芯片集成化提升汽車電子智能

在SoC設(shè)計(jì)中，對(duì)共存元件特別是非易失存儲(chǔ)器進(jìn)行排列，可不是一件容易的事情，因?yàn)橛袕?fù)雜度要求，就會(huì)有潛在成本的上升。其決竅就是在確保最終 IC仍能提供有成本效益的取代方案的同時(shí)對(duì)各種元件加以集成。

現(xiàn)代汽車中日益增加的汽車電子元件已對(duì)汽車的空間和重量提出了挑戰(zhàn)。并且，在汽車電子集成的過程中，當(dāng)重量的問題通過使線束合理化得以改進(jìn)后，空間的限制仍然為主要的關(guān)注點(diǎn)。

因此，對(duì)于關(guān)注節(jié)省空間的工程師們來說，所采用的潛在的半導(dǎo)體技術(shù)集成水平就顯得從未有過的重要。無論怎樣，通過集成電路對(duì)元件進(jìn)行替換，最新技術(shù)有助于使元件數(shù)量趨于合理，而增加IC的“智能”性也能進(jìn)一步改進(jìn)集成的功效。

實(shí)現(xiàn)這一高水平集成的關(guān)鍵在于混合信號(hào)半導(dǎo)體技術(shù)。利用該技術(shù)可進(jìn)行這樣一種開發(fā)應(yīng)用：將模擬和數(shù)字元件及一些高壓三極管結(jié)合到一個(gè)單芯片當(dāng)中。顯而易見，這一使得應(yīng)用面板上的元件數(shù)量降低到一個(gè)單一封裝器件的能力，為節(jié)約大量空間提供了可能。

當(dāng)今的半導(dǎo)體技術(shù)如果也能為嵌入一顆微控制器及非易失存儲(chǔ)器提供可能，集成元件就能為工程師們提供一種快捷并可進(jìn)行本地控制和應(yīng)用管理的方法，該應(yīng)用管理的范圍囊括傳感器接口方案及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器所需的機(jī)電執(zhí)行裝置方案，這在現(xiàn)代汽車中正日益普及。這一工藝對(duì)系統(tǒng)級(jí)芯片元件和諸如智能傳感器接口之類器件的應(yīng)用提供了可能。

更優(yōu)成本

你可以想象，對(duì)各種不同的共存元件進(jìn)行安排，特別是還要產(chǎn)生必要的 NVM可不是一件容易的事。因?yàn)橛袕?fù)雜度要求，就會(huì)有潛在成本的上升。因此其決竅就是在確保最終IC仍能提供有成效的取代方案的同時(shí)對(duì)各種元件加以集成。

要做到這一點(diǎn)，最重要的是查看應(yīng)用結(jié)構(gòu)并對(duì)每個(gè)功能塊的規(guī)格進(jìn)行預(yù)估。例如在大多數(shù)應(yīng)用中，NVM的復(fù)雜技術(shù)可能有助于使整個(gè)芯片的面積減少三分之一。對(duì)諸如16或32閃存與8kB的電可擦除只讀存儲(chǔ)器( EEPROM)之類的應(yīng)用更可見其優(yōu)勢。

尤其需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是：設(shè)計(jì)中NVM元件不可與其它如引擎控制單元( ECU)或 BCU車身控制單元(BCU)混合使用。通過這種方式，工藝成本可降低，元件面積的三分之二都不需要采用復(fù)雜的NVM工藝，并且半導(dǎo)體制作過程中所需的價(jià)格不菲的光刻掩膜的成本也會(huì)降至最低點(diǎn)。

另一種將兩種工藝集成在同一塊芯片的取代方法是以兩種不同的半導(dǎo)體工藝將兩種獨(dú)立的芯片集成在一起。例如將從不同的生產(chǎn)線獲得的兩種裸片結(jié)合到同一塑料封裝中，就使現(xiàn)有制造工藝的能力得以利用。這里的問題是：在所采用的裝配流程中，是選擇堆疊式或是選擇并列工藝?因?yàn)閮煞N工藝各有其利弊。

堆棧裸片工藝固然穩(wěn)定，但也會(huì)出現(xiàn)因消費(fèi)者現(xiàn)場失誤造成的不利：由于一個(gè)裸片會(huì)掩蓋問題并對(duì)問題的分析造成阻礙，因而很難對(duì)出現(xiàn)故障的器件進(jìn)行分析。另一方面，采用并列技術(shù)需要對(duì)定制壓焊墊進(jìn)行定位，以有效地在兩個(gè)芯片之間進(jìn)行綁定。絕大部分應(yīng)用所采用的首選方案均需要一個(gè)具有嵌入式閃存的標(biāo)準(zhǔn)微控制器，這種內(nèi)部綁定的應(yīng)用具有重大實(shí)際限制。

這就是此前所提到過的， AMI半導(dǎo)體已開發(fā)了用于嵌入式閃存的自有方案，即大家所知的HiMOS。這種技術(shù)基于一種簡化的方法，僅僅在基礎(chǔ)半導(dǎo)體工藝的制作過程中增加了幾個(gè)步驟而已。由于額外制作步驟的數(shù)量減少了，HiMOS工藝是嵌入式非易失存儲(chǔ)器的成本降低到可以集成到一個(gè)單芯片之中。

通過HiMO NVM技術(shù)與公司建立的I3T80智能電源技術(shù)的集成，已能在單個(gè)芯片中提供0.35 μm CMOS混合信號(hào)及80V高壓的能力，使得完全集成的SoC方案得以發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了成本和空間的顯著降低及性能的提升。特別是包含閃存工藝只需要對(duì) I3T80基礎(chǔ)工藝掩膜組增加三個(gè)光罩層。對(duì)于一個(gè)嵌入式閃存的單個(gè)芯片，它只占該芯片總體積三分之一;掩膜層數(shù)量越少，HiMOS方案的單元密度就越低，從而使整個(gè)替代技術(shù)的凈成本降低15%。

未來之路

最后，除了節(jié)省空間之外，具有高壓能力的嵌入式閃存技術(shù)的一個(gè)更大的優(yōu)勢在于元件的長期供應(yīng)。例如，在汽車與工業(yè)應(yīng)用中，產(chǎn)品的壽命周期能達(dá)10年或更多。將閃存嵌入IC可以防止出現(xiàn)技術(shù)生命終結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)，并且由于逐步淘汰當(dāng)前工藝而采用新的工藝，需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行定期檢驗(yàn)，這是采用分立式NVM或閃存微控制器時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的問題。