자동차 및 5G 제품을 가속화하는 고속 데이터 컨버터

SoC(System-on-Chip)에 대한 추세가 꽤 오랫동안 탄력을 받아 왔지만 주요 동인은 무어의 법칙에 의해 촉진된 디지털 구성 요소의 통합이었습니다. 점점 더 많은 디지털 회로를 단일 칩에 통합하는 것은 성능, 전력, 폼 팩터 및 경제적 이유에서 지속적으로 유익했습니다. 따라서 시스템의 디지털 구성 요소는 SoC에 계속 통합되는 반면 많은 아날로그 기능은 여전히 ​​별도의 칩으로 남겨져 있습니다. 우선, 아날로그 회로는 모든 발전하는 프로세스 노드에서 디지털 회로가 얻은 것과 같은 정도로 프로세스 스케일링의 이점을 얻지 못했습니다. 또 다른 예로, 아날로그를 FinFET 노드로 포팅하는 것이 더 어려운 것으로 보였기 때문에 고급 프로세스 노드에서 IP 블록으로 아날로그 기능의 일반 가용성이 뒤처졌습니다. 이것이 아날로그 IC를 공급하는 반도체 회사가 엄청나게 성장한 이유 중 하나입니다.

자동차, AI 또는 5G에 관계없이 오늘날의 많은 애플리케이션에는 에지 처리가 필요하고 매우 까다로운 요구 사항이 있습니다. 이 제품은 더 짧은 대기 시간으로 더 높은 성능을 제공하고, 더 낮은 전력을 소비하고, 더 작은 폼 팩터를 가지며, 매력적인 가격대로 제공될 것으로 예상됩니다. 이로 인해 많은 반도체 회사는 더 많은 아날로그 기능을 SoC에 통합하는 혁신적인 방법을 모색하고 있습니다.

이러한 맥락에서 최근 TSMC OIP 포럼의 프레젠테이션은 시스템 설계자와 SoC 설계자 모두에게 흥미로울 것입니다. 이 강연은 Omni Design Technologies의 엔지니어링 부사장인 Manar El-Chammas가 진행했습니다.

옴니 디자인 기술

Omni Design은 트랜지스터 수준 설계에서 알고리즘에 이르기까지 여러 수준에서 혁신을 이룹니다. 그들의 IP 제품은 5G, 자동차, AI, 이미지 센서 등을 포함한 여러 시장을 다룹니다.

Omni Design의 IP 포트폴리오는 6비트에서 14비트 해상도 범위의 아날로그-디지털 변환기(ADC) 및 디지털-아날로그 변환기(DAC)와 몇 메가 샘플/초(Msps)에서 20+ 기가 샘플/초(Gsps). Omni Design은 또한 여러 ADC 및 DAC, PLL, PVT 모니터, PGA, LDO 및 밴드갭 레퍼런스를 포함할 수 있는 완전한 아날로그 프런트 엔드(AFE)를 제공합니다. 완전히 통합된 AFE 매크로를 통해 아날로그 구성 요소를 SoC에 원활하게 통합할 수 있습니다.

보드에서 SoC로 전환

앞서 식별한 많은 애플리케이션에서 PC 보드의 아날로그 기능을 SoC로 통합하는 방향으로 업계에서 상당한 변화가 일어나고 있습니다. 이러한 애플리케이션에는 더 높은 성능, 더 낮은 전력 및 더 작은 폼 팩터 칩이 필요합니다. SoC에 더 많은 구성 요소를 통합하면 시스템 비용과 BOM(Bill of Material) 복잡성을 줄이는 데 도움이 됩니다. 통합 솔루션은 더 쉬운 시계 동기화 ADC 배열 및 채널 간의 우수한 정합. 이러한 통합 SoC를 현실로 만든 핵심 요소 중 하나는 물론 고해상도, 높은 샘플링 속도, 초저전력 데이터 컨버터의 가용성입니다. 고급 FinFET 프로세스 노드에서.

활성화 기술

5G 및 자동차 LiDAR와 같은 애플리케이션에는 60dB SFDR 및 60dB IMD3 이상의 높은 선형성과 낮은 NSD를 유지하는 고속, 고해상도 데이터 컨버터가 필요했습니다. 다양한 독점 및 특허 솔루션을 사용하여 Omni Design은 이러한 엄격한 요구 사항을 해결할 수 있습니다. 예를 들어, 오랜 시간 동안 입증된 SWIFT™ 기술은 기존 솔루션에 비해 전력 및 속도 효율성을 모두 제공할 수 있습니다. 아래 그림을 참조하세요. 기존 앰프와의 비교는 표에 나와 있습니다.. SWIFT 기술을 사용하면 증폭기의 전체 성능을 최적화하는 방식으로 레퍼런스 커패시터를 부트스트랩할 수 있습니다. 그 결과 옴니디자인은 초저전력 고성능 데이터 컨버터를 개발할 수 있게 됐다.

고급 노드 SoC에 아날로그 프런트 엔드(AFE) 통합

5G와 자동차는 Omni Design의 IP 포트폴리오가 다루는 다양한 성장 시장 중 두 가지입니다. 앞에서 언급했듯이 Omni Design은 개별 IP 블록과 전체 AFE 하위 시스템을 제공합니다.

Omni Design이 제공하는 하나의 완전한 AFE 서브시스템은 5G SoC에서 사용하기 위한 것입니다. 하위 시스템에는 안테나와 디지털 신호 처리(DSP) 블록 사이의 신호 처리 경로에 필요한 모든 것이 포함됩니다. 5G 하위 시스템의 상위 블록 다이어그램은 아래 그림을 참조하십시오.

Omni Design이 제공하는 또 다른 완전한 AFE 하위 시스템은 자동차 LiDAR SoC에 사용하기 위한 것입니다. 하위 시스템에는 포토 다이오드와 DSP 사이의 신호 처리 경로에 필요한 모든 것이 포함됩니다. LiDAR 하위 시스템의 상위 수준 블록 다이어그램은 아래 그림을 참조하십시오.

레벨 1-5 ADAS 및 AD 감지 기술 분야의 글로벌 리더인 LeddarTech®는 Omni Design의 AFE 서브시스템을 자동차 LiDAR SoC에 통합하고 있습니다. 최근 옴니디자인 LiDAR SoC를 위한 완전한 수신기 프런트 엔드의 일반 가용성 발표.

요약

자동차 및 5G는 SoC에 통합하기 위해 FinFET 프로세스 노드에 고성능 ADC 및 DAC가 필요합니다. Omni Design의 모듈식 아키텍처와 독점 기술은 이를 IP 코어 및 완전한 하위 시스템으로 제공하여 SoC 통합을 용이하게 합니다. 이 IP 코어는 전력, 성능 및 면적/폼 팩터에 최적화되어 있으며 실리콘에서 입증된 것처럼 낮은 NSD와 높은 SFDR을 나타냅니다. 고객은 Omni Design의 IP 블록 및/또는 전체 하위 시스템을 SoC에 통합해 왔습니다.

Omni Design의 최근 발표에 관심이 있으실 수 있습니다. 고객에 대한 보도 자료 MegaChips, 자동차 이더넷 SoC에 초저전력 고성능 데이터 컨버터 통합 발표 V2X(Vehicle-to-Everything) 통신 시장을 위한 대한 또 다른 보도자료 TSMC 16nm 기술에 대한 고성능 ADC 및 DAC의 Lepton 제품군 가용성.

최근에 출판된 기사를 읽어보는 것도 좋습니다. "자율 주행 차량 애플리케이션을 위한 LiDAR 구현"에 대한 백서.