مبدل های داده با سرعت بالا که محصولات خودرو و 5G را تسریع می کنند

در حالی که گرایش به سمت سیستم روی تراشه (SoC) مدتی است که شتاب بیشتری گرفته است، محرک اصلی یکپارچه سازی اجزای دیجیتال بوده است که توسط قانون مور تحریک شده است. ادغام مدارهای دیجیتال بیشتر و بیشتر در یک تراشه واحد به طور مداوم به دلیل عملکرد، قدرت، فاکتور شکل و دلایل اقتصادی مفید بوده است. از این رو، اجزای دیجیتال یک سیستم همچنان در یک SoC ادغام می‌شوند، در حالی که بسیاری از عملکردهای آنالوگ هنوز به عنوان تراشه‌های جداگانه و به دلایل خوب باقی مانده بودند. به عنوان مثال، مدارهای آنالوگ به همان اندازه ای که مدارهای دیجیتال با هر گره فرآیندی پیشروی می کردند، از مقیاس بندی فرآیند بهره نمی بردند. برای دیگری، در دسترس بودن عمومی توابع آنالوگ به عنوان بلوک های IP در گره های فرآیند پیشرفته دنبال می شود زیرا انتقال آنالوگ به گره های FinFET به عنوان چالش برانگیزتر دیده می شود. این یکی از دلایل رشد فوق العاده شرکت های نیمه هادی عرضه کننده آی سی های آنالوگ است.

بسیاری از برنامه های امروزی نیاز به پردازش لبه دارند و الزامات بسیار سختی دارند، خواه در خودرو، هوش مصنوعی یا 5G باشد. انتظار می رود این محصولات عملکرد بالاتری را در زمان تاخیر کمتر ارائه دهند، توان کمتری مصرف کنند، ضریب شکل کمتری داشته باشند و با قیمت های جذاب در دسترس باشند. این امر بسیاری از شرکت های نیمه هادی را به دنبال راه های نوآورانه برای ادغام بیشتر عملکرد آنالوگ در یک SoC می کند.

در این زمینه است که ارائه در انجمن اخیر TSMC OIP برای معماران سیستم و طراحان SoC به طور یکسان مورد توجه قرار خواهد گرفت. این سخنرانی توسط منار الچماس، معاون مهندسی در Omni Design Technologies ارائه شد.

فن آوری های طراحی Omni

Omni Design در سطوح مختلف از طرح های ترانزیستور گرفته تا الگوریتم ها نوآوری می کند. پیشنهادات IP آنها به بازارهای متعددی از جمله 5G، خودرو، هوش مصنوعی، حسگرهای تصویر و غیره می‌پردازد.

مجموعه IP Omni Design متشکل از مبدل های آنالوگ به دیجیتال (ADC) و مبدل های دیجیتال به آنالوگ (DAC) از وضوح 6 بیت تا 14 بیت و نرخ نمونه برداری از چند مگا نمونه در ثانیه (Msps) تا 20+ نمونه گیگا در ثانیه (Gsps). Omni Design همچنین بخش‌های آنالوگ کامل (AFE) را ارائه می‌کند که می‌تواند شامل چندین ADC و DAC، PLL، مانیتور PVT، PGA، LDO و مراجع باند گپ باشد. ماکرو AFE کاملاً یکپارچه، ادغام یکپارچه اجزای آنالوگ را در SoCها امکان پذیر می کند.

انتقال از تابلوها به SoC

تغییر قابل توجهی در صنعت به سمت ادغام توابع آنالوگ از بردهای رایانه شخصی به SoC در بسیاری از برنامه های کاربردی که قبلاً شناسایی شد وجود دارد. این برنامه ها به کارایی بالاتر، قدرت کمتر و تراشه های فرم فاکتور کوچکتر نیاز دارند. ادغام اجزای بیشتر در SoC به کاهش هزینه سیستم و پیچیدگی صورتحساب مواد (BOM) کمک می کند. یک راه حل یکپارچه باعث می شود همگام سازی ساعت آسان تر آرایه های ADC و تطابق عالی بین کانال ها. یکی از موارد کلیدی که این SoC های یکپارچه را به واقعیت تبدیل کرده است، البته، در دسترس بودن مبدل های داده با وضوح بالا، نرخ نمونه برداری بالا و توان بسیار کم است. در گره های فرآیند پیشرفته FinFET.

فعال کردن فناوری

برنامه‌هایی مانند 5G و LiDAR خودرویی به مبدل‌های داده با سرعت بالا و وضوح بالا نیاز دارند که خطی بودن بالای 60dB SFDR و 60dB IMD3 و NSD پایین را حفظ کنند. از طریق استفاده از انواع راه حل های اختصاصی و ثبت اختراع، Omni Design می تواند این الزامات سختگیرانه را برطرف کند. به عنوان مثال، فناوری SWIFT™ اثبات شده آنها می تواند هم قدرت و هم سرعت را در مقایسه با راه حل های معمولی تر ارائه دهد. به شکل زیر مراجعه کنید. مقایسه با تقویت کننده های معمولی در جدول نشان داده شده است. فناوری SWIFT به خازن های مرجع اجازه می دهد به گونه ای بوت استرپ شوند که عملکرد کلی تقویت کننده را بهینه کند. در نتیجه، Omni Design قادر به توسعه مبدل های داده با قدرت فوق العاده کم و با کارایی بالا است.

آنالوگ Front End (AFE) ادغام در Advanced Node SoC

5G و Automotive دو مورد از بسیاری از بازارهای در حال رشد مختلف هستند که مجموعه IP Omni Design به آنها اشاره می کند. همانطور که قبلا ذکر شد، Omni Design بلوک های جداگانه IP و کل زیرسیستم های AFE را ارائه می دهد.

یکی از زیرسیستم های کامل AFE که Omni Design ارائه می دهد برای استفاده در SoC های 5G است. زیرسیستم شامل همه چیزهایی است که در مسیر پردازش سیگنال بین آنتن و بلوک پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) مورد نیاز است. برای بلوک دیاگرام سطح بالا یک زیرسیستم 5G، به شکل زیر مراجعه کنید.

یکی دیگر از زیرسیستم های کامل AFE که Omni Design ارائه می دهد برای استفاده در SoC های LiDAR خودرو است. زیرسیستم شامل همه چیزهایی است که در مسیر پردازش سیگنال بین دیود عکس و DSP مورد نیاز است. برای بلوک دیاگرام سطح بالا یک زیرسیستم LiDAR، به شکل زیر مراجعه کنید.

LeddarTech®، یک رهبر جهانی در سطح 1-5 ADAS و فناوری سنجش AD، زیرسیستم AFE Omni Design را در LiDAR SoC خودرو خود یکپارچه می کند. Omni Design اخیرا در دسترس بودن کلی یک گیرنده جلویی کامل برای SoC LiDAR اعلام شد.

خلاصه

خودرو و 5G به ADCها و DACهای با کارایی بالا در گره های فرآیند FinFET برای ادغام در SoCها نیاز دارند. معماری مدولار و فناوری‌های اختصاصی Omni Design به ارائه آن‌ها به عنوان هسته‌های IP و زیرسیستم‌های کامل برای سهولت ادغام SoC کمک می‌کند. این هسته های IP برای قدرت، عملکرد و ضریب ناحیه/شکل بهینه شده اند و همانطور که در سیلیکون نشان داده شده است، NSD پایین و SFDR بالا را نشان می دهند. مشتریان بلوک‌های IP Omni Design و/یا زیرسیستم‌های کامل را در SoC خود ادغام کرده‌اند.

ممکن است به برخی از اطلاعیه های اخیر Omni Design علاقه مند شوید. یک بیانیه مطبوعاتی در مورد مشتری خود MegaChips، ادغام مبدل‌های داده با قدرت بسیار کم و با کارایی بالا را در SoC اترنت خودرو خود اعلام کرد. برای بازار ارتباطات وسیله نقلیه به همه چیز (V2X). یک بیانیه مطبوعاتی دیگر در مورد در دسترس بودن خانواده لپتون از ADCها و DACهای با کارایی بالا در فناوری 16 نانومتری TSMC.

همچنین ممکن است علاقه مند به خواندن آنها باشید که اخیراً منتشر شده است مقاله سفید در مورد "پیاده سازی های LiDAR برای برنامه های خودران خودرو."