TI 提出了新的指数驱动因素

国际固态电路会议 ( ISSCC ) 是对 CMOS 晶体管缩放的庆祝活动。但在他的 ISSCC 全体会议上，TI 的首席技术官 Ahmad Bahai 要求采取不同的观点。他没有计算我们可以在微米级 CMOS 中渲染的晶体管数量，而是描述了一系列因素，包括巧妙的设计和专门的封装。

缩小 CMOS 几何尺寸对于更小的设备和更长的电池寿命至关重要。但手机不再是唯一提供指数级增长的应用程序。未来 20 年将通过专业设计、工艺和制造提供更广泛的指数。

Bahai 建议采用一种动手工程方法，利用多种设计技术和专门的制造工艺，而不是依赖于 CMOS 缩放。模拟工程师可用的创新架构包括数字辅助模拟和具有精密无源器件的系统级封装。可用的专业工艺包括 BiCMOS，其中更高功率的晶体管嵌入在 CMOS 数字基板上，硅锗 (SiGe)、碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 用于功率。

Bahai 坚持认为，这些变量的组合可以使电子产品具有指数级增长潜力。作为一个对 CMOS 缩放依赖很小的市场的一个例子，他将毫米射频电路用于汽车雷达处理器，其收发器依赖于混合技术。

毫米波射频收发器的技术要求包括宽带宽和能够实现深度精度和材料穿透的波束成形。Scaled CMOS 在此仅提供有限的增益。 

封装金属化必须针对改进的无源器件进行优化，并克服封装中粗特征尺寸的谐波效应。Bahai 指出，汽车模块的灵敏度非常高，它不仅可以检测和成像迎面而来的汽车，还可以成像驾驶员的呼吸模式。

可穿戴设备等个性化医疗是另一种呈指数增长的应用，具有不同的要求，例如超低功耗和一次性使用，临床血糖仪始终开启并实时运行，将实现自适应采样。他指出，可穿戴生物传感器提供的数据比简单的心率更有意义，而且它不一定能从 CMOS 缩放中受益。

电源管理应用程序通常围绕功率处理能力和开关速度之间的权衡来构建。权衡将被最小化，不是通过 CMOS 缩放，而是通过使用专门的制造工艺。

新一代功率晶体管包括 LDMOS、超结晶体管、GaN、SiC 和集成无源器件。通常，电力传输系统使用缓慢但易于访问的开关频率。规则是电压越高，电力传输系统就越迟缓。较新的晶体管材料将实现高开关频率。

例如，硅 IGBT 现在可为工业用途提供远高于 600V 的击穿电压，但开关速度相对较低。集成硅 MOSFET 通常在远低于 600V 的电压下运行——实际上对于计算机来说低于 20V——但开关频率为 100 兆赫。超级结 Mosfet 可以在 1 Kv 以下运行，SiC FET 可以在高达 1.8 kv 的电压下运行，并且可以提供更高的开关速度，而 GaN FET 可以在 600V 以下运行，并且可以处理 10 s MHz 的开关速度。