ממירי נתונים מהירים המאיצים מוצרי רכב ו-5G

בעוד שהמגמה לכיוון System-on-Chip (SoC) צוברת תאוצה כבר די הרבה זמן, המניע העיקרי היה אינטגרציה של רכיבים דיגיטליים, בהדרבן חוק מור. שילוב של יותר ויותר מעגלים דיגיטליים בשבב בודד היה מועיל בעקביות מסיבות ביצועים, כוח, גורם צורה ומסיבות כלכליות. לפיכך, הרכיבים הדיגיטליים של מערכת המשיכו להשתלב ב-SoC בעוד שרבות מהפונקציות האנלוגיות עדיין נותרו כשבבים נפרדים ומסיבות טובות. ראשית, מעגלים אנלוגיים לא הרוויחו מקנה מידה של תהליך באותה מידה כמו שמעגלים דיגיטליים עשו עם כל צומת תהליך מתקדם. נוסף על כך, הזמינות הכללית של פונקציות אנלוגיות כחסימות IP בצמתי תהליך מתקדם נגררה בגלל שהעברה אנלוגית לצמתי FinFET נתפסה כמאתגרת יותר. זו אחת הסיבות לצמיחה האדירה של חברות מוליכים למחצה המספקות IC אנלוגי.

רבים מהיישומים של היום דורשים עיבוד קצה ויש להם דרישות תובעניות מאוד, בין אם זה בתחום הרכב, AI או 5G. המוצרים צפויים לספק ביצועים גבוהים יותר בהשהייה נמוכה יותר, לצרוך צריכת חשמל נמוכה יותר, להיות בעלי מבנה קטן יותר ולהיות זמינים בנקודות מחיר אטרקטיביות. זה דוחף חברות מוליכים למחצה רבות לבחון דרכים חדשניות לשלב יותר מהפונקציונליות האנלוגית ב-SoC.

בהקשר זה, מצגת בפורום TSMC OIP האחרון תעניין ארכיטקטי מערכות ומעצבי SoC כאחד. את ההרצאה נשא מנאר אל-צ'מס, סגן נשיא להנדסה ב- Omni Design Technologies.

Omni Design Technologies

Omni Design חדשני ברמות מרובות מעיצובים ברמת טרנזיסטור ועד אלגוריתמים. הצעות ה-IP שלהם נותנות מענה לשווקים מרובים כולל 5G, רכב, AI, חיישני תמונה וכו'.

תיק ה-IP של Omni Design מורכב מממירים אנלוגיים לדיגיטליים (ADC) וממירים דיגיטליים לאנלוגיים (DACs) הנעים בין רזולוציות של 6 סיביות ל-14 סיביות, וקצבי דגימה מכמה מגה דגימות/שנייה (Msps) ועד 20+ דגימות גיגה בשנייה (Gsps). Omni Design מציע גם חזיתות אנלוגיות מלאות (AFE) שיכולות לכלול מספר ADCs ו-DACs, PLLs, PVT monitors, PGAs, LDOs והפניות ל-bandgap. מאקרו AFE המשולב במלואו מאפשר שילוב חלק של הרכיבים האנלוגיים ב-SoCs.

מעבר מלוחות ל-SoCs

יש שינוי משמעותי בתעשייה לקראת שילוב של פונקציות אנלוגיות מלוחות PC לתוך SoCs ברבים מהיישומים שזוהו קודם לכן. יישומים אלה דורשים ביצועים גבוהים יותר, הספק נמוך יותר ושבבים קטנים יותר. השילוב של רכיבים נוספים ב-SoC מסייע בהפחתת עלות המערכת ומורכבות כתב החומרים (BOM). פתרון משולב מספק סנכרון שעון קל יותר של מערכי ADC והתאמה מצוינת בין הערוצים. אחד הדברים המרכזיים שהפכו את ה-SoCs המשולבים הללו למציאות, הוא כמובן, הזמינות של ממירי נתונים ברזולוציה גבוהה, קצב דגימה גבוה והספק נמוך במיוחד. בצמתי תהליך FinFET מתקדמים.

טכנולוגיה מאפשרת

יישומים כמו 5G ו-LiDAR לרכב דרשו ממירי נתונים מהירים וברזולוציה גבוהה השומרים על ליניאריות גבוהה מעל 60dB SFDR ו-60dB IMD3 ו-NSD נמוך. באמצעות שימוש במגוון פתרונות קנייניים ומוגנים בפטנט, Omni Design מסוגל לתת מענה לדרישות המחמירות הללו. לדוגמה, טכנולוגיית ה-SWIFT™‎, המוכחת בזמן, יכולה לספק גם יעילות הספק וגם מהירות בהשוואה לפתרונות קונבנציונליים יותר. עיין באיור למטה. השוואה למגבר רגיל מוצגת בטבלה. טכנולוגיית ה-SWIFT מאפשרת להגדיר את קבלי הייחוס בצורה כזו שתמטב את הביצועים הכוללים של המגבר. כתוצאה מכך, Omni Design מסוגל לפתח ממירי נתונים בעלי הספק נמוך במיוחד וביצועים גבוהים.

שילוב אנלוגי Front End (AFE) לתוך Advanced Node SoC

5G ו-Automotive הם שניים מהשווקים הצומחים השונים שאליהם פונה תיק ה-IP של Omni Design. כפי שהוזכר קודם לכן, Omni Design מספק בלוקים בודדים של IP ותתי מערכות AFE שלמות.

תת-מערכת אחת שלמה AFE ש-Omni Design מציעה מיועדת לשימוש ב-5G SoCs. תת המערכת כוללת את כל מה שצריך בנתיב עיבוד האותות בין האנטנה לבלוק עיבוד האותות הדיגיטלי (DSP). לתרשים בלוקים ברמה גבוהה של תת-מערכת 5G, עיין באיור למטה.

תת-מערכת AFE מלאה נוספת ש-Omni Design מציעה מיועדת לשימוש ב-LiDAR SoCs לרכב. תת המערכת כוללת את כל מה שצריך בנתיב עיבוד האותות בין דיודת הצילום ל-DSP. לתרשים בלוקים ברמה גבוהה של תת-מערכת LiDAR, עיין באיור למטה.

LeddarTech®, מובילה עולמית בטכנולוגיית חישת ADAS ו-AD ברמה 1-5 משלבת את תת-מערכת ה-AFE של Omni Design לתוך ה-LiDAR SoC לרכב שלהם. Omni Design לאחרונה הכריזה על זמינות כללית של חזית מקלט מלאה עבור LiDAR SoC.

<br> סיכום

כלי רכב ו-5G דורשים ADC ו-DACs בעלי ביצועים גבוהים בצמתי תהליך FinFET לשילוב ב-SoCs. הארכיטקטורה המודולרית והטכנולוגיות הקנייניות של Omni Design מסייעות לספק את אלה כליבות IP ותתי-מערכות שלמות כדי להקל על שילוב SoC. ליבות IP אלו מותאמות להספק, ביצועים וגורם שטח/צורה ומציגות NSD נמוך ו-SFDR גבוה כפי שהוכח בסיליקון. לקוחות שילבו את בלוקי ה-IP של Omni Design ו/או תת-מערכות שלמות ב-SoCs שלהם.

ייתכן שתתעניין בחלק מההכרזות האחרונות של Omni Design. הודעה לעיתונות על הלקוח שלהם MegaChips, מכריזה על שילוב של ממירי נתונים בעלי ביצועים גבוהים בהספק נמוך במיוחד ב-Ethernet SoC לרכב שלהם עבור שוק התקשורת של כלי רכב לכל דבר (V2X). עוד הודעה לעיתונות על זמינות של משפחת Lepton שלהם של ADC ו-DAC בעלי ביצועים גבוהים בטכנולוגיית TSMC 16nm.

אולי יעניין אותך גם לקרוא אותם שפורסמו לאחרונה מאמר לבן בנושא "יישומי LiDAR עבור יישומי רכב אוטונומיים."