Convertidores de datos de alta velocidad que aceleran los productos automotrices y 5G

Si bien la tendencia hacia System-on-Chip (SoC) ha cobrado impulso durante bastante tiempo, el impulsor principal ha sido la integración de componentes digitales, impulsada por la ley de Moore. La integración de más y más circuitos digitales en un solo chip ha sido consistentemente beneficiosa por motivos de rendimiento, potencia, factor de forma y económicos. Por lo tanto, los componentes digitales de un sistema seguían integrándose en un SoC, mientras que muchas de las funciones analógicas aún se dejaban como chips separados y por buenas razones. Por un lado, los circuitos analógicos no se beneficiaron del escalado de procesos en la misma medida que lo hicieron los circuitos digitales con cada nodo de proceso avanzado. Por otro lado, la disponibilidad general de funciones analógicas como bloques de IP en nodos de procesos avanzados quedó rezagada porque la migración de analógicos a nodos FinFET se consideró más desafiante. Esa es una de las razones del tremendo crecimiento de las empresas de semiconductores que suministran circuitos integrados analógicos.

Muchas de las aplicaciones actuales requieren procesamiento perimetral y tienen requisitos muy exigentes, ya sea en automoción, IA o 5G. Se espera que los productos brinden un mayor rendimiento con una latencia más baja, consuman menos energía, tengan un factor de forma más pequeño y estén disponibles a precios atractivos. Esto está impulsando a muchas empresas de semiconductores a buscar formas innovadoras de integrar más funciones analógicas en un SoC.

Es en este contexto que una presentación en el reciente Foro OIP de TSMC sería de interés tanto para los arquitectos de sistemas como para los diseñadores de SoC. La charla estuvo a cargo de Manar El-Chammas, vicepresidente de ingeniería de Omni Design Technologies.

Tecnologías de diseño omni

Omni Design innova en múltiples niveles, desde diseños de nivel de transistor hasta algoritmos. Sus ofertas de IP abordan múltiples mercados, incluidos 5G, automotriz, IA, sensores de imagen, etc.

La cartera IP de Omni Design consta de convertidores de analógico a digital (ADC) y convertidores de digital a analógico (DAC) que van desde resoluciones de 6 bits a 14 bits, y velocidades de muestreo de unos pocos megamuestras/segundo (Msps) a 20+ gigamuestras/segundo (Gsps). Omni Design también ofrece interfaces analógicas completas (AFEs) que pueden incluir múltiples ADC y DAC, PLL, monitores PVT, PGA, LDO y referencias de banda prohibida. La macro AFE totalmente integrada permite una integración perfecta de los componentes analógicos en los SoC.

Transición de tableros a SoC

Hay un cambio significativo en la industria hacia la integración de funciones analógicas de placas de PC en SoC en muchas de las aplicaciones identificadas anteriormente. Estas aplicaciones requieren chips de mayor rendimiento, menor potencia y factor de forma más pequeño. La integración de más componentes en el SoC ayuda a reducir el costo del sistema y la complejidad de la lista de materiales (BOM). Una solución integrada hace que sincronización de reloj más fácil de matrices ADC y excelente coincidencia entre canales. Una de las cosas clave que ha hecho realidad estos SoC integrados es, por supuesto, la disponibilidad de convertidores de datos de alta resolución, alta frecuencia de muestreo y potencia ultrabaja. en nodos de proceso FinFET avanzados.

Tecnología habilitadora

Las aplicaciones como 5G y LiDAR automotriz requerían convertidores de datos de alta resolución y alta velocidad que mantuvieran una alta linealidad sobre 60dB SFDR y 60dB IMD3 y NSD bajo. Mediante el uso de una variedad de soluciones propietarias y patentadas, Omni Design puede abordar estos estrictos requisitos. Por ejemplo, su tecnología SWIFT™ probada en el tiempo puede ofrecer eficiencias de potencia y velocidad en comparación con soluciones más convencionales. Consulte la figura siguiente.. En la tabla se muestra una comparación con el amplificador convencional.. La tecnología SWIFT permite que los condensadores de referencia se arranquen de tal manera que se optimice el rendimiento general del amplificador. Como resultado, Omni Design puede desarrollar convertidores de datos de alto rendimiento y potencia ultrabaja.

Integración de front-end analógico (AFE) en SoC de nodo avanzado

5G y Automoción son dos de los muchos mercados en crecimiento diferentes a los que se dirige la cartera de IP de Omni Design. Como se mencionó anteriormente, Omni Design ofrece bloques individuales de IP y subsistemas AFE completos.

Un subsistema AFE completo que ofrece Omni Design es para uso en SoC 5G. El subsistema incluye todo lo que se necesita en la ruta de procesamiento de señales entre la antena y el bloque de procesamiento de señales digitales (DSP). Para ver un diagrama de bloques de alto nivel de un subsistema 5G, consulte la figura siguiente.

Otro subsistema AFE completo que ofrece Omni Design es para uso en SoC LiDAR automotrices. El subsistema incluye todo lo que se necesita en la ruta de procesamiento de la señal entre el fotodiodo y el DSP. Para ver un diagrama de bloques de alto nivel de un subsistema LiDAR, consulte la Figura siguiente.

LeddarTech®, líder mundial en tecnología de detección AD y ADAS de nivel 1-5, está integrando el subsistema AFE de Omni Design en su LiDAR SoC automotriz. Omni Diseño recientemente anunció la disponibilidad general de un front-end de receptor completo para un LiDAR SoC.

Resumen

Automotriz y 5G requieren ADC y DAC de alto rendimiento en nodos de proceso FinFET para la integración en SoC. La arquitectura modular y las tecnologías patentadas de Omni Design ayudan a entregarlos como núcleos IP y subsistemas completos para facilitar la integración de SoC. Estos núcleos IP están optimizados para la potencia, el rendimiento y el factor de forma/área y exhiben NSD bajo y SFDR alto como se demuestra en el silicio. Los clientes han estado integrando bloques IP y/o subsistemas completos de Omni Design en sus SoC.

Quizás le interesen algunos de los anuncios recientes de Omni Design. Un comunicado de prensa sobre su cliente. MegaChips, anunciando la integración de convertidores de datos de alto rendimiento y potencia ultrabaja en su SoC Ethernet automotriz para el mercado de comunicaciones Vehicle-to-Everything (V2X). Otro comunicado de prensa sobre disponibilidad de su familia Lepton de ADC y DAC de alto rendimiento en tecnología TSMC de 16 nm.

También puede estar interesado en leer su recientemente publicado documento técnico sobre "Implementaciones de LiDAR para aplicaciones de vehículos autónomos".