安森美以Treo平臺全面進(jìn)軍混合信號高集成賽道

隨著數(shù)字半導(dǎo)體工藝逼近物理極限，數(shù)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半導(dǎo)體集成化的新戰(zhàn)場。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(yīng)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(tǒng)一平臺時代。

模擬集成是個由來已久的話題，但似乎始終沒有取得重大技術(shù)突破。相比于數(shù)字單元SoC集成技術(shù)的成熟，模擬單元在SoC中的集成面臨著諸多的技術(shù)挑戰(zhàn)。首當(dāng)其沖的就是工藝兼容性與制程差異，數(shù)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(shù)的變化更為敏感，且往往需要較大的器件尺寸以實(shí)現(xiàn)所需的電氣性能（如增益、匹配和線性度）。因此，在同一芯片上同時實(shí)現(xiàn)高性能的數(shù)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(xì)的平衡和調(diào)整。安森美的Treo 平臺采用先進(jìn)的 65nm 節(jié)點(diǎn)的BCD（Bipolar–CMOS -DMOS）工藝技術(shù)構(gòu)建的模擬和混合信號平臺，未來安森美的新產(chǎn)品都將統(tǒng)一納入到該平臺下，這意味著安森美的未來新產(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(dǎo)體工廠的安森美相比于其他模擬競爭對手的一個重要技術(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(xiàn)，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(jié)點(diǎn)和更高的密度的同時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(dá) 175°C 的工作溫度，使客戶能夠集成從低功耗到高功耗的一系列功能。

第二個技術(shù)難點(diǎn)在于噪聲與干擾的隔離，數(shù)字電路在切換狀態(tài)時會產(chǎn)生大量的噪聲和干擾，這些噪聲可能會耦合到敏感的模擬電路中，導(dǎo)致性能下降甚至功能失效。因此，在SoC設(shè)計(jì)中，需要采取有效的噪聲隔離和干擾抑制措施，如使用保護(hù)環(huán)、濾波器和屏蔽層等，以確保模擬電路的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。此外，模擬電路的版圖設(shè)計(jì)對性能有著至關(guān)重要的影響。在SoC中集成模擬單元時，需要考慮版圖的匹配性、對稱性、電源和地的走線等因素，以減小寄生效應(yīng)、提高電路的穩(wěn)定性和一致性。此外，隨著工藝尺寸的縮小，版圖設(shè)計(jì)的難度和復(fù)雜度也在不斷增加。另一方面，隨著測試和驗(yàn)證環(huán)節(jié)成為IC設(shè)計(jì)流程中工作量最大的部分，SoC中集成模擬單元后測試和驗(yàn)證的難度相比于數(shù)字電路將顯著增加。由于模擬電路的性能受多種因素影響，如工藝參數(shù)、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(yàn)證，以確保其在各種條件下都能正常工作。此外，隨著SoC復(fù)雜度的增加，測試成本和時間也在不斷增加。針對這個問題，安森美應(yīng)對的策略是模塊化架構(gòu)，類似于系統(tǒng)單芯片（SoC）的設(shè)計(jì)思路，使得客戶可以將多種功能集成到一個芯片中，既保證了模擬和數(shù)字部分的獨(dú)立性以降低噪聲與干擾，同時不需要大幅修改之前分立模擬器件的版圖結(jié)構(gòu)，并且可以更好地分功能單元進(jìn)行測試與驗(yàn)證，從而實(shí)現(xiàn)更高的設(shè)計(jì)靈活性和更短的開發(fā)周期。

在SoC設(shè)計(jì)中，使用現(xiàn)成的IP核可以顯著縮短開發(fā)周期并降低成本。然而，模擬IP核的集成和驗(yàn)證相對復(fù)雜，需要確保其與SoC中的其他電路模塊兼容，并滿足性能要求。此外，由于模擬電路對工藝參數(shù)的敏感性，IP核的性能在集成到SoC后可能會發(fā)生變化，因此需要進(jìn)行額外的驗(yàn)證和調(diào)整。針對這個技術(shù)挑戰(zhàn)，安森美依托自身積累的用于構(gòu)成計(jì)算、電源管理、感知和通信子系統(tǒng)的不斷演進(jìn)且穩(wěn)健的 IP 構(gòu)建模塊，為Treo平臺提供了先進(jìn)的數(shù)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(jì)算功能，實(shí)現(xiàn)靈活配置，并顯著提高終端應(yīng)用的性能和精度。

在安森美的產(chǎn)品規(guī)劃中，Treo平臺將創(chuàng)新的融合通信子系統(tǒng)、電源管理子系統(tǒng)、傳感器子系統(tǒng)和數(shù)字計(jì)算子系統(tǒng)，這四大子系統(tǒng)正好是目前安森美產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)先的幾個領(lǐng)域。安森美現(xiàn)可提供基于 Treo 平臺的初始產(chǎn)品系列樣品，包括電壓轉(zhuǎn)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(tǒng)級價值，包括：高性能傳感器、DC-DC 轉(zhuǎn)換器、汽車 LED 驅(qū)動器、電氣安全 IC、連接產(chǎn)品等。據(jù)介紹未來安森美的新產(chǎn)品都將納入到Treo平臺中，這意味著Treo平臺將成為整個安森美未來產(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代。

如此重要的產(chǎn)品平臺化策略的推出，必然經(jīng)過了安森美半導(dǎo)體內(nèi)部的深思熟慮。隨著半導(dǎo)體應(yīng)用的日益復(fù)雜和智能化趨勢，幾乎每個電子設(shè)計(jì)都需要更低功耗、更高效以及更智能的系統(tǒng)，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、醫(yī)療、工業(yè)以及AI數(shù)據(jù)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?qū)﹄娏π枨笕找嬖鲩L，且對解決方案的能效和功能性有嚴(yán)格要求，Treo平臺的推出正好滿足了這些需求。例如在汽車領(lǐng)域?qū)Ω咝阅艹暡▊鞲衅骶忍嵘囊螅卺t(yī)療領(lǐng)域的超低功耗AFE在連續(xù)血糖監(jiān)測儀（CGM）中提供的高性能低功耗特性，以及在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域智能功率級解決方案提高GPU和CPU供電能效以顯著降低運(yùn)營成本等需求，Treo平臺可以讓客戶從系統(tǒng)級選擇安森美的高性能和低功耗感知、高效電源管理和專用通信器件。利用該可擴(kuò)展的單一解決方案，客戶可以簡化和加快現(xiàn)有應(yīng)用的產(chǎn)品開發(fā)，并快速把握新興市場機(jī)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)品未來愿景，通過模塊化的設(shè)計(jì)能夠幫助客戶快速從現(xiàn)有方案或其他方案轉(zhuǎn)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代。