自動車および5G製品を加速する高速データコンバータ

システムオンチップ (SoC) への傾向はかなり前から勢いを増していますが、主な推進力はムーアの法則によって促進されたデジタル コンポーネントの統合です。 単一チップにますます多くのデジタル回路を統合することは、パフォーマンス、電力、フォームファクター、および経済的な理由で一貫して有益です。 したがって、システムのデジタル コンポーネントは SoC に統合され続けましたが、アナログ機能の多くは依然として個別のチップとして残されましたが、それには正当な理由がありました。 XNUMX つは、アナログ回路は、プロセス ノードが進歩するたびにデジタル回路が得たほどのプロセス スケーリングの恩恵を受けられなかったことです。 もう XNUMX つは、FinFET ノードへのアナログの移植がより困難であると考えられたため、高度なプロセス ノード上の IP ブロックとしてのアナログ機能の一般提供が遅れたことです。 これが、アナログ IC を供給する半導体企業が大幅に成長した理由の XNUMX つです。

今日のアプリケーションの多くはエッジ処理を必要とし、自動車、AI、5G など、非常に厳しい要件を備えています。 これらの製品は、より低い遅延でより高いパフォーマンスを実現し、より低い消費電力、より小さなフォームファクターを備え、魅力的な価格帯で入手できることが期待されています。 これにより、多くの半導体企業は、より多くのアナログ機能を SoC に統合する革新的な方法を検討するようになりました。

このような状況において、最近の TSMC OIP フォーラムでのプレゼンテーションは、システム アーキテクトと SoC 設計者の両方にとって興味深いものとなるでしょう。 この講演は、Omni Design Technologies のエンジニアリング担当副社長、Manar El-Chammas 氏によって行われました。

オムニデザインテクノロジー

オムニ デザインは、トランジスタ レベルの設計からアルゴリズムに至るまで、複数のレベルにわたって革新します。 同社の IP 製品は、5G、自動車、AI、イメージ センサーなどを含む複数の市場に対応しています。

Omni Design の IP ポートフォリオは、6 ビットから 14 ビットの分解能、数メガサンプル/秒 (Msps) から20 ギガ以上のサンプル/秒 (Gsps)。 Omni Design は、複数の ADC および DAC、PLL、PVT モニター、PGA、LDO、およびバンドギャップ リファレンスを含めることができる完全なアナログ フロントエンド (AFE) も提供します。 完全に統合された AFE マクロにより、アナログ コンポーネントを SoC にシームレスに統合できます。

ボードから SoC への移行

業界では、これまでに特定したアプリケーションの多くで、アナログ機能を PC ボードから SoC に統合する方向に大きな変化が見られます。 これらのアプリケーションには、より高いパフォーマンス、より低い電力、より小さなフォームファクターのチップが必要です。 より多くのコンポーネントを SoC に統合すると、システム コストと部品表 (BOM) の複雑さが軽減されます。 統合ソリューションにより、 より簡単なクロック同期 の ADC アレイとチャネル間の優れたマッチング。 これらの統合型 SoC を実現する重要な点の XNUMX つは、もちろん、高解像度、高サンプリング レート、超低消費電力のデータ コンバーターが利用できることです。 高度な FinFET プロセス ノード内.

実現技術

5G や車載 LiDAR などのアプリケーションには、60dB SFDR および 60dB IMD3 を超える高い直線性と低い NSD を維持する高速、高解像度のデータ コンバータが必要でした。 オムニ デザインは、独自の特許取得済みのさまざまなソリューションを使用することで、これらの厳しい要件に対処することができます。 たとえば、長年の実績を持つ同社の SWIFT™ テクノロジーは、従来のソリューションと比較して電力効率と速度効率の両方を実現します。 下の図を参照してください. 従来アンプとの比較を表に示します。。 SWIFT テクノロジーにより、アンプの全体的な性能を最適化するような方法でリファレンス コンデンサをブートストラップすることができます。 その結果、オムニ デザインは超低電力、高性能のデータ コンバーターを開発することができました。

アドバンスト ノード SoC へのアナログ フロント エンド (AFE) の統合

5G と自動車は、オムニ デザインの IP ポートフォリオが取り組むさまざまな成長市場のうちの XNUMX つです。 前述したように、Omni Design は IP の個々のブロックと AFE サブシステム全体を提供します。

Omni Design が提供する完全な AFE サブシステムの 5 つは、5G SoC で使用するためのものです。 サブシステムには、アンテナとデジタル信号処理 (DSP) ブロックの間の信号処理パスに必要なものがすべて含まれています。 XNUMXG サブシステムの高レベルのブロック図については、以下の図を参照してください。

Omni Design が提供するもう XNUMX つの完全な AFE サブシステムは、車載用 LiDAR SoC で使用するためのものです。 サブシステムには、フォト ダイオードと DSP の間の信号処理パスに必要なものがすべて含まれています。 LiDAR サブシステムの高レベルのブロック図については、以下の図を参照してください。

レベル 1 ～ 5 ADAS および AD センシング技術の世界的リーダーである LeddarTech® は、Omni Design の AFE サブシステムを自社の車載 LiDAR SoC に統合しています。 最近のオムニデザイン LiDAR SoC 用の完全な受信機フロントエンドの一般提供を発表.

まとめ

車載および 5G では、SoC に統合するための FinFET プロセス ノードに高性能 ADC および DAC が必要です。 Omni Design のモジュラー アーキテクチャと独自のテクノロジーにより、これらを IP コアおよび完全なサブシステムとして提供し、SoC 統合を容易にします。 これらの IP コアは、電力、パフォーマンス、エリア/フォーム ファクターに関して最適化されており、シリコンで実証されているように、低い NSD と高い SFDR を示します。 顧客は、Omni Design の IP ブロックや完全なサブシステムを自社の SoC に統合しています。

Omni Design の最近の発表に興味があるかもしれません。 顧客に関するプレスリリース MegaChips、超低電力、高性能データコンバータを車載イーサネット SoC に統合すると発表 Vehicle-to-Everything (V2X) 通信市場向け。 についての別のプレスリリース TSMC 16nmテクノロジー上の高性能ADCおよびDACのLeptonファミリーの利用可能性.

最近出版されたものを読むことにも興味があるかもしれません 「自動運転車アプリケーションのための LiDAR 実装」に関するホワイトペーパー。