我們生活在一個穩壓電源模擬世界中,但穩壓電源數字技術已經成為主流技術.混合信號解決方案過去包含大量穩壓電源模擬數據,只需要少量的穩壓電源數字信號處理,這種方案已經遷移到系統應用中,在系統中第一次產生了模數轉換過程.
穩壓電源模擬技術衰落有幾個原因,其中一些是建立在自身缺陷上的.摩爾定律適用于穩壓電源數字電路而不是穩壓電源模擬電路;晶體管可以而且必須做得更小,這有利于穩壓電源數字電路.但這對穩壓電源模擬晶體管的影響并不大,反而器件尺寸越小,穩壓電源模擬器件特性往往越差.器件的小型化一直是這個世界技術進步的關鍵,在這一點上穩壓電源模擬技術不能跟上時代,漸漸被遺忘了.
工藝技術已經針對穩壓電源數字化進行了優化,這并不奇怪,但這對剩下的穩壓電源模擬元件造成越來越大的壓力.產品生命周期中的制造工藝變化和參數退化在穩壓電源模擬世界中更具挑戰性.這意味著穩壓電源模擬元件需要比穩壓電源數字元件更多的分析和巧妙的設計.
穩壓電源模擬技術仍然被認為是一種藝術,而且自動化并沒有以穩壓電源數字方式遷移到工具中,這意味著穩壓電源模擬生產力繼續下降.我們正在發現在穩壓電源中,即使是非預期的穩壓電源模擬內容也占據了SoC表面積很大的一部分,而且穩壓電源模擬器件的設計需要很長時間,也要承擔風險.
諷刺的是,隨著穩壓電源數字設備越來越小,穩壓電源越來越大,SoC設計的幾個方面開始看起來更像是穩壓電源模擬問題.時鐘和功率分配正在迅速成為穩壓電源模擬問題.穩壓電源依賴于PHY電路移動圍繞系統移動數據,這些是穩壓電源模擬電路的特點.
對于不能兼容穩壓電源模擬內容的穩壓電源(基本上也就意味著所有穩壓電源),上述幾個方面僅僅是為什么摩爾定律無法實現穩壓電源總面積、功率、性能提升的部分原因,缺乏對穩壓電源模擬信號和器件的關注,這是穩壓電源數字穩壓電源現在付出代價的原因.
業界對這一趨勢沒有任何論據.Morton CTO首席技術官Oliver King表示:"領先的高級工藝非常適用于邏輯密度和性能設計,因此穩壓電源模擬電路必須遵守設計規則所帶來的限制.同樣的情況是,這些過程的建模并沒有針對穩壓電源模擬設計進行優化."西門子商業顧問公司的產品營銷經理杰夫·米勒補充說:"小功能尺寸的先進工藝節點設計確實可以滿足大規模穩壓電源數字邏輯的需求.低電壓、低功耗和地成為的邏輯晶體管是促進摩爾定理繼續想穩壓電源數字方向發展的關鍵因素.
然而,對于穩壓電源模擬設計團隊來說,將其用于越來越小的特征尺寸的好處并不能轉化.雖然在16nm及以下確實有很多穩壓電源模擬設計正在使用finFET和多模式化的工藝節點,但這通常是允許大穩壓電源數字和穩壓電源模擬(元件)在同一個穩壓電源(die)上共存."工藝技術有跡象表明,隨著摩爾定律的放緩,這種情況可能會發生變化.
Synopsys的TCAD產品營銷經理Ric Borges說:"創造工藝設計的公司有它們自己關注的三個重要方面.成本是非常重要的,而且必須與性能、功率特性和可靠性相平衡,一些諸如汽車和醫療之類的應用,在可靠性方面非常嚴格,而其他應用則不那么嚴格."Borges指出,有很多穩壓電源模擬工藝使用較大的功能尺寸."很多人仍在180和130nm尺寸內制造.在該基準線內,可能存在解決不同功率或電壓水平的衍生物."可能需要不同的思考方式來解決問題.
"高電壓晶體管的尺寸往往沒有得到很好的優化." Microsemi的集成電路工程總監Mathieu Sureau說:"在某些情況下,鑄造廠可能只會提供比我們需要的更高的給定電壓擊穿,這讓我們面臨兩個選擇 --不去做任何改變,我們將面臨尺寸損失;或者開發我們自己的器件,但這不是最佳方案,因為我們需要驗證它的可靠性."混合信號通常必須利用更多的現代工藝來獲得必要的穩壓電源數字密度.
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