Bộ chuyển đổi dữ liệu tốc độ cao thúc đẩy các sản phẩm ô tô và 5G

Mặc dù xu hướng hướng tới Hệ thống trên chip (SoC) đã phát triển khá lâu, nhưng động lực chính là sự tích hợp của các thành phần kỹ thuật số, được thúc đẩy bởi định luật Moore. Việc tích hợp ngày càng nhiều mạch kỹ thuật số vào một con chip duy nhất luôn mang lại lợi ích về hiệu suất, sức mạnh, yếu tố hình thức và lý do kinh tế. Do đó, các thành phần kỹ thuật số của một hệ thống tiếp tục được tích hợp vào một SoC trong khi nhiều chức năng tương tự vẫn được để dưới dạng các chip riêng biệt và vì những lý do chính đáng. Đầu tiên, các mạch tương tự không được hưởng lợi từ việc mở rộng quy trình ở cùng mức độ như các mạch kỹ thuật số đã làm với mọi nút quy trình nâng cao. Mặt khác, tính khả dụng chung của các chức năng tương tự dưới dạng các khối IP trên các nút quy trình nâng cao bị tụt lại do việc chuyển tín hiệu tương tự sang các nút FinFET được coi là khó khăn hơn. Đó là một trong những lý do giải thích cho sự phát triển vượt bậc của các công ty bán dẫn cung cấp IC tương tự.

Nhiều ứng dụng ngày nay yêu cầu xử lý cạnh và có những yêu cầu rất khắt khe, cho dù đó là trong ô tô, AI hay 5G. Các sản phẩm dự kiến ​​sẽ mang lại hiệu suất cao hơn với độ trễ thấp hơn, tiêu thụ điện năng thấp hơn, có kiểu dáng nhỏ hơn và có sẵn ở mức giá hấp dẫn. Điều này đang thúc đẩy nhiều công ty bán dẫn xem xét các cách sáng tạo để tích hợp nhiều chức năng tương tự hơn vào một SoC.

Trong bối cảnh này, một bài thuyết trình tại Diễn đàn TSMC OIP gần đây sẽ được các kiến ​​trúc sư hệ thống cũng như các nhà thiết kế SoC quan tâm. Bài nói chuyện được đưa ra bởi Manar El-Chammas, phó chủ tịch kỹ thuật của Omni Design Technologies.

Công nghệ thiết kế Omni

Omni Design đổi mới ở nhiều cấp độ từ thiết kế cấp độ bóng bán dẫn đến thuật toán. Các dịch vụ IP của họ giải quyết nhiều thị trường bao gồm 5G, ô tô, AI, cảm biến hình ảnh, v.v.

Danh mục đầu tư IP của Omni Design bao gồm các bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số (ADC) và bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự (DAC) có độ phân giải từ 6 bit đến 14 bit và tốc độ lấy mẫu từ vài mega mẫu/giây (Msps) đến Hơn 20 mẫu giga/giây (Gsps). Omni Design cũng cung cấp giao diện người dùng tương tự (AFE) hoàn chỉnh có thể bao gồm nhiều ADC và DAC, PLL, màn hình PVT, PGA, LDO và tham chiếu khoảng cách băng tần. Macro AFE được tích hợp đầy đủ cho phép tích hợp liền mạch các thành phần tương tự vào SoC.

Chuyển đổi từ bo mạch sang SoC

Có một sự thay đổi đáng kể trong ngành theo hướng tích hợp các chức năng tương tự từ bo mạch PC vào SoC trong nhiều ứng dụng đã được xác định trước đó. Các ứng dụng này yêu cầu hiệu suất cao hơn, công suất thấp hơn và chip có hệ số dạng nhỏ hơn. Việc tích hợp nhiều thành phần hơn vào SoC giúp giảm chi phí hệ thống và độ phức tạp của hóa đơn nguyên vật liệu (BOM). Một giải pháp tích hợp làm cho đồng bộ hóa đồng hồ dễ dàng hơn của mảng ADC và kết hợp tuyệt vời giữa các kênh. Tất nhiên, một trong những điều quan trọng đã biến các SoC tích hợp này thành hiện thực là sự sẵn có của các bộ chuyển đổi dữ liệu có độ phân giải cao, tốc độ lấy mẫu cao, công suất cực thấp trong các nút quy trình FinFET nâng cao.

kích hoạt công nghệ

Các ứng dụng như 5G và LiDAR dành cho ô tô yêu cầu bộ chuyển đổi dữ liệu tốc độ cao, độ phân giải cao, duy trì độ tuyến tính cao trên 60dB SFDR và ​​60dB IMD3 và NSD thấp. Thông qua việc sử dụng nhiều giải pháp độc quyền và được cấp bằng sáng chế, Omni Design có thể giải quyết các yêu cầu nghiêm ngặt này. Ví dụ: công nghệ SWIFT™ đã được chứng minh qua thời gian của họ có thể mang lại hiệu quả cả về năng lượng và tốc độ so với các giải pháp thông thường hơn. Tham khảo hình bên dưới. So sánh với bộ khuếch đại thông thường được hiển thị trong bảng. Công nghệ SWIFT cho phép khởi động các tụ điện tham chiếu theo cách để tối ưu hóa hiệu suất tổng thể của bộ khuếch đại. Do đó, Omni Design có thể phát triển các bộ chuyển đổi dữ liệu hiệu suất cao, công suất cực thấp.

Tích hợp giao diện người dùng tương tự (AFE) vào SoC nút nâng cao

5G và Ô tô là hai trong số nhiều thị trường đang phát triển khác nhau mà danh mục IP của Omni Design đề cập đến. Như đã đề cập trước đó, Omni Design cung cấp các khối IP riêng lẻ và toàn bộ hệ thống con AFE.

Một hệ thống con AFE hoàn chỉnh mà Omni Design cung cấp sẽ được sử dụng trong các SoC 5G. Hệ thống con bao gồm mọi thứ cần thiết trong đường xử lý tín hiệu giữa ăng-ten và khối xử lý tín hiệu số (DSP). Để biết sơ đồ khối cấp cao của hệ thống con 5G, hãy tham khảo Hình bên dưới.

Một hệ thống con AFE hoàn chỉnh khác mà Omni Design cung cấp được sử dụng trong các SoC LiDAR dành cho ô tô. Hệ thống con bao gồm mọi thứ cần thiết trong đường dẫn xử lý tín hiệu giữa đi-ốt ảnh và DSP. Để biết sơ đồ khối cấp cao của hệ thống con LiDAR, hãy tham khảo Hình bên dưới.

LeddarTech®, công ty hàng đầu thế giới về công nghệ cảm biến ADAS và ADAS Cấp độ 1-5 đang tích hợp hệ thống con AFE của Omni Design vào SoC LiDAR dành cho ô tô của họ. Thiết kế Omni gần đây đã công bố tính khả dụng chung của giao diện người dùng hoàn chỉnh của bộ thu cho LiDAR SoC.

Tổng kết

Ô tô và 5G yêu cầu ADC và DAC hiệu suất cao trong các nút xử lý FinFET để tích hợp vào SoC. Kiến trúc mô-đun và các công nghệ độc quyền của Omni Design giúp cung cấp những thứ này dưới dạng lõi IP và các hệ thống con hoàn chỉnh để dễ dàng tích hợp SoC. Các lõi IP này được tối ưu hóa về công suất, hiệu suất và hệ số diện tích/hình thức, đồng thời thể hiện NSD thấp và SFDR cao như được thể hiện trong silicon. Khách hàng đã và đang tích hợp các khối IP của Omni Design và/hoặc các hệ thống phụ hoàn chỉnh vào SoC của họ.

Bạn có thể quan tâm đến một số thông báo gần đây của Omni Design. Một thông cáo báo chí về khách hàng của họ MegaChips, công bố tích hợp bộ chuyển đổi dữ liệu hiệu suất cao, năng lượng cực thấp vào SoC Ethernet dành cho ô tô của họ cho thị trường truyền thông từ phương tiện đến mọi thứ (V2X). Một thông cáo báo chí khác về sự sẵn có của họ Lepton gồm các ADC và DAC hiệu suất cao trên công nghệ 16nm TSMC.

Bạn cũng có thể quan tâm đến việc đọc được xuất bản gần đây của họ sách trắng về “Triển khai LiDAR cho các ứng dụng xe tự hành.”