόμβους διεργασίας FinFET.

Ενεργοποίηση τεχνολογίας

Εφαρμογές όπως το 5G και το LiDAR για αυτοκίνητα απαιτούσαν μετατροπείς δεδομένων υψηλής ταχύτητας, υψηλής ανάλυσης που διατηρούν υψηλή γραμμικότητα πάνω από 60dB SFDR και 60dB IMD3 και χαμηλή NSD. Μέσω της χρήσης μιας ποικιλίας ιδιόκτητων και κατοχυρωμένων με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας λύσεων, η Omni Design είναι σε θέση να αντιμετωπίσει αυτές τις αυστηρές απαιτήσεις. Για παράδειγμα, η αποδεδειγμένη στο χρόνο τεχνολογία SWIFT™ μπορεί να προσφέρει απόδοση ισχύος και ταχύτητας σε σύγκριση με πιο συμβατικές λύσεις. Ανατρέξτε στην παρακάτω εικόνα. Μια σύγκριση με τον συμβατικό ενισχυτή φαίνεται στον πίνακα. Η τεχνολογία SWIFT επιτρέπει την εκκίνηση των πυκνωτών αναφοράς με τέτοιο τρόπο ώστε να βελτιστοποιείται η συνολική απόδοση του ενισχυτή. Ως αποτέλεσμα, η Omni Design είναι σε θέση να αναπτύξει μετατροπείς δεδομένων εξαιρετικά χαμηλής ισχύος και υψηλής απόδοσης.

Ενσωμάτωση Analog Front End (AFE) σε Advanced Node SoC

Το 5G και το Automotive είναι δύο από τις πολλές διαφορετικές αναπτυσσόμενες αγορές στις οποίες απευθύνεται το χαρτοφυλάκιο IP της Omni Design. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το Omni Design παρέχει μεμονωμένα μπλοκ IP και ολόκληρα υποσυστήματα AFE.

Ένα πλήρες υποσύστημα AFE που προσφέρει η Omni Design προορίζεται για χρήση σε SoC 5G. Το υποσύστημα περιλαμβάνει όλα όσα χρειάζονται στη διαδρομή επεξεργασίας σήματος μεταξύ της κεραίας και του μπλοκ επεξεργασίας ψηφιακού σήματος (DSP). Για ένα μπλοκ διάγραμμα υψηλού επιπέδου ενός υποσυστήματος 5G, ανατρέξτε στην παρακάτω εικόνα.

Ένα άλλο πλήρες υποσύστημα AFE που προσφέρει η Omni Design είναι για χρήση σε SoC LiDAR αυτοκινήτων. Το υποσύστημα περιλαμβάνει όλα όσα χρειάζονται στη διαδρομή επεξεργασίας σήματος μεταξύ της φωτογραφικής διόδου και του DSP. Για ένα μπλοκ διάγραμμα υψηλού επιπέδου ενός υποσυστήματος LiDAR, ανατρέξτε στην παρακάτω εικόνα.

Η LeddarTech®, παγκόσμιος ηγέτης στο επίπεδο 1-5 ADAS και τεχνολογία ανίχνευσης AD, ενσωματώνει το υποσύστημα AFE της Omni Design στο LiDAR SoC του αυτοκινήτου τους. Omni Design πρόσφατα ανακοίνωσε τη γενική διαθεσιμότητα ενός πλήρους front-end δέκτη για ένα SoC LiDAR.

Χαρακτηριστικά

Η αυτοκινητοβιομηχανία και το 5G απαιτούν ADC και DAC υψηλής απόδοσης σε κόμβους διαδικασίας FinFET για ενσωμάτωση σε SoC. Η αρθρωτή αρχιτεκτονική και οι ιδιόκτητες τεχνολογίες του Omni Design βοηθούν στην παράδοση ως πυρήνες IP και πλήρη υποσυστήματα για ευκολία ενσωμάτωσης SoC. Αυτοί οι πυρήνες IP είναι βελτιστοποιημένοι για ισχύ, απόδοση και συντελεστή επιφάνειας/μορφής και παρουσιάζουν χαμηλό NSD και υψηλό SFDR, όπως αποδεικνύεται στο πυρίτιο. Οι πελάτες έχουν ενσωματώσει τα μπλοκ IP ή/και πλήρη υποσυστήματα της Omni Design στα SoC τους.

Μπορεί να σας ενδιαφέρουν κάποιες από τις πρόσφατες ανακοινώσεις της Omni Design. Δελτίο τύπου για τον πελάτη τους Η MegaChips, ανακοινώνει την ενσωμάτωση μετατροπέων δεδομένων εξαιρετικά χαμηλής ισχύος και υψηλής απόδοσης στο Ethernet SoC του αυτοκινήτου τους για την αγορά επικοινωνιών Vehicle-to-Everything (V2X). Άλλο ένα δελτίο τύπου για διαθεσιμότητα της οικογένειας Lepton ADC και DAC υψηλής απόδοσης στην τεχνολογία TSMC 16nm.

Μπορεί επίσης να σας ενδιαφέρει να διαβάσετε τα πρόσφατα δημοσιευμένα τους λευκή βίβλος με θέμα «Εφαρμογές LiDAR για Εφαρμογές Αυτόνομων Οχημάτων».