Conversores de dados de alta velocidade que aceleram os produtos automotivos e 5G

Embora a tendência para o System-on-Chip (SoC) tenha ganhado impulso já há algum tempo, o principal impulsionador tem sido a integração de componentes digitais, estimulada pela lei de Moore. A integração de cada vez mais circuitos digitais em um único chip tem sido consistentemente benéfica por motivos de desempenho, potência, formato e economia. Conseqüentemente, os componentes digitais de um sistema continuaram sendo integrados a um SoC, enquanto muitas das funções analógicas ainda eram deixadas como chips separados e por boas razões. Por um lado, os circuitos analógicos não se beneficiaram do escalonamento do processo na mesma medida que os circuitos digitais se beneficiaram com cada nó de processo avançado. Por outro lado, a disponibilidade geral de funções analógicas como blocos IP em nós de processos avançados foi prejudicada porque a portabilidade analógica para nós FinFET era vista como mais desafiadora. Essa é uma das razões para o enorme crescimento das empresas de semicondutores que fornecem CIs analógicos.

Muitas das aplicações atuais exigem processamento de ponta e têm requisitos muito exigentes, seja no setor automotivo, de IA ou 5G. Espera-se que os produtos ofereçam maior desempenho com menor latência, consumam menos energia, tenham formato menor e estejam disponíveis a preços atraentes. Isso está levando muitas empresas de semicondutores a buscar maneiras inovadoras de integrar mais funcionalidades analógicas em um SoC.

É neste contexto que uma apresentação no recente Fórum TSMC OIP seria de interesse tanto para arquitetos de sistemas quanto para designers de SoC. A palestra foi ministrada por Manar El-Chammas, vice-presidente de engenharia da Omni Design Technologies.

Omni Design Tecnologias

Omni Design inova em vários níveis, desde designs de nível de transistor até algoritmos. Suas ofertas de IP atendem a vários mercados, incluindo 5G, automotivo, IA, sensores de imagem, etc.

O portfólio IP da Omni Design consiste em conversores analógico-digital (ADCs) e conversores digital-analógico (DACs) que variam de resoluções de 6 a 14 bits e taxas de amostragem de algumas mega amostras/segundo (Msps) a Mais de 20 giga amostras/segundo (Gsps). Omni Design também oferece front-ends analógicos completos (AFEs) que podem incluir vários ADCs e DACs, PLLs, monitores PVT, PGAs, LDOs e referências de bandgap. A macro AFE totalmente integrada permite a integração perfeita dos componentes analógicos nos SoCs.

Transição de placas para SoCs

Há uma mudança significativa na indústria em direção à integração de funções analógicas de placas de PC em SoCs em muitas das aplicações identificadas anteriormente. Essas aplicações exigem maior desempenho, menor consumo de energia e chips de formato menor. A integração de mais componentes no SoC ajuda a reduzir o custo do sistema e a complexidade da lista de materiais (BOM). Uma solução integrada permite sincronização de relógio mais fácil de matrizes ADC e excelente correspondência entre canais. Uma das principais coisas que tornou esses SoCs integrados uma realidade é, obviamente, a disponibilidade de conversores de dados de alta resolução, alta taxa de amostragem e consumo de energia ultrabaixo. em nós de processo FinFET avançados.

Possibilitando tecnologia

Aplicações como 5G e LiDAR automotivo exigiam conversores de dados de alta velocidade e alta resolução que mantivessem alta linearidade acima de 60dB SFDR e 60dB IMD3 e baixo NSD. Através do uso de uma variedade de soluções proprietárias e patenteadas, a Omni Design é capaz de atender a esses requisitos rigorosos. Por exemplo, a sua comprovada tecnologia SWIFT™ pode proporcionar eficiências de potência e velocidade em comparação com soluções mais convencionais. Consulte a Figura abaixo. Uma comparação com o amplificador convencional é mostrada na tabela. A tecnologia SWIFT permite que os capacitores de referência sejam inicializados de forma a otimizar o desempenho geral do amplificador. Como resultado, a Omni Design é capaz de desenvolver conversores de dados de baixíssimo consumo e alto desempenho.

Integração de Front End Analógico (AFE) em Advanced Node SoC

5G e Automotivo são dois dos muitos mercados em crescimento diferentes que o portfólio IP da Omni Design aborda. Conforme mencionado anteriormente, Omni Design fornece blocos individuais de IP e subsistemas AFE inteiros.

Um subsistema AFE completo que a Omni Design oferece é para uso em SoCs 5G. O subsistema inclui tudo o que é necessário no caminho de processamento de sinal entre a antena e o bloco de processamento de sinal digital (DSP). Para um diagrama de blocos de alto nível de um subsistema 5G, consulte a Figura abaixo.

Outro subsistema AFE completo que a Omni Design oferece é para uso em SoCs LiDAR automotivos. O subsistema inclui tudo o que é necessário no caminho de processamento do sinal entre o fotodiodo e o DSP. Para um diagrama de blocos de alto nível de um subsistema LiDAR, consulte a Figura abaixo.

A LeddarTech®, líder global em tecnologia de detecção ADAS e AD de nível 1-5, está integrando o subsistema AFE da Omni Design em seu SoC LiDAR automotivo. Omni Design recentemente anunciou a disponibilidade geral de um front-end de receptor completo para um SoC LiDAR.

Resumo

O setor automotivo e 5G exigem ADCs e DACs de alto desempenho em nós de processo FinFET para integração em SoCs. A arquitetura modular e as tecnologias proprietárias da Omni Design ajudam a fornecê-los como núcleos IP e subsistemas completos para facilitar a integração do SoC. Esses núcleos IP são otimizados para potência, desempenho e fator de área/forma e exibem baixo NSD e alto SFDR, conforme demonstrado no silício. Os clientes têm integrado blocos IP e/ou subsistemas completos da Omni Design em seus SoCs.

Você pode estar interessado em alguns dos anúncios recentes da Omni Design. Um comunicado de imprensa sobre seu cliente MegaChips, anunciando a integração de conversores de dados de ultra baixo consumo e alto desempenho em seu SoC Ethernet automotivo para o mercado de comunicações Vehicle-to-Everything (V2X). Outro comunicado de imprensa sobre disponibilidade de sua família Lepton de ADCs e DACs de alto desempenho na tecnologia TSMC 16nm.

Você também pode estar interessado em ler os artigos publicados recentemente white paper sobre “Implementações LiDAR para aplicações de veículos autônomos”.