我們終于進(jìn)入了計(jì)算機(jī)與我們和我們的環(huán)境真正互動(dòng)的未來，讓我們的日常生活更輕松、更安全、更高效。我的車還沒有自動(dòng)駕駛，但它知道在前面的車自動(dòng)駕駛時(shí)減速。我的手表知道我摔倒了，需要幫助。相機(jī)可以辨別一個(gè)人注視的焦點(diǎn)。智慧城市。工業(yè) 4.0。自動(dòng)駕駛。5G網(wǎng)絡(luò)。智能電網(wǎng)。這些領(lǐng)域的應(yīng)用增長(zhǎng)正在推動(dòng)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)的增長(zhǎng)遠(yuǎn)高于行業(yè)平均水平。

所有這些技術(shù)都將令人難以置信的處理能力與傳感器和模擬電路相結(jié)合，其規(guī)模在過去只能做夢(mèng)。然而，為了在市場(chǎng)上取得成功，這些組合系統(tǒng)還必須在合理的功耗下工作，并在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持可靠，通常是在具有挑戰(zhàn)性的條件下。這些運(yùn)營(yíng)和市場(chǎng)要求會(huì)影響設(shè)計(jì)公司在設(shè)計(jì)、實(shí)施和驗(yàn)證期間必須在芯片級(jí)完成的工作。

電源完整性是面臨壓力的眾多設(shè)計(jì)目標(biāo)之一，在這些組合系統(tǒng)中尤為重要，這些系統(tǒng)包含以前從未設(shè)想過的大型模擬系統(tǒng)和傳感器。讓我們來看看推動(dòng)這些芯片級(jí)挑戰(zhàn)的行業(yè)趨勢(shì)，以及這對(duì)這些系統(tǒng)的電源完整性和可靠性意味著什么。

新傳感器訂單

正如大多數(shù)設(shè)計(jì)公司會(huì)告訴你的那樣，近年來圖像傳感器的使用呈爆炸式增長(zhǎng)。傳感器是推動(dòng)后端計(jì)算增長(zhǎng)的前端。智能手機(jī)創(chuàng)造了對(duì)相機(jī)芯片的初始數(shù)量需求，導(dǎo)致價(jià)格下降，這使得幾乎任何人都可以將相機(jī)放在任何地方。獵人可以將追蹤攝像頭隱藏在樹林中，以收集有關(guān)游戲動(dòng)作的數(shù)據(jù)。房主可以在比購(gòu)買時(shí)間更短的時(shí)間內(nèi)安裝安全攝像頭。城市正在用攝像頭覆蓋街道，以阻止犯罪、監(jiān)控交通和跟蹤行人流量。

這些產(chǎn)品中的傳感器的尺寸范圍很廣，從非常小的像素?cái)?shù)到晶圓大小的傳感器陣列。目前有一些公司在設(shè)計(jì) 300-Mpixel 傳感器，而且肯定還會(huì)有更多。

但傳感器本身并不是一個(gè)完整的解決方案。為了使系統(tǒng)能夠理解這些傳感器“看到”的內(nèi)容，它們必須能夠分析數(shù)據(jù)。這意味著將處理能力與傳感器相結(jié)合——無論是在芯片上還是聯(lián)網(wǎng)在一起。汽車電子需要能夠檢測(cè)和區(qū)分其他車輛、行人和騎自行車的人的傳感器系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)您的心率、呼吸和睡眠模式的健身手表正在使用傳感器系統(tǒng)。事實(shí)上，下一代 Apple Watch 最令人期待的功能就是傳感器系統(tǒng)。

這種處理能力也在迅速發(fā)展。去年，索尼發(fā)布了一種傳感器/人工智能組合芯片，可以在芯片上識(shí)別物體和人員，這樣只有元數(shù)據(jù)而不是實(shí)際圖像會(huì)從芯片中傳遞出去。這些應(yīng)用推動(dòng)芯片設(shè)計(jì)的模擬和數(shù)字部分的復(fù)雜性不斷增加，在這些設(shè)計(jì)中具有更多的電源域和更大的模擬/混合信號(hào)塊。

當(dāng)今使用的大多數(shù)傳感器系統(tǒng)都依賴無線通信來傳輸數(shù)據(jù)和命令。無論無線通信是藍(lán)牙、Wi-Fi 還是蜂窩通信，它都意味著將傳感器、模擬和數(shù)字處理相結(jié)合的 IC。英飛凌的 Shawn Slusser 將結(jié)合雷達(dá)、CO 2傳感器、處理和 Wi-Fi/藍(lán)牙的智能建筑傳感器作為推動(dòng)增長(zhǎng)的產(chǎn)品類型的一個(gè)例子，以及英飛凌在收購(gòu)賽普拉斯半導(dǎo)體時(shí)看到的協(xié)同效應(yīng)。事實(shí)上，英飛凌宣稱的收購(gòu)目的是“將現(xiàn)實(shí)與數(shù)字世界聯(lián)系起來，塑造數(shù)字化”。

英飛凌并不是唯一一家通過設(shè)計(jì)能力來利用對(duì)組合系統(tǒng)日益增長(zhǎng)的需求的公司。近年來，大型模擬和數(shù)字公司發(fā)生了無數(shù)次合并。這些合并不是典型的競(jìng)爭(zhēng)者為爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額而相互吞并，而是擁有多樣化產(chǎn)品的公司聚集在一起，以建立更廣泛的集成產(chǎn)品能力。例如，歷來更注重?cái)?shù)字化的瑞薩電子最近收購(gòu)了 IDT、Intersil 和最近的Dialog——這些都是強(qiáng)大的模擬公司。Marvell 還通過收購(gòu)Inphi、Aquantia和Innovium來構(gòu)建數(shù)字處理和接口。這些公司正在獲得能力，為組合處理和接口提供更全面、更強(qiáng)大的芯片。