Nopeat datamuuntimet, jotka nopeuttavat autoteollisuuden ja 5G-tuotteita

Vaikka suuntaus kohti System-on-Chipiä (SoC) on noussut vauhtiin jo jonkin aikaa, ensisijainen tekijä on ollut digitaalisten komponenttien integrointi Mooren lain vauhdittamana. Yhä useamman digitaalisen piirin integroiminen yhdeksi siruksi on ollut jatkuvasti hyödyllistä suorituskyvyn, tehon, muototekijän ja taloudellisten syiden vuoksi. Tästä syystä järjestelmän digitaaliset komponentit integroituivat jatkuvasti SoC:hen, vaikka monet analogiset toiminnot jäivät edelleen erillisiksi siruiksi ja hyvistä syistä. Ensinnäkin analogiset piirit eivät hyötyneet prosessin skaalauksesta samassa määrin kuin digitaaliset piirit saivat jokaisen etenevän prosessisolmun kanssa. Toiseksi analogisten toimintojen yleinen saatavuus IP-lohkoina kehittyneissä prosessisolmuissa hiipui, koska analogisen siirtäminen FinFET-solmuihin nähtiin haastavammaksi. Tämä on yksi syy analogisia mikropiiriä toimittavien puolijohdeyritysten valtavaan kasvuun.

Monet nykypäivän sovellukset vaativat reunaprosessointia ja niillä on erittäin vaativat vaatimukset riippumatta siitä, onko kyseessä autoteollisuus, tekoäly tai 5G. Tuotteiden odotetaan tuottavan parempaa suorituskykyä pienemmällä viiveellä, kuluttavan vähemmän virtaa, niiden muotokerroin on pienempi ja niitä on saatavana houkuttelevilla hinnoilla. Tämä saa monet puolijohdeyritykset etsimään innovatiivisia tapoja integroida enemmän analogisia toimintoja SoC:hen.

Juuri tässä yhteydessä esitys äskettäisessä TSMC OIP Forumissa kiinnostaisi niin järjestelmäarkkitehteja kuin SoC-suunnittelijoitakin. Puheen piti Manar El-Chammas, Omni Design Technologiesin suunnittelujohtaja.

Omni Design Technologies

Omni Design innovoi useilla tasoilla transistoritason malleista algoritmeihin. Niiden IP-tarjonta koskee useita markkinoita, mukaan lukien 5G, autoteollisuus, tekoäly, kuvaanturit jne.

Omni Designin IP-portfolio koostuu analogia-digitaalimuuntimista (ADC) ja digitaali-analogiamuuntimista (DAC), joiden resoluutio vaihtelee 6-bittistä 14-bittiseen, ja näytteenottotaajuuksia muutamasta meganäytteestä sekunnissa (Msps) 20+ giga näytettä/sekunti (Gsps). Omni Design tarjoaa myös täydelliset analogiset käyttöliittymät (AFE), jotka voivat sisältää useita ADC:itä ja DAC:ita, PLL:itä, PVT-näyttöjä, PGA:ita, LDO:ita ja bandgap-viittauksia. Täysin integroitu AFE-makro mahdollistaa analogisten komponenttien saumattoman integroinnin SoC:iin.

Siirtyminen levyistä SoC:ihin

Toimialalla on tapahtunut merkittävä muutos kohti analogisten toimintojen integrointia PC-korteista SoC:iin monissa aiemmin tunnistetuissa sovelluksissa. Nämä sovellukset vaativat parempaa suorituskykyä, pienempää tehoa ja pienempiä muotokerroin siruja. Useampien komponenttien integrointi SoC:hen auttaa vähentämään järjestelmän kustannuksia ja materiaaliluettelon (BOM) monimutkaisuutta. Integroitu ratkaisu mahdollistaa helpompi kellon synkronointi ADC-ryhmiä ja erinomainen yhteensopivuus kanavien välillä. Yksi tärkeimmistä asioista, joka on tehnyt näistä integroiduista SoC:ista todellisuutta, on tietysti korkearesoluutioisten, suuren näytteenottotaajuuden ja erittäin pienitehoisten datamuuntimien saatavuus. kehittyneissä FinFET-prosessisolmuissa.

Aktivoiva tekniikka

Sovellukset, kuten 5G ja autoteollisuuden LiDAR, vaativat nopeita, korkearesoluutioisia datamuuntimia, jotka säilyttävät korkean lineaarisuuden yli 60 dB SFDR:n ja 60 dB IMD3:n ja alhaisen NSD:n. Käyttämällä erilaisia ​​patentoituja ja patentoituja ratkaisuja Omni Design pystyy vastaamaan näihin tiukoihin vaatimuksiin. Esimerkiksi niiden aikojen todistettu SWIFT™-tekniikka voi tarjota sekä teho- että nopeustehokkuutta perinteisempiin ratkaisuihin verrattuna. Katso alla olevaa kuvaa. Vertailu perinteiseen vahvistimeen on esitetty taulukossa. SWIFT-teknologia mahdollistaa referenssikondensaattorien käynnistämisen vahvistimen yleisen suorituskyvyn optimoimiseksi. Tämän seurauksena Omni Design pystyy kehittämään erittäin vähän tehoja ja tehokkaita datamuuntimia.

Analoginen käyttöliittymä (AFE) -integrointi Advanced Node SoC:hen

5G ja Automotive ovat kaksi monista erilaisista kasvavista markkinoista, joita Omni Designin IP-portfolio koskee. Kuten aiemmin mainittiin, Omni Design toimittaa yksittäisiä IP-lohkoja ja kokonaisia ​​AFE-alijärjestelmiä.

Yksi Omni Designin tarjoama täydellinen AFE-alijärjestelmä on tarkoitettu käytettäväksi 5G SoC:issa. Osajärjestelmä sisältää kaiken, mitä tarvitaan signaalinkäsittelypolulle antennin ja digitaalisen signaalinkäsittelylohkon (DSP) välillä. Katso 5G-alijärjestelmän korkean tason lohkokaavio alla olevasta kuvasta.

Toinen täydellinen AFE-alijärjestelmä, jonka Omni Design tarjoaa, on tarkoitettu käytettäväksi autojen LiDAR SoC:issa. Alajärjestelmä sisältää kaiken, mitä tarvitaan valodiodin ja DSP:n välisellä signaalinkäsittelypolulla. Katso LiDAR-alijärjestelmän korkean tason lohkokaavio alla olevasta kuvasta.

LeddarTech®, tasojen 1–5 ADAS- ja AD-tunnistinteknologian maailmanlaajuinen johtaja, integroi Omni Designin AFE-alijärjestelmän autoteollisuuden LiDAR SoC:hen. Omni Design äskettäin ilmoitti yleisesti saatavuudesta täydellisen vastaanottimen etuosan LiDAR SoC:lle.

Yhteenveto

Autoteollisuus ja 5G vaativat korkean suorituskyvyn ADC:t ja DAC:t FinFET-prosessisolmuissa, jotta ne voidaan integroida SoC:iin. Omni Designin modulaarinen arkkitehtuuri ja patentoidut tekniikat auttavat toimittamaan nämä IP-ytimina ja täydellisinä alijärjestelminä SoC-integroinnin helpottamiseksi. Nämä IP-ytimet on optimoitu tehon, suorituskyvyn ja pinta-alan/muotokertoimen suhteen, ja niillä on alhainen NSD ja korkea SFDR, kuten piistä näkyy. Asiakkaat ovat integroineet Omni Designin IP-lohkoja ja/tai kokonaisia ​​alijärjestelmiä SoC-järjestelmiinsä.

Saatat olla kiinnostunut joistakin Omni Designin viimeaikaisista ilmoituksista. Lehdistötiedote asiakkaistaan MegaChips, joka ilmoittaa integroivansa erittäin vähän virtaa ja suorituskykyisiä datamuuntimia autojen Ethernet SoC:hen Vehicle-to-Everything (V2X) -viestintämarkkinoille. Toinen lehdistötiedote aiheesta heidän Lepton-perheensä korkean suorituskyvyn ADC- ja DAC-laitteiden saatavuus TSMC 16nm -tekniikalla.

Saatat myös olla kiinnostunut lukemaan heidän äskettäin julkaistuja selvitys aiheesta "LiDAR Implementations for Autonomous Vehicle Applications".