ONSEMI
Polprevodniška industrija se razvija z neznansko hitrostjo, ki jo poganja povpraševanje po vrhunski elektroniki na področjih, kot so umetna inteligenca, 5G omrežja, električna vozila, industrijska avtomatizacija, potrošniška in medicinska elektronika.
Da bi ostali v ospredju, razvijalci nenehno premikajo meje načrtovanja čipov in si prizadevajo za manjše, energetsko učinkovitejše in zmogljivejše rešitve. V panogah, kot so električna vozila, podatkovni centri z umetno inteligenco, medicinski pripomočki in proizvodnja, lahko že majhno izboljšanje zmogljivosti čipov pomeni znatno konkurenčno prednost.
Moč, zmogljivost in površina
Z razvojem tehnologije narašča povpraševanje po kompaktnejših in zmogljivejših polprevodniških rešitvah. Razvijalci morajo uravnotežiti več kritičnih dejavnikov, vključno z zmogljivostjo, porabo energije in velikostjo, ki so skupno znani kot kazalniki PPA (Power, Performance, and Area). Ta kazalnik ima ključno vlogo pri izbiri polprevodniških komponent in procesnih tehnologij za izpolnjevanje razvijajočih se zahtev trga. Čista številka PPA (Figure-of-Merit – FoM) je običajno izražena kot: PPAFOM=zmogljivost/(površina x moč).
Metriko PPA pa je mogoče grafično izraziti tudi kot 2D trikotnik ali 3D piramido.
Nizka poraba energije, visoka zmogljivost (ali najmanjša ločljivost, če je izražena v mV/LSB) in manjša površina silicija se pogosto uporabljajo za opredelitev konkurenčnosti vezja in/ali procesne tehnologije. Te tri spremenljivke običajno ustvarjajo kompromis med načrtovanjem sheme, pri čemer izboljšanje ene pogosto negativno vpliva na drugo. Vprašanje je, s PPA kot vrednostjo, katero integralno izboljšavo analognih vezij je mogoče doseči s prehodom na naslednjo generacijo procesne tehnologije?
Poglobljen vpogled v PPA: TND6465 – visoko zmogljiva in natančna analogna zmogljivost, ki jo omogoča platforma Treo [1].
Za reševanje teh izzivov je podjetje onsemi predstavilo platformo Treo [2], vrhunsko polprevodniško tehnološko platformo, zasnovano za podporo izdelkom naslednje generacije z analognimi in mešanimi signali. Platforma Treo temelji na tehnologiji BCD (Bipolar-CMOS-DMOS) in v nasprotju z obstoječimi platformami BCD ponuja vodilno območje napetosti od 1 V do 90 V, kar omogoča izjemno integracijo, manjšo porabo energije in neprimerljivo učinkovitost. Z uporabo 65 nm procesne tehnologije je podjetje onsemi bistveno izboljšalo možnosti razvoja polprevodnikov v primerjavi s starejšimi 180 nm CMOS tehnologijami.
Treo ima s 65 nm BCD tehnologijo številne ključne prednosti, med drugim:
Energetsko učinkovitost: Zmanjšana debelina oksida vrat omogoča nižje napajalne napetosti (2,5 V v primerjavi s 3,3 V ali 5,0 V), kar lahko privede do 25- ali 50-odstotnega prihranka energije. Dejansko zmanjšanje moči se lahko razlikuje in lahko presega to vrednost zaradi manjše porabe toka.
Zmanjšanje velikosti: Zmanjšanje s 180 nm na 65 nm procesno tehnologijo omogoča znatno zmanjšanje površine nizkonapetostnih analognih vezij.
Povečanje zmogljivosti: Z izboljšanim ujemanjem tranzistorjev in manjšo geometrijo rešitve, ki temeljijo na Treo napravah, dosegajo večjo natančnost in pasovno širino pri enakem proračunu za energijo.
Brezhibna visokonapetostna integracija: Treo omogoča vgradnjo visokonapetostnih komponent v sam čip, kar odpravlja potrebo po zunanjih napajalnih modulih in poenostavlja zapletenost zasnove.
Študija primera
Prednost Treo v vezju operacijskega ojačevalnika
Za prikaz prednosti platforme Treo je podjetje onsemi izvedlo neposredno primerjavo med dvostopenjskim Millerjevim operacijskim ojačevalnikom, zasnovanim v 180 nm CMOS, in ojačevalnikom, prenesenim na 65 nm platformo Treo BCD.
Prenos je bil opravljen skrbno, da bi zagotovili enako zmogljivost v smislu odmika, pasovne širine, relativnega območja skupnega vhodnega režima itd. Po izdelavi sta bili obe vezji karakterizirani, da bi ugotovili izboljšave, dosežene s prenosom na proces Treo.
Rezultati so jasno pokazali pomembne prednosti zasnov, razvitih na platformi Treo:
Poraba energije: To pomeni, da nova zasnova porabi manj kot polovico energije kot starejša.
Površina čipa: To pomeni, da je poraba silicija 2,32-krat večja.
Skupna vrednost PPA (FoM): Zasnova, ki temelji na modelu Treo, je bila 5,1-krat boljša od 180 nm različice.
Te izpopolnitve ne izboljšujejo le učinkovitosti, temveč tudi omogočajo razvijalcem, da v manjše naprave vgradijo več funkcionalnosti in zmogljivosti, zaradi česar so polprevodniški izdelki naslednje generacije bolj konkurenčni in stroškovno učinkoviti.
Proizvodna odličnost
Čeprav je tehnološki napredek pri načrtovanju čipov bistvenega pomena, je enako pomembna tudi močna hrbtenica proizvodnje. Da bi zagotovili stalno dobavo, je podjetje onsemi investiralo v najsodobnejši obrat za proizvodnjo polprevodnikov v mestu East Fishkill v zvezni državi New York. Ta tovarna, odprta leta 2023, ima ključno vlogo pri izdelavi polprevodniških rešitev na osnovi Treo z uporabo tehnologije 300-milimetrskih rezin.
Z vzpostavitvijo domačega proizvodnega obrata podjetje onsemi povečuje zanesljivost dobavne verige in zmanjšuje odvisnost od proizvodnje v tujini. To je še posebej pomembno v luči globalnega pomanjkanja polprevodnikov in geopolitičnih negotovosti, ki so v zadnjih letih zmotili dobavne verige.
Povzetek
Polprevodniška industrija se nahaja v prelomnem trenutku, saj narašča povpraševanje po večji učinkovitosti, manjših dimenzijah in boljši zmogljivosti. onsemijeva platforma Treo s svojo napredno 65 nm BCD tehnologijo predstavlja pomemben korak naprej in ponuja bistvene prednosti v primerjavi s tradicionalnimi analognimi in rešitvami z mešanimi signali.
S podporo prožne dobavne verige in vrhunske proizvodnje bo platforma Treo na novo opredelila polprevodniško pokrajino in zagotovila energetsko učinkovite in visoko zmogljive čipe, ki bodo gonilo naslednjega vala tehnoloških inovacij. Ne glede na to, ali gre za aplikacije umetne inteligence, avtomobilske, medicinske ali industrijske aplikacije, Treo utira pot pametnejšemu in bolj povezanemu svetu.
Viri:
Vse slike in fotografije: onsemi.com
1: https://www.onsemi.com/design/technical-documentation#c3A9dG5kNjQ2NTs=
2: https://www.onsemi.com/solutions/technology/treo-platform
