Высокоскоростные преобразователи данных для автомобилей и продуктов 5G

Хотя тенденция к использованию систем-на-чипе (SoC) уже довольно давно набирает обороты, основной движущей силой стала интеграция цифровых компонентов, подстегиваемая законом Мура. Интеграция все большего количества цифровых схем в один чип неизменно выгодна с точки зрения производительности, мощности, форм-фактора и экономических соображений. Следовательно, цифровые компоненты системы продолжали интегрироваться в SoC, в то время как многие аналоговые функции по-прежнему оставались отдельными чипами и по уважительным причинам. Во-первых, аналоговые схемы не выиграли от масштабирования процесса в той же степени, что и цифровые схемы с каждым развивающимся узлом процесса. С другой стороны, общая доступность аналоговых функций в виде IP-блоков на передовых технологических узлах отставала, поскольку перенос аналоговых функций на узлы FinFET считался более сложной задачей. Это одна из причин огромного роста полупроводниковых компаний, поставляющих аналоговые ИС.

Многие из современных приложений требуют обработки краев и предъявляют очень высокие требования, будь то автомобильная промышленность, искусственный интеллект или 5G. Ожидается, что продукты будут обеспечивать более высокую производительность при меньшей задержке, потреблять меньше энергии, иметь меньший форм-фактор и будут доступны по привлекательным ценам. Это побуждает многие полупроводниковые компании искать инновационные способы интеграции большего количества аналоговых функций в SoC.

Именно в этом контексте презентация на недавнем форуме TSMC OIP будет интересна как системным архитекторам, так и разработчикам SoC. С докладом выступил Манар Эль-Чаммас, вице-президент по разработке Omni Design Technologies.

Омни Дизайн Технологии

Omni Design внедряет инновации на нескольких уровнях, от проектирования на уровне транзисторов до алгоритмов. Их IP-предложения охватывают несколько рынков, включая 5G, автомобили, искусственный интеллект, датчики изображения и т. д.

Ассортимент IP Omni Design состоит из аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) с разрешением от 6 до 14 бит и частотой дискретизации от нескольких мегавыборок в секунду (Msps) до 20+ гигавыборок в секунду (Gsps). Omni Design также предлагает полные аналоговые интерфейсы (AFE), которые могут включать в себя несколько АЦП и ЦАП, PLL, мониторы PVT, PGA, LDO и эталоны ширины запрещенной зоны. Полностью интегрированный макрос AFE обеспечивает бесшовную интеграцию аналоговых компонентов в SoC.

Переход от плат к SoC

В отрасли наблюдается значительный сдвиг в сторону интеграции аналоговых функций печатных плат в SoC во многих приложениях, указанных ранее. Эти приложения требуют более высокой производительности, меньшего энергопотребления и микросхем меньшего форм-фактора. Интеграция большего количества компонентов в SoC помогает снизить стоимость системы и сложность спецификации (BOM). Комплексное решение позволяет упрощенная синхронизация часов массивов АЦП и отличное согласование между каналами. Одной из ключевых вещей, которая сделала эти интегрированные SoC реальностью, является, конечно же, наличие преобразователей данных с высоким разрешением, высокой частотой дискретизации и сверхнизким энергопотреблением. в передовых технологических узлах FinFET.

Включение технологий

Для таких приложений, как 5G и автомобильный LiDAR, требуются высокоскоростные преобразователи данных с высоким разрешением, которые поддерживают высокую линейность при SFDR 60 дБ и IMD60 3 дБ и низком NSD. Благодаря использованию множества собственных и запатентованных решений Omni Design может удовлетворить эти строгие требования. Например, их проверенная временем технология SWIFT™ может обеспечить эффективность как по мощности, так и по скорости по сравнению с более традиционными решениями. См. Рисунок ниже. Сравнение с обычным усилителем показано в таблице.. Технология SWIFT позволяет загружать эталонные конденсаторы таким образом, чтобы оптимизировать общую производительность усилителя. В результате Omni Design может разрабатывать сверхмаломощные высокопроизводительные преобразователи данных.

Интеграция аналогового интерфейса (AFE) в SoC Advanced Node

5G и автомобилестроение — два из множества различных растущих рынков, на которые ориентирован портфель IP-решений Omni Design. Как упоминалось ранее, Omni Design поставляет отдельные блоки IP и целые подсистемы AFE.

Одна полная подсистема AFE, которую предлагает Omni Design, предназначена для использования в SoC 5G. Подсистема включает в себя все, что необходимо в тракте обработки сигнала между антенной и блоком цифровой обработки сигналов (DSP). Блок-схему высокого уровня подсистемы 5G см. на рисунке ниже.

Еще одна полная подсистема AFE, которую предлагает Omni Design, предназначена для использования в автомобильных SoC LiDAR. Подсистема включает в себя все, что необходимо на пути обработки сигнала между фотодиодом и DSP. Блок-схему высокого уровня подсистемы LiDAR см. на рисунке ниже.

LeddarTech®, мировой лидер в области технологий ADAS и AD-датчиков уровней 1-5, интегрирует подсистему AFE Omni Design в свою автомобильную SoC LiDAR. Омни Дизайн недавно объявила об общедоступности полного внешнего интерфейса приемника для LiDAR SoC.

Обзор

Автомобильная промышленность и 5G требуют высокопроизводительных АЦП и ЦАП в технологических узлах FinFET для интеграции в SoC. Модульная архитектура Omni Design и запатентованные технологии помогают реализовать их в виде IP-ядер и полных подсистем для упрощения интеграции SoC. Эти IP-ядра оптимизированы по мощности, производительности и площади/форм-фактору и демонстрируют низкий NSD и высокий SFDR, как показано в кремнии. Клиенты интегрировали IP-блоки Omni Design и/или целые подсистемы в свои SoC.

Вас могут заинтересовать некоторые из последних объявлений Omni Design. Пресс-релиз о своем клиенте MegaChips объявляет об интеграции высокопроизводительных преобразователей данных со сверхнизким энергопотреблением в свои автомобильные SoC Ethernet. для рынка связи Vehicle-to-Everything (V2X). Очередной пресс-релиз о наличие своего семейства высокопроизводительных АЦП и ЦАП Lepton на 16-нм технологии TSMC.

Вам также может быть интересно прочитать их недавно опубликованные технический документ «Внедрение LiDAR для автономных транспортных средств».