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专家观点:为研发设计人员提供优势先机

发布时间:2018-08-12 15:18热度()我要投稿
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导读:为了达成现今市场对于价格、功耗、以及效能的要求目标,除了持续缩小制程尺寸以外,晶片设计业者还须进行更紧
  为了达成现今市场对于价格、功耗、以及效能的要求目标,除了持续缩小制程尺寸以外,晶片设计业者还须进行更紧密的整合,以及达到各方面的产品效能规格,包括像整合式电源管理、影像感测、以及强化型显示驱动器。这些半导体制程广泛多元的发展,或许不常登上媒体的头条版面,但对于最终产品在市场的长期成功而言,其重要性丝毫不减。

  谈到整合,我们自动会纳入考量运算效能──包括讯号处理与微控制器──不过我同样感兴趣的其他设计领域,就是各种实体介面,像是感测、启动、以及特定应用的驱动讯号能够让每位研发人员能发挥其专业长才,为SoC元件注入竞争优势。

  特别是在类比领域,研发业者关心品质,信号杂讯比、及被动元件线性的系数。随着核心逻辑元件持续缩小,类比制程技术供应商必须发挥更多创意,调适与配合半导体物理的法则,藉以满足顾客的种种需求。

  节省资源与能源的必然趋势,促使业界发展出各种令人振奋的崭新半导体应用,使得电压转换与功耗效率成为商业上成功的关键因素。

  个人认为,当前在功耗效率方面最为关键的领域包括:传统住家与工业照明替代产品市场的高效能LED驱动晶片;绘图与影音系统采用更好、更省电的负载调节系统;在睡眠模式及音效放大的应用上,达到接近零耗电的切换式变压器;随着整合的压力持续攀升,符合classD规格的省电性能就变得越来越重要。

  在上述所有应用中,性能的关键在于省电效率,以及尽可能压低每个电晶体的on-channel之开启通道电阻(Rdson)。能够达到较低的Rdson,意谓我们能制造出体积大幅缩小的MOSFET电晶体以及闸极驱动器(如下图所示),尤其是低端的MOSFET。

    

典型的降压稳压器,显示出三个领域,其中较低的Rdson能带来优异的整体效率

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  另一方面,减少耗电也是有利可图。使用电池供电的装置,需要在多种低电压上维持精准的电源管理。独立驱动基频、射频以及显示系统的电源管理品质,是建立使用者印象的重要因素之一。若您的装置(手机、可携式媒体播放器、摄录影机、或个人数据装置),能长时间正常运作而不必充电,这就是一项实质的利益,顾客不仅很容易了解,而且愿意付钱来买。

  此外,所有针对第三世界开发的新型可携式产品,经常见到采取多样化功能的设计,也让电源管理的重要性持续攀高。

  为让晶片研发业者得到所需的武器,抢攻各领域的市场版图,业界必须维持与现有混合讯号与标准产品之间的相容性,让业者能重复使用IP以搭配各种优异的整合电源管理功能来开发各种新SoC设计。

  我们的作法是采取以应用为中心的模式,根据输入电压与输出电压来开发一系列电源IC技术。从手机领域发展已久的5伏特技术,支援15伏特与20伏特的输出电压,一直到专为满足液晶电视面板30伏特所设计的技术,或是最高支援800伏特的高电压变压器。

  台积电(TSMC)采用BCD(即双极、CMOS&DMOS)的作法已广为业界所认识,我们技术的关键是DMOS元件以及它与现有CMOS区块之间的相容性。这方面的相容性非常重要,因为它让我们的顾客能重复使用经过试验与测试的CMOS功能,并加入许多先进的电源功能,而不必重新开发现有的设计方案。

  例如,顾客可能已经有一个设计完善且验证完善的类比至数位转换器区块,能移植到新元件上,并加入一些高效率的新型电源管理技术。尤其对于大小规格与功能无法兼顾的可携式装置而言,特别适用。

  除了这些进展,我们的设计套件推出三种等级版本,最基础的是核心技术手册,里面提供设计规则、模型建构、以及特性等方面的资料。另一层的PDK套件提供更多项工具以加快作业流程,最后就是提供特殊IP。

  预先验证的IP包括CMOS、标准单元资料库、逻辑区块、以及MTP、OTP记忆体。这些都可让研发设计人员只需专注于发挥专业与知识在其开发的元件上,帮助他们在不同的领域赢得优势,最终并透过这些价值优势来获得实际的商业利益。

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