安森美以Treo平臺全面進軍混合信號高集成賽道

隨著數(shù)字半導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，打造面向多應用領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突破。相比于數(shù)字單元SoC集成技術的成熟，模擬單元在SoC中的集成面臨著諸多的技術挑戰(zhàn)。首當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行精細的平衡和調整。安森美的Treo 平臺采用先進的 65nm 節(jié)點的BCD（Bipolar–CMOS -DMOS）工藝技術構建的模擬和混合信號平臺，未來安森美的新產品都將統(tǒng)一納入到該平臺下，這意味著安森美的未來新產品將絕大部分采用65nm工藝進行生產，這也是擁有自己半導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優(yōu)勢。 作為Treo平臺重要的技術支撐，安森美將在自有的300mm工廠進行產品的生產，確保產品的工藝制程一致性從而提升集成后的產品性能表現(xiàn)，能夠相比于其他模擬混合信號產品，在提供更先進的節(jié)點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)界領先的 1-90V 寬電壓范圍和高達 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。

第二個技術難點在于噪聲與干擾的隔離，數(shù)字電路在切換狀態(tài)時會產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(wěn)定性和準確性。此外，模擬電路的版圖設計對性能有著至關重要的影響。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、提高電路的穩(wěn)定性和一致性。此外，隨著工藝尺寸的縮小，版圖設計的難度和復雜度也在不斷增加。另一方面，隨著測試和驗證環(huán)節(jié)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(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SoC復雜度的增加，測試成本和時間也在不斷增加。針對這個問題，安森美應對的策略是模塊化架構，類似于系統(tǒng)單芯片（SoC）的設計思路，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構，并且可以更好地分功能單元進行測試與驗證，從而實現(xiàn)更高的設計靈活性和更短的開發(fā)周期。

在SoC設計中，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核的集成和驗證相對復雜，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，因此需要進行額外的驗證和調整。針對這個技術挑戰(zhàn)，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(tǒng)的不斷演進且穩(wěn)健的 IP 構建模塊，為Treo平臺提供了先進的數(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算功能，實現(xiàn)靈活配置，并顯著提高終端應用的性能和精度。

在安森美的產品規(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)字計算子系統(tǒng)，這四大子系統(tǒng)正好是目前安森美產品技術領先的幾個領域。安森美現(xiàn)可提供基于 Treo 平臺的初始產品系列樣品，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控制器。 到 2025 年，安森美將提供更廣泛的產品系列，增加更多系統(tǒng)級價值，包括：高性能傳感器、DC-DC 轉換器、汽車 LED 驅動器、電氣安全 IC、連接產品等。據(jù)介紹未來安森美的新產品都將納入到Treo平臺中，這意味著Treo平臺將成為整個安森美未來產品的技術底座，支撐起全新的模擬和混合信號高集成時代。

如此重要的產品平臺化策略的推出，必然經過了安森美半導體內部的深思熟慮。隨著半導體應用的日益復雜和智能化趨勢，幾乎每個電子設計都需要更低功耗、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。這些領域對電力需求日益增長，且對解決方案的能效和功能性有嚴格要求，Treo平臺的推出正好滿足了這些需求。例如在汽車領域對高性能超聲波傳感器精度提升的要求，在醫(yī)療領域的超低功耗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。利用該可擴展的單一解決方案，客戶可以簡化和加快現(xiàn)有應用的產品開發(fā)，并快速把握新興市場機遇。

Treo平臺承載了安森美在模擬和混合信號領域的技術積淀和產品未來愿景，通過模塊化的設計能夠幫助客戶快速從現(xiàn)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，全面邁向模擬和混合信號高集成的新時代。