安森美以Treo平臺全面進(jìn)軍混合信號高集成賽道

隨著(zhù)數字半導體工藝逼近物理極限，數字集成的潛力逐漸枯竭，模擬和混合信號的集成將成為未來(lái)半導體集成化的新戰場(chǎng)。近日安森美公布了具有創(chuàng )新性和前瞻性的模擬和混合信號平臺Treo，打造面向多應用領(lǐng)域的模擬與混合信號集成平臺，正式宣告公司將全面邁入高集成模擬和混合信號統一平臺時(shí)代。

模擬集成是個(gè)由來(lái)已久的話(huà)題，但似乎始終沒(méi)有取得重大技術(shù)突破。相比于數字單元SoC集成技術(shù)的成熟，模擬單元在SoC中的集成面臨著(zhù)諸多的技術(shù)挑戰。首當其沖的就是工藝兼容性與制程差異，數字電路傾向于使用先進(jìn)的CMOS工藝以減小尺寸、提高速度和降低功耗。然而，模擬電路對工藝參數的變化更為敏感，且往往需要較大的器件尺寸以實(shí)現所需的電氣性能（如增益、匹配和線(xiàn)性度）。因此，在同一芯片上同時(shí)實(shí)現高性能的數字和模擬電路，需要在工藝兼容性和制程差異之間進(jìn)行精細的平衡和調整。安森美的Treo 平臺采用先進(jìn)的 65nm 節點(diǎn)的BCD（Bipolar–CMOS -DMOS）工藝技術(shù)構建的模擬和混合信號平臺，未來(lái)安森美的新產(chǎn)品都將統一納入到該平臺下，這意味著(zhù)安森美的未來(lái)新產(chǎn)品將絕大部分采用65nm工藝進(jìn)行生產(chǎn)，這也是擁有自己半導體工廠(chǎng)的安森美相比于其他模擬競爭對手的一個(gè)重要技術(shù)優(yōu)勢。 作為Treo平臺重要的技術(shù)支撐，安森美將在自有的300mm工廠(chǎng)進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)，確保產(chǎn)品的工藝制程一致性從而提升集成后的產(chǎn)品性能表現，能夠相比于其他模擬混合信號產(chǎn)品，在提供更先進(jìn)的節點(diǎn)和更高的密度的同時(shí)提供更寬的電壓范圍。此外，該平臺支持業(yè)界領(lǐng)先的 1-90V 寬電壓范圍和高達 175°C 的工作溫度，使客戶(hù)能夠集成從低功耗到高功耗的一系列功能。

第二個(gè)技術(shù)難點(diǎn)在于噪聲與干擾的隔離，數字電路在切換狀態(tài)時(shí)會(huì )產(chǎn)生大量的噪聲和干擾，這些噪聲可能會(huì )耦合到敏感的模擬電路中，導致性能下降甚至功能失效。因此，在SoC設計中，需要采取有效的噪聲隔離和干擾抑制措施，如使用保護環(huán)、濾波器和屏蔽層等，以確保模擬電路的穩定性和準確性。此外，模擬電路的版圖設計對性能有著(zhù)至關(guān)重要的影響。在SoC中集成模擬單元時(shí)，需要考慮版圖的匹配性、對稱(chēng)性、電源和地的走線(xiàn)等因素，以減小寄生效應、提高電路的穩定性和一致性。此外，隨著(zhù)工藝尺寸的縮小，版圖設計的難度和復雜度也在不斷增加。另一方面，隨著(zhù)測試和驗證環(huán)節成為IC設計流程中工作量最大的部分，SoC中集成模擬單元后測試和驗證的難度相比于數字電路將顯著(zhù)增加。由于模擬電路的性能受多種因素影響，如工藝參數、工作溫度和電源電壓等，因此需要對芯片進(jìn)行全面的測試和驗證，以確保其在各種條件下都能正常工作。此外，隨著(zhù)SoC復雜度的增加，測試成本和時(shí)間也在不斷增加。針對這個(gè)問(wèn)題，安森美應對的策略是模塊化架構，類(lèi)似于系統單芯片（SoC）的設計思路，使得客戶(hù)可以將多種功能集成到一個(gè)芯片中，既保證了模擬和數字部分的獨立性以降低噪聲與干擾，同時(shí)不需要大幅修改之前分立模擬器件的版圖結構，并且可以更好地分功能單元進(jìn)行測試與驗證，從而實(shí)現更高的設計靈活性和更短的開(kāi)發(fā)周期。

在SoC設計中，使用現成的IP核可以顯著(zhù)縮短開(kāi)發(fā)周期并降低成本。然而，模擬IP核的集成和驗證相對復雜，需要確保其與SoC中的其他電路模塊兼容，并滿(mǎn)足性能要求。此外，由于模擬電路對工藝參數的敏感性，IP核的性能在集成到SoC后可能會(huì )發(fā)生變化，因此需要進(jìn)行額外的驗證和調整。針對這個(gè)技術(shù)挑戰，安森美依托自身積累的用于構成計算、電源管理、感知和通信子系統的不斷演進(jìn)且穩健的 IP 構建模塊，為T(mén)reo平臺提供了先進(jìn)的數字處理能力和更好的模擬 IP 性能，從而可以提供本地智能化和計算功能，實(shí)現靈活配置，并顯著(zhù)提高終端應用的性能和精度。

在安森美的產(chǎn)品規劃中，Treo平臺將創(chuàng )新的融合通信子系統、電源管理子系統、傳感器子系統和數字計算子系統，這四大子系統正好是目前安森美產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)先的幾個(gè)領(lǐng)域。安森美現可提供基于 Treo 平臺的初始產(chǎn)品系列樣品，包括電壓轉換器、超低功耗 AFE、LDO、超聲波傳感器、多相控制器和單對以太網(wǎng)控制器。 到 2025 年，安森美將提供更廣泛的產(chǎn)品系列，增加更多系統級價(jià)值，包括：高性能傳感器、DC-DC 轉換器、汽車(chē) LED 驅動(dòng)器、電氣安全 IC、連接產(chǎn)品等。據介紹未來(lái)安森美的新產(chǎn)品都將納入到Treo平臺中，這意味著(zhù)Treo平臺將成為整個(gè)安森美未來(lái)產(chǎn)品的技術(shù)底座，支撐起全新的模擬和混合信號高集成時(shí)代。

如此重要的產(chǎn)品平臺化策略的推出，必然經(jīng)過(guò)了安森美半導體內部的深思熟慮。隨著(zhù)半導體應用的日益復雜和智能化趨勢，幾乎每個(gè)電子設計都需要更低功耗、更高效以及更智能的系統，以及高度集成、先進(jìn)的電源和感知解決方案，這就需要更高集成度的模擬和混合信號平臺。Treo平臺旨在為汽車(chē)、醫療、工業(yè)以及AI數據中心等領(lǐng)域提供高效能和高集成度的電源管理及感知解決方案。這些領(lǐng)域對電力需求日益增長(cháng)，且對解決方案的能效和功能性有嚴格要求，Treo平臺的推出正好滿(mǎn)足了這些需求。例如在汽車(chē)領(lǐng)域對高性能超聲波傳感器精度提升的要求，在醫療領(lǐng)域的超低功耗AFE在連續血糖監測儀（CGM）中提供的高性能低功耗特性，以及在數據中心領(lǐng)域智能功率級解決方案提高GPU和CPU供電能效以顯著(zhù)降低運營(yíng)成本等需求，Treo平臺可以讓客戶(hù)從系統級選擇安森美的高性能和低功耗感知、高效電源管理和專(zhuān)用通信器件。利用該可擴展的單一解決方案，客戶(hù)可以簡(jiǎn)化和加快現有應用的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，并快速把握新興市場(chǎng)機遇。

Treo平臺承載了安森美在模擬和混合信號領(lǐng)域的技術(shù)積淀和產(chǎn)品未來(lái)愿景，通過(guò)模塊化的設計能夠幫助客戶(hù)快速從現有方案或其他方案轉換到Treo平臺的方案，安森美將以Treo平臺為新的起點(diǎn)，全面邁向模擬和混合信號高集成的新時(shí)代。