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  • 单片式开关稳压器——当所有一切都集成在芯片上时

    单片式开关稳压器——当所有一切都集成在芯片上时

    开关稳压器可以采用单片结构,也可以通过控制器构建。在单片式开关稳压器中,各功率开关(一般是MOSFET)会集成在单个硅芯片中。使用控制器构建时,除了控制器IC,还必须单独选择半导体和确定其位置。选择MOSFET非常耗费时间,且需要对开关的参数有一定了解。使用单片式设计时,设计人员无需处理这些问题。此外,相比高度集成的解决方案,控制器解决方案通常会占用更多的电路板空间。所以,毫不意外多年来人们越来越多地采用单片式开关稳压器,如今,即使对于更高功率,ADI公司也有大量的解决方案可供选择。图1左侧是单片式降压转换器,右侧是控制器解决方案。 图1.单片式降压转换器(左);带外部开关的控制器解决方案(右) 虽然单片式解决方案需要的空间较少,也简化了设计流程,但另一方面,控制器解决方案的优势是更加灵活。设计人员可以为控制器解决方案选择经过优化、适合特定应用的开关管,也可以控制开关管的栅级,所以能够通过更巧妙地部署无源组件来影响开关边沿。此外,控制器解决方案适合高功率,因为可以选择大型分立式开关管,且开关损耗会远离控制器IC。 但是,除了这些熟知的单片式解决方案的有利和不利因素之外,还有一个因素容易忽略。在开关稳压器中,所谓的热回路是实现低辐射的决定因素。在所有开关稳压器中,应尽量优化EMC。实现优化的基本原则之一是:最小化各个热回路中的寄生电感。在降压转换器中,输入电容和高压侧开关之间的路径,高压侧开关和低压侧开关之间的连接,以及低压侧开关和输入电容之间的连接都是热回路的一部分。它们都是电流路径,其中的电流随开关切换的速度而变化。通过快速的电流变化,因寄生电感形成电压偏移,可以作为干扰耦合到不同的电路部分。 图2.单片式开关稳压器(左)和带控制器IC的解决方案(右),每个都有一些不同形式的热回路 所以,这些热回路中的寄生电感必须保持尽可能低。图2用红色标出各热回路路径,左侧为单片式开关稳压器,右侧为控制器解决方案。我们可以看到,单片式解决方案具有两大优势。一,其热回路比控制器解决方案的热回路小。二,高压侧开关和低压侧开关之间的连接路径非常短,且只在硅芯片上完成走线。两者相比,对于带控制器IC的解决方案,连接的电流路径必须通过封装的寄生电感布线,通常采用的键合线和引线框架具有寄生电感。这会导致更高的电压偏置,以及更差的EMC性能。 结论 因此,单片式开关稳压器具备额外的,少为人知的EMI优势。这种干扰有多强,对电路有什么影响,具体取决于许多其他参数。但是,就EMC性能而言,单片式开关稳压器和带控制器IC的解决方案之间存在差异,这一点值得考虑。

    时间:2020-09-30 关键词: 开关稳压器 芯片 控制器

  • CPU为什么是方形,而不是圆形的?

    对硬件有所了解的朋友们几乎都会知道,CPU的外形约是一块正方形的金属厚片。 当然也有长方形的版本。上表面平整光滑,下表面则有着金属触点或针脚。虽然我们默认CPU的形状为矩形,但是不知道有没有小伙伴想过CPU为什么不做成圆形呢? 你看到的CPU不是真的CPU 在解答这一问题之前,要先向大家科普一下,我们能用眼睛看到的,用手摸到的这一小坨金属片,并不是CPU这一硬件的本体,而是它的封装。 CPU的本体芯片被牢固安装在封装的中心。称不上巧合的是CPU芯片的形状同样为矩形,所以我们就先来讲一讲真正的CPU芯片为什么是这个形状吧。 CPU的本体实际上是最中间的小小薄片 从制造说起 可能很多同学都知道,CPU芯片是由沙子制成的,不知道这份知识有没有雷总想要将手机芯片卖成沙子价格的科普功劳在里面。 沙子的成分是二氧化硅,我们从中提取硅元素制成一个又粗又长的单晶硅棒,然后切割成一片一片的薄薄的圆形硅片,也就是我们更加熟知的“晶圆”。 直到这里晶圆还是圆形的,这也是它名字的由来。接下来经过一系列复杂的处理,包括离子注入、电镀、光刻等等,这片晶圆上就出现了许多块小小的CPU雏形。 然后对晶圆进行分割,把一块块的CPU芯片分离开来,并从中剔除掉不合格的部分,剩下的就是合格的CPU芯片了。 再把CPU芯片放在一片PCB板上,上面盖上一片铝盖,中间用钎焊或硅脂连接起来,我们能见到的CPU就做好了。(当然没这么简单,太长不讲) CPU为何是方的 有些同学可能听了一头雾水,CPU的生产过程和它为什么是方的之间有什么必然联系吗?实际上我们知道了,CPU小方块是从一张巨大的圆形大饼上切下来的。那么为了降低成本,肯定是把这张大饼切的份数越多越好。 如果从一个平面上切下许多圆形区域,那么圆和圆之间剩下的缝隙则完全被浪费掉了,而切成许多小的正方形就可以完全没有缝隙,只在晶圆的边缘处留下少许浪费的区域。 最密集的圆形还是会浪费大量面积 同时还要考虑到切割难度的问题,直线切割当然比曲线切割要简单很多倍。这种情况下工艺更加简单,也能一定程度上提高CPU的良品率。所以其实这个问题的答案并不复杂,CPU是方形的,只是单纯因为方形更易切割且利用率更高,最不浪费。 切割成方形可以节约晶圆,工艺也更加简单 虽然成本控制是企业逐利性的必然结果,但也是这分成本控制,让我们能只花几千元或几百元就能买到人类科技的最高结晶之一,快看看面前主机里面的CPU,你能感受到那份智慧凝结的美丽吗? 来源:中关村在线 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-30 关键词: CPU 芯片

  • 从芯片看内循环,“去中化”,还是“去美化”?

    本文来源:中制智库 内循环为主体,内外循环互促,这是中国发展新格局。之所以内循环为主体,就是因为外部环境发生了变化。决定外部环境变化的一个关键因素是中美关系,中美关系可以说是发生了质变。 外部环境变化的一个直接后果就是关键核心技术被卡脖子。9月11日,总书记在科学家座谈会上列举了工业、农业、能源等等几个受制于人的方面。工业当中最为典型的就是芯片,这是最依赖别人,也是最容易受制于人的。 中国制造业和信息产业要打通内循环,必须攻下芯片这一关。 一、中国芯片先天不足 这一轮信息技术革命发源于美国。1947年,美国人发明了晶体管,九年之后,一位美国工程师杰克·基尔比和另一位美国物理学家共同发明了集成电路,把众多缩小的晶体管集中布置到一个半导体硅片上,叫大型集成电路,也叫芯片。硅介于导体和绝缘体之间,所以叫半导体,硅经过提纯成为高性能半导体材料,是芯片的母体。以研究生产硅为半导体母体芯片的地方,也叫硅谷。所以芯片也叫半导体产业,也叫大型集成电路产业。 发明芯片的基尔比于2000年获诺贝尔物理学奖。作为运算处理中枢,芯片奠定了现代工业文明的基础,也揭开了二十世纪信息革命的序幕。可能当时人们并没意识到这些,因为芯片还比较初级,直到现在,芯片越做越小,性能越来越强大。芯片二字的中文翻译真是神来之笔,寓意心脏、引擎。未来,即使进入云时代,进入量子时代,芯片还是少不了。 芯片之后,美国又有进一步的相关发明,如电脑、因特网、移动电话、智能手机等等,这些共同构成了信息技术革命。所以,这一轮信息技术革命,美国是先驱者,是领导者,如今美国处处主动,处处在上游,因为是技术源发地。在这条纵向产业链上,处在下游,必然受制于人。 1958年芯片出现之后的第五年,也就是1963年,日本人从美国引进了集成电路。那时日本是二战后恢复时期,美国对日本采取扶持政策,技术援助。结果,做精微芯片,日本的工匠精神,青出于蓝。由此,日本半导体产业后来居上,而且大规模推向了民用消费领域。所以六七十年代,日本是半导体产业的领头羊。 1965年,日韩实现了邦交正常化,日本开始在韩国设厂,日本和韩国的心态也因为日本有历史欠账,睁一只眼闭只眼,结果韩国把日本从美国引进的技术全盘掌握,某些方面还优于日本。美日韩三国在六七十年代,像浪潮一样,你追我赶,形成了国际性的芯片产业链。 1965年,中国就意识到发展大型集成电路是非常重要的一件事,但在冷战时期,中国尽管以研究两弹一星的体制搞芯片,但直到80年代初,闭关锁国,高新技术与发达国家处在断绝状态,芯片产业没有大的进展。 改革开放以后,1982年在国务院层面成立了电子计算机及大型集成电路领导工作小组办公室。这个办公室从1982年到现在已经将近40年,现在还在,简称"大办"。应该说,近40年来,对芯片不可谓不重视。但国产芯片仍然在全球处在相对落后的状态,尤其是高性能芯片,缺口巨大,全世界四分之三的芯片市场在中国,但百分八十左右还得依赖进口。芯片进口额花费外汇超过了石油一倍多。石油进口一千四百亿美金,芯片进口三千多亿美金。也有一些低端芯片在出口,大概一千多亿,但是逆差还有两千多亿美金。 在全球芯片产业链上,我们处在中下游。上游的高端技术、核心技术,关键零部件,关键专利都不在我们手里。全球芯片产业链条上的龙头企业,目前我们还没有一个。芯片里面最典型的内存芯片,目前美国占全球市场一半,韩国占24%左右,日本占10%,欧洲占8%,中国占3%。市场地位非常边缘化。 回头看,60年来中国芯片的发展,错过了两次机遇。第一次是在芯片发明和发展的黄金阶段,美日韩欧基本同步,形成全球产业链,而我们那时候闭关锁国;第二次是90年代后,市场换技术的路线遇到了1996年瓦森纳协议阻碍,耽误了我们的追赶步伐。1996年,西方42个发达国家签署瓦森纳协议,向中国封锁先进技术,重点就是半导体芯片。 最近十年中国芯片产业增长迅速。已有超过两千家芯片厂商,可以量产14纳米的芯片,产业链逐步从中下游向中上游移动,国家对芯片的产业政策更加密集,力度也在加大。 目前,中国和第一阵营美日韩芯片技术迭代,相差两到三代,目标是2025年与第一阵营缩小到两代或者一代半。什么意思呢?从现在的14纳米量产,到2025年可以量产7纳米、5纳米。最近有报道,台积电未来一年将开始3纳米量产。当然,芯片不会无限小下去,按科学家推算,芯片的极限是2纳米,这是由硅的分子直径决定的。 二、芯片为什么这么难 芯片产业有其独特的内部结构和产业特性。芯片产业链分为五个子链,或者说芯片产业分为五大行业。 第一,设计。数亿的线路如何集成在一起,首先需要设计。芯片设计全球最大的公司是英国ARM,而设计软件,美国EDA居于垄断地位。最近芯片产业最大的新闻是美国英伟达要从英国手里收购ARM,届时美国在芯片产业上将更加强势垄断。华为的海思,设计能力可以达到7纳米。我曾经问华为的副总董明,中国为什么不收购?回答:美欧此类公司,中国永远都不会有收购机会。 第二,制造,包括成品制作和半成品制作。半成品是晶圆,高纯度晶圆基本由日本人垄断,硅的冶炼,日本人可以冶炼到百分之九十点九后面十一个九,然后做成的晶圆是最好的。在晶圆的基础上再做芯片,大家知道这个行业台积电最大,中国的中芯国际目前是全球第五。当然只是产量全球第五,芯片等级较低,利润率也不高,因为许多专利技术不在自己手里,还受到美国严厉监管。 第三,封装测试。将芯片压缩到一个板子上,进行合格测试。因为芯片的线路和触点太多,一个地方有万分之零点几的差错,最终结果也是相当大的差错,所以必须逐个测试。封装测试基本属于劳动密集型,在这个行业,中国与国际差距不大,甚至处于领先地位。 第四,设备。生产芯片的设备大家都知道,最精密的EUV光刻机是荷兰ASML,其他主要是美国。生产晶圆的设备,在日本,主要是三菱、索尼等企业占优势。7纳米工艺光刻机目前只有荷兰ASML能够提供,售价1亿美元以上,有钱还不一定能买到。上海微电子已经能够生产制作28纳米芯片的设备。 第五,辅助材料。包括光刻胶、掩膜版、靶材、封装基板等等,这些材料目前国内仍是瓶颈。 芯片制造是如此之难,却又如此重要。它的特点就是在整个国民经济中的基础性、战略性地位,不管是民生、国防、工业、装备、航天等等,芯片出问题,就等于人的心脏出问题。 芯片又是一个全球充分竞争的行业,但进入的门槛高,周期长,资金密集、技术密集、人才密集。投资动辄数百亿美元,研发人员成千上万,基本是全球有限寡头间的竞争,是跨越国界的国际市场竞争。 但芯片的竞争,由于其重要的战略价值,不仅是市场竞争,它还是国家竞争,乃至成为国际贸易战的有力武器,成为竞争对手之间限制和制裁的重点产业。国家竞争与市场竞争有着不一样的竞争规则。 三、中美竞争背景下的芯片 中美贸易战以来,芯片成为热词,成为焦点。9月15日,迫于美国技术垄断压力,台积电正式停止为华为麒麟芯片代工。华为花了六百万人民币从台湾包机拉回了最后一批芯片,据说是全体华为高管们集资的钱,台积电也算照顾同胞,把能给的货都给了华为。但华为储存的芯片也只够支撑2021年半年的手机出货量。 最近美国商务部放话,中芯国际要上美国的实体名单。中芯国际在中国刚刚上市,募了500多亿人民币。如果说中芯国际在上游的设备和技术上出问题,高性能芯片生产将再生变数,前景不妙。 在芯片领域,中国基本上没法反制美方制裁,供求和技术极端非对称,英特尔、高通、苹果、微软,我们都是强依赖,而其对中国则是弱依赖。就和现在的抖音微信一样,美国要遏制,我们也是没法反制,因为谷歌早已离开中国,脸书压根就没到过中国。 美国国家安全战略和美国对华战略,都将中国作为头号竞争对手,全面遏制中国已是国策。芯片,非对称精准打击,对美机会成本最低,对我伤害最大。以关税为标的的贸易战,上升为以芯片为武器的科技战、产业战,华为成为牺牲品。接班人被羁押,芯片断供,操作程序年底到期,美国商务部对华300多家实体清单,华为独占60余家。当然,美国对华为恐惧也是有原因的,信息技术革命,主要是由美国的通信企业发起。华为是有通信产业基因的公司,不光是有移动终端,还有领先世界的5G技术。如同当年美苏之间的太空竞争,争夺太空主动权,即将到来的数字时代、智能时代,如何能争夺到主导权?芯片成为关键产业的关键环节。 美国并不是简单的反全球化,美国要在全球化中"去中化"。美国鹰派鼓动与中国全面脱钩虽是痴人说梦,但科技脱钩已经开始实施。怎么办?第一个想到的办法就是抢人,数倍的工资挖人。台积电的保安对来自中国大陆的猎头严防死守,据说最后把保安都挖来了。 任正非7月底在东南沿海一些高校去发现人才,因为华为需要增加三万名工程师充实研发队伍。现在最缺的就是人才,芯片之战,成为人才之战。高端制造业的一个特性就是与科学和教育连在一起,其竞争也是国家间教育和科学力量的角逐。中国教育系统至今一个诺奖都没有,也就是说, 缺少从0到1的颠覆式创新。华为的5G是哪儿来的?是土耳其的一位科学家的假设,最后被华为发现并变成了产品。先进技术先由科学家假设、实验室发明,最后由企业家和科学家共同将其产业化。中国工业化快速追赶西方,中间势必缺失了很多东西,少了很多环节。由于基础研究差,导致了底层的硬件、软件都要依赖别人,这是根本差距。 应该说,我们还在追赶当中。只是国际环境变化,我们才提出内循环为主体,这是无奈之举和底线思维。提出发展新格局,并不 意味者 问题已经解决,而是为了应对复杂严峻的国际环境,做出必要的思想准备和工作准备。内循环为主体,内外循环互促,说起来容易,做起来难! 林毅夫先生一直强调发挥比较优势,但现在已经没有比较优势了。如果还继续坚持比较优势,那永远是低质低价的"made in China", 永远是产业链的中下游,高端的东西永远在别人手里,一卡脖子就卡死。后发优势也不灵了,市场换技术、模仿式创新,总想跟随在别人后面,现在别人不让你跟了,跟不住了。 但高科技和高端制造领域,与美国的脱钩已不可避免。在别人"去中化"的同时,自己必须要有"去美化"的思想准备。芯片等高端制造业,国内有巨大市场,自己不发展却受制于人,不是长久之计。一个产业的发展,除了资金、技术、人才等,首先市场要大,市场需求能拉动足够投入。华为已有鸿蒙,下一步可以把海思做大。华为一年芯片需求量八百亿,这就是撬动产业的支点。据说华为已有"南泥湾计划"。没有比面对死亡更难的事,背水一战,别无选择。 新冠疫情导致全球产业链重构,重构的趋势就是产业链从长变短,由细变粗,变成区域化、本土化。原来的产业链是跟着成本走,哪里成本低往哪里布置。现在不是,现在是哪里安全往哪里走。 当然,效率和利润原则仍然在起作用。美国政府倡导脱钩,在企业巨大的经济利益面前,也可能妥协。所谓的实体清单就是要美国企业报批,经过审批之后仍然可以做生意。现在,美国大批企业已经开始向美国商务部申请,脱钩不可能一刀两断。但反复博弈,逐步脱钩应是大趋势。中国科技界、企业界对此一前景应做出最坏打算。 四、中国芯片还有戏吗 中国1982年即成立计算机和大型集成电路领导小组办公室,简称"大办"。"大办"上一届主任是马凯,现在是刘鹤。国家层面设立一个产业的领导组织,政策力度已经够大了。针对芯片发展,1990年有908工程,1999年又有909工程,2000年国务院专门发了关于芯片发展的18号文件。 863计划向芯片重点倾斜。十大专项基金设立之后,01号、02号项目都给了芯片。2014年,几十个院士又向国家领导人写信,成立了专门扶持半导体产业的"大基金",即大型集成电路发展基金,基金第一期募了一千三百亿,当时的工信部财务司王占甫司长做董事长,今年又开始第二期,两千一百亿,股份制,包括财政部、烟草总公司等二十几家股东,工信部办公厅主任楼宇光担任董事长。无疑,正在起草的十四五规划,芯片仍将是重中之重,许多地方,也把芯片列为重点发展产业。 产业政策很重要,但政策不是万能的。问题有三。其一,政策自上而下,全面撒网,没有专注于细分领域突破。而细分领域由谁来突破?只能是离市场最近的企业家。所谓细分领域,实际上是由企业来定义的,企业做大了,一个细分领域就成立了,但做规划的人并不知道哪一个细分领域可以做大;其二,基金到了企业,尤其大型国企、央企,很可能都搞了基建,因为企业领导人都是一届、两届,能看到的效果就是盖房子。如果搞基础研发,搞人才投入,任期内很难看到效果,宁愿买技术赚快钱;其三,所有相关政策和项目的制定者以及评审专家,大都是从央企、大学抽调,委员专家不可能完全中立,既是裁判员,又是运动员,无人为项目负最终责任。 比如说1982年时,"大办"确立了两基一点的芯片产业选址布局,两基是江浙沪和京津沈,一点就是西安,哪里能想到却是深圳、成都异军突起。举国体制有其优势,但技术创新的主体,永远是企业。举国体制和市场主体之间是一对难以协调的矛盾。事实上,中国政府在芯片产业上投的钱是全世界最多的,甚于美日韩,也甚于欧洲,至于效果怎样,别人一制裁就知道了。 我对政府主导的"新基建",也不看好。道理是,"新基建"主要是数字基建、数字经济,这些都是风险投资干的,是投资家企业家干的活,政府主导必然出问题。请问,拼多多、抖音、微信、钉钉、美团、顺丰、滴滴,这些改变我们社会经济生活底层基础的新建构,是政府砸钱能投资出来的吗? 各地引进投资,芯片已成香饽饽。芯片项目满天飞,但很可能又是一地鸡毛。据有关统计,2020年前8个月中国有近万家企业转投芯片行业,包括广西、甘肃都有近百家企业投产芯片。堪称芯片大跃进。资本市场上,VC/PE都在找芯片项目,芯片投资咨询机构遍地开花,专家、企业家、投资家、中介,相互利用、相互壮胆,又相互带偏。砸钱、讲故事、套现、撤退,中小投资者见芯片如韭菜之见镰刀。做芯片是与时间交朋友,但市场上募资的全是新公司,PPT个个漂亮,但没有产品,有的弄出一个样品就说开始量产。多数企业没有上下游产业链,销售额低,没有利润,甚至没有真正做芯片的研究团队。 前些年某大学微电子学院院长,从美国买回芯片,然后让临时工把上面的商标锉掉,又刻上汉芯二字,骗了十一个亿,最为糟糕是是耽误许多国家项目,败坏了产业生态。前些天又爆出,武汉弘芯,一千三百多亿投资,项目暂停,破产在即,国内唯一的七纳米光刻机已被银行抵押。政府和企业,无视芯片企业的研究基础、团队基础,好大喜功,惨烈翻车,令人唏嘘。 五、打通内循环的卡点 中国必须发展自己的芯片产业,这一点毋庸置疑。最坏的情形是,未来全球存在两条芯片供应链,中国独一链,美国等西方国家另一链。至于能不能成功?在多大程度上成功?先干起来再说。 自2010年,中国成为世界第一制造大国,但十年后,小小芯片仍是第一制造大国不可承受之重。必须承认,中国是制造大国,但远不是制造强国。世界制造强国分三大阵营,美国第一,德国、日本居第二,中国处在第三阵营。世界制造业巨人,美国是头脑,日本、德国是心脏,中国是四肢,是干粗活、干力气活的。 中美贸易战和新冠疫情使我们发现,我们处在全球价值链的中低端,世界对我们的依赖不可以替代,但我们对世界的依赖也无法替代。中国制造,有品种优势,无品质优势;有成本优势,无技术优势;有速度优势,无质量优势;有产品优势,无品牌优势。十四五开局之前,全国开始排查各行业卡脖子技术,制造业最为集中。 芯片制造,操作系统,新材料系统,精密设备系统,三大系统均受制于人。与芯片类似的受制于人关键技术和核心零部件,还有航空发动机,传感器,离子隔膜,高压柱塞泵,环氧树脂,等等,《中国制造2025》提出未来要追赶的十大领域,多数都受制于人。 所以,如果真的要把外循环断了,中国的内循环也可能将是一句空话。内循环为主体,外循环仍然必不可少。而且,即使内循环为主体,也要防止国外出现的新兴产业,因外循环不畅,而再次形成新的差距。尤其,一旦美国形成世界性联盟,国内高新技术制造、先进制造、高端制造的卡点将会越来越多。 还须提防,经济长时段下行,财政越来越困难,举国体制的政策效应会逐步递减,也会受到国际市场质疑。尤其要提防,类似芯片这样的竞争陷阱,成为中国国力的消耗战。什么是竞争陷阱?就是当我们利用举国之力不惜代价把产业水平和西方追赶差不多的时候,西方突然放开市场,那么所有不惜代价的投资岂不打了水漂。芯片是这样,上面列举的所有卡脖子的行业都如法泡制一遍,整个中国国力将是巨大的消耗。当年美苏竞赛就是这样将苏联国力耗干耗尽,油尽灯枯,国家解体。竞争陷阱,不可不防。 外部循环仍然至关重要。对外开放的大门永远不能关上,只能越开越大。没有一个国家自力更生造光刻机,也没有必要。总书记9月11号科学家座谈会,讲了六条加快科技创新的意见,其中一条"加强国际科技合作"。当前,需要的仍然是"加强",而不是"减弱"。加入,而不是脱离全球分工协作系统,仍然非常重要。芯片产业,两条供应链可以,但千万不能脱离全球创新链。 内循环所有卡脖子的关键技术,本质上都是基础科学问题,这些问题,没有十年以上时间解决不了。 结论两条:继续加大开放力度;内省科教体制机制。 ~END~

    时间:2020-09-30 关键词: 半导体 芯片

  • 5nm芯片:一颗2900元

    这边,我们普通用户还没有用上5nm芯片的智能手机。 而那边,台积电已经宣布了2nm工艺取得了重大突破,预计在2024年投入量产。 在失去华为这个重要客户之后,台积电并没有像预想那样受到影响,反倒依靠手里5nm工艺这张王牌,在市场上遥遥领先于竞争对手三星。 而在未来的芯片制程上,台积电的研发进度也比预期来得快很多。 10nm、7nm、5nm、3nm、2nm……在摩尔定律进展放缓的同时,台积电突破半导体工艺进步的脚步却从未放慢。 5nm芯片,一颗要2900元 本月苹果秋季发布会,没了万众期待的iPhone 12系列,性能强大的A14处理器便成了主角。 使用5nm制程工艺的A14到底有多强大——封装118亿个晶体管;性能比上一代提升40%;16核神经网络引擎,每秒可执行11万亿次操作。 但在强大性能的背后,受制于5nm工艺的高成本和较低的成品率,5nm芯片的产能十分有限。媒体报道表示,今年台积电最多只能代工7400万颗A14处理器,这还是在动用全部5nm产能下能够完成的数量。 在美国对华为制裁禁令的生效之后,台积电已无法再为华为代工麒麟芯片,此前华为给台积电的订单是1500万颗麒麟5nm芯片,但因为生产时间十分有限,最终也只在9月15日之前生产了880万颗处理器,占据全部订单的60%左右。在这之后,台积电也将全部产能投入到A14处理器的生产中。 目前,台积电每月仅能生产5万片晶圆,这个产能远远不能满足苹果需求。 5nm芯片的成本到底有多高? 昂贵的设备和工艺成本,推动了芯片价格的上涨,这是无法避免的。正如2018年的时候,台积电官方表示,预计在5nm工艺上总共投资了250亿美元,其中5nm芯片设计成本将增至4.76亿美元。 也就是说,设计一款A14或者麒麟5nm芯片,总成本可能高达近5亿美元。 在美国研究机构CSET的两位作者编写的一份题为《AI Chips: What They Are and Why They Matter》的报告中,他们借助模型预估得出,台积电5nm制造的12吋晶圆成本约为16988美元,远高于7nm约为9346美元的成本。 如果换算成单颗5nm芯片的制造成本,同样也十分昂贵。每片300mm直径的晶圆只可以制造71.4颗5nm芯片,平摊单颗芯片成本将高达238美元(约合1600元人民币)。 报告以英伟达P100 GPU为例,这款产品采用台积电的16nm节点处制造,包含了153亿个晶体管,裸片面积为610平方毫米。 事实上这还只是晶圆制造成本,而一颗芯片的诞生还需要包含设计成本和封装、测试成本,这部分的成本也是非常高的,每颗芯片的设计和封装、测试成本,分别为108美元和80美元。 如果这份研究报告的准确性高的话,那么意味着一颗5nm芯片支付的总成本将可能达到426美元(约为2929元)。 当然,这一估算也只是最理想的状态,考虑到5nm工艺才开始正式量产,所以可能会有比较高的损耗。同时光刻机的成本也极高,因为要重度依赖极紫外光EUV技术,而一台EUV光刻机的价格高达1.2亿美元。 实际上,麒麟9000的成本可以并不需要这么多。此前有人透露,12吋晶圆大概能够切割出400颗麒麟9000芯片。若按此计算,单颗制造成本为42美元,约合287元人民币,加上设计和封装、测试成本,一颗芯片的最终成本可能在230美元左右,也就是1570元人民币。 但不可否认,今年苹果和华为的旗舰机注定不会再便宜。 未来,瞄准更先进制程 市场研究机构International Business Strategies (IBS)给出的数据显示,28nm之后芯片的成本迅速上升。 28nm工艺的成本为0.629亿美元,到了7nm和5nm,芯片的成本迅速暴增,5nm将增至4.76亿美元。三星称其3nm GAA 的成本可能会超过5亿美元。 并且,随着半导体复杂性的增加,对高端人才的需求也不断增长,这也进一步推高了先进制程芯片的成本。报告中指出,研究人员的有效数,即用半导体研发支出除以高技能研究人员的工资,从1971年到2015年增长了18倍。 换句话说,摩尔定律延续增加大量的投入和人才。 图 | ASML 预测半导体制程升级规划 为了支撑先进制程,台积电十年内研发人数增加了三倍,2017年研发人员将近6200人,比2008年多了近两倍,这6200人只从事研发,不从事生产。 台积电的消息还显示,接下来其将继续完善推进相应技术。 目前,台积电披露了旗下的又一大新研发进展,即3nm工艺。这一工艺台积电去年就开始着手,目前进展顺利。 与5nm相比,3nm可以在相同的功率水平下提高10-15%的性能,或者在相同的晶体管速度下降低25-30%的功率。其计划在2021年进入风险生产,2022年下半年进入量产。 台积电在2nm半导体制造节点方面取得重大研究突破,有望在2023年中期进入2nm工艺试生产阶段,并在一年后开始批量生产。目前,台积电的最新制造工艺是5nm,已用于生产A14仿生芯片。 据悉,台积电的2nm工艺将采用差分晶体管设计,采用环绕闸极(GAA)制程为基础的MBCFET架构,解决FinFET因制程微缩产生电流控制漏电的物理极限问题。而在极紫外光微显影技术方面的进步让台积电的纳米片(Nano Sheet)堆叠关键技术更为成熟,良品率的提升比预期的顺利许多。 该设计被称为多桥沟道场效应(MBCFET)晶体管,它是对先前FinFET设计的补充。值得注意的是,这也是台积电第一次将MBCFET设计用于其晶体管。 台积电一位高管对外表示,“我们乐观预计2023年下半年风险试产收益率将达到90%,这将有助于我们未来继续赢得苹果、汇达等主要厂商的大订单”。同时,他还提到,量产将于2024年开始。 台积电去年成立了2nm项目研发团队,寻找可行的发展路径。考虑到成本、设备兼容性、技术成熟度和性能等条件,2nm采用了基于环绕门(GAA)工艺的MBCFET。 该结构解决了FinFET工艺收缩引起的电流控制泄漏的物理限制。 这方面最早的仍然是三星,三星已经准备在3nm工艺的时候引入GAA技术。基于全新的GAA晶体管结构,三星通过使用纳米片设备制造出了MBCFET(Multi-Bridge-Channel FET,多桥-通道场效应管),3nm工艺可将核心面积减少45%,功耗降低50%,性能提升35%。 -END- 来源 | 镁客网 | 整理文章为传播相关技术,版权归原作者所有 | | 如有侵权,请联系删除 | 【1】倪光南:中国可能否决NVIDIA收购ARM! 【2】华为芯片断供十日后:员工淡定,手机部门标语亮了 【3】看!中国卫星印到了这家外国货币上 【4】蚂蚁集团厉害了!自研数据库被工行启用 支撑万亿级资产 【5】重磅!四部门文件聚焦光刻胶/大硅片 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-30 关键词: 华为 台积电 芯片

  • MEMS封装中会遇到的问题有哪些?

    MEMS封装中会遇到的问题有哪些?

    为了适应MEMS技术的发展,人们开发了许多新的MEMS封装技术和工艺,如阳极键合,硅熔融键合、共晶键合等,已基本建立起自己的封装体系。 现在人们通常将MEMS封装分为四个层次:即裸片级封装(Die Level)、器件级封装(Device Level)、硅圆片级封装(Wafer Lever Packaging)、单芯片封装(Single Chip Packaging)和系统级封装(System on Packaging)。 但随着MEMS技术研究的深入和迅猛发展,以及MEMS器件本身所具有的多样性和复杂性,使得MEMS封装仍然面临着许多新的问题需要解决,如在硅圆片切割时,如何对微结构进行保护,防止硅粉尘破坏芯片;在微结构的释放过程中,如何防止运动部件与衬底发生粘连等;在器件封装中应力的释放,以及封装及接口的标准化等问题,此外还有封装性能的可靠性及可靠性评价问题等。 下面从MEMS封装的层次以及封装标准和封装的可靠性方面来阐述MEMS封装中所面临的一些问题。 1、裸片级封装(Die level) 裸片级封装通常是指钝化、隔离、键合和划片等工艺,其目的是为裸片的后续加工和使用提供保护。从硅圆片上分离裸片的常用方法是采用高速旋转的晶刚石刀片进行切割,在切割的同时,必须用高净化水对硅圆片表面进行冲洗。这种为集成电路开发的裸片切割方法对保护裸片上的关键电路不受硅粉尘的污染是非常有效的。硅片表面的水膜对集成芯片有很好的保护作用。 然而,由于MEMS比IC有更复杂的结构,如有腔体、运动部件以及更复杂的三维结构等,用这种裸片切割方法分离这些MEMS芯片,却因为水、硅粉尘的原因而很容易损坏或阻塞芯片的灵巧结构。为了防止MEMS芯片受损,必须在设计芯片阶段就开始考虑对芯片结构的保护。 裸芯片腔体封装是一种常用的方法。封装时有一个硅片基板裸片和一个硅“盖帽”裸片,先将MEMS芯片贴到基板裸片上,再将“盖帽”裸片键合到基板裸片上,从而形成一个密封腔体来保护MEMS器件。 钝化保护器件的方法也常用,这层保护层的厚度约为2-3μm。用有机保护层对芯片进行保护是很有效的,但存在的问题是有机物随着时间容易老化,典型的涂层是硅胶,硅胶 容易变干和变硬,这在许多应用中限制了它的有效寿命。 此外,将裸片与环境隔离的方法还有粘接工艺和键合工艺。粘接工艺主要使用环氧树脂、RTV、硅橡胶等粘接剂,环氧树脂用作粘接具有使用更简单,在固化时不要求升温,对冲击、振动能提供了很好的保护,具有价格优势等特点。 粘接方式的缺点是没有抗拉强度,易老化,而且不能做到密封,这在要求有可靠的机械强度和密封性能或者要求器件不受过强运动冲击的应用中是远远不能满足实际要求的。解决这一问题的方法是用键合工艺对裸片进行封装,键合工艺包括阳极键合、焊料焊接、硅熔融键合、玻璃粉键合及共晶键合等。 2、器件级封装(Device level) 器件级封装通常由MEMS器件、电源、信号调理和补偿、以及与系统的机械和电的接口等几部分组成。器件级封装旨在提高和确保器件的性能、减小尺寸和降低价格。与电子器件相比,MEMS接口更复杂、涉及的面更广。缺乏标准和标准化产品一直阻碍着MEMS的商业化。 器件封装连接的方法很多,包括环氧树脂或其它粘接方法、热熔方法(如电阻焊、回流焊)、芯片的互连包括引线键合、载带自动焊、倒装芯片技术等。尽管对特定的工作环境没有确切的定义,但要求在整个工作环境中,封装结构在机械强度、抵抗水压或空气压力的能力以及引线连接强度等方面必须是可靠的。 3、圆片级封装(Wafer Level) 在应用MEMS技术制造传感器过程中,人们一直努力想通过器件设计和制造工艺本身来减小MEMS封装所面临的挑战。

    时间:2020-09-29 关键词: 封装 mems技术 芯片

  • MEMS封装的功能

    MEMS封装的功能

    封装必须提供元器件与外部系统的接口。其根本目的在于以最小的尺寸和重量、最低的价格和尽可能简单的结构服务于具有特定功能的一组元器件。 MEMS封装的功能包括了微电子封装的功能部分,即原有的电源分配、信号分配、散热通道、机械支撑和环境保护等外,还应增加一些特殊的功能和要求。 1)机械支撑:MEMS器件是一种易损器件,因此需要机械支撑来保护器件在运输、存储和工作时,避免热和机械冲击、振动、高的加速度、灰尘和其它物理损坏。另外对于某些特殊功能的器件需要有定位用的机械支撑点,如加速度传感器等。 2)环境隔离:环境隔离有两种功能,一种是仅仅用作机械隔离,即封装外壳仅仅起到保护MEMS器件不受到像跌落或者操作不当时受到机械损坏。另一种是气密和非气密保护,对可靠性要求十分严格的应用领域必须采用气密性保护封装,防止MEMS器件在环境中受到化学腐蚀和物理损坏。同时在制造和密封时要防止湿气可能被引进到封装腔内。对工作环境较好的应用领域可采用非气密封装。 3)提供与外界系统和媒质的接口:由于封装外壳是MEMS器件及系统与外界的主要接口,外壳必须能完成电源、电信号或射频信号与外界的电连接,同时大部分的MEMS芯片还要求提供与外界媒质的接口。 4)提供热的传输通道:对带有功率放大器、其它大信号电路和高集成度封装的MEMS器件,在封装设计时热的释放是一个应该认真对待的问题。封装外壳必须提供热量传递的通道。 由于MEMS的特殊性和复杂性,还由于MEMS种类繁多,封装的功能还要增加如下几点: 5)低应力。在MEMS器件中,用三维加工技术制造微米或纳米尺度的零件或部件,如悬臂梁、微镜、深槽、扇片等,精度高,但十分脆弱,因此MEMS封装应产生对器件最小的应力。 6)高真空度。这是MEMS器件的要求,以使可动部件具有活动性,并运动自如。因为在“真空”中,就可以大大减小甚至消除摩擦,既能减小能源消耗,又能达到长期、可靠地工作目标。 7)高气密性。一些MEMS器件,如陀螺仪,必须在稳定地气密性条件下方能可靠、长期地工作。严格地说,封装都是不气密的,所以只有用高气密性的封装来解决稳定的气密性问题。有的MEMS封装气密性要求达到1×10E-12Pa·m3/s。 8)高隔离度。MEMS的目标是把集成电路、微细加工元件和MEMS器件集成在一起形成微系统,完成信息的获取、传输、处理和执行等功能。MEMS常需要有高的隔离度,对MEMS射频开关更为重要。 9)特殊的封装环境与引出。某些MEMS器件的工作环境是液体、气体或透光的环境,MEMS封装必须构成稳定的环境,并能使液体、气体稳定流动,使光纤输入具有低损耗、高精度对位的特性等。

    时间:2020-09-29 关键词: 封装 mems器件 芯片

  • 28nm 芯片产业链

    28nm 芯片产业链

    在芯片工艺中,5nm、10nm、14nm可能有点早了,但是28nm芯片值得我们关注。目前中芯国际,华虹半导体都能生产28nm芯片,现在最关键的是设备和材料端技术能不能跟上。 下面就是设备和材料中的15个细分行业的龙头公司: 第1个细分行业:硅片设备:这是芯片最基本的材料,晶盛机电是龙头,现在向切片、抛光、外延设备等拓展,还研发出了第三代碳化硅半导体设备。 第2个:热处理设备:北方华创是龙头,在半导体的硅刻蚀、薄膜沉积、清洗设备、第三代碳化硅半导体上优势明显。 第3个:光刻设备:包括光刻机和涂胶显影机,最先进的是上海微电子,明年就可以生产第一台中国的28nm国产光刻机,激动人心呀。另外就是茂莱光学,快上市了,在光学上做的很牛逼。在涂胶显影机领域,芯源微是行业龙头,已经销售 800余台机器,不要小看这800台呀。 第4个:刻蚀设备,这个当然是中微公司了,讲的很多,就不说了。 第5个:离子注入设备,就是将离子放到硅衬下面,也就是离子注入机,万业企业是龙头,它下面的凯世通,是顶级的投资公司投资的。 第6个:薄膜沉积设备:这个是北方华创,已经做到14nm的技术了。 第7个:抛光设备,就是把硅片的表面弄光滑,叫抛光机,这个龙头是华海清科,快上市了。 第8个:清洗设备:就是把芯片洗干净,盛美半导体是该领域的龙头,占80%市场份额,已经在美国纳斯达克指数上市了,很快也在国内上市。剩下的20%则由北方华创、芯源微和至纯科技三家瓜分。 第9个:检测设备:就是测试合格不?有探针卡测试、探针台测试和测试机,反正很多名堂,我真搞不清,龙头是赛腾股份,其实它是收购了日本的一个测试公司就成了老大。 第10个是硅片:这是最基本的材料,像泥土一样重要,说白了,就是沙子。龙头是沪硅产业,现在给中芯国际、台积电供应硅片,2022年12英寸大硅片产能能到60万片。其次是中环股份,体量较小。 第11个是:电子特种气体:就像血液和粮食一样,需要在芯片内循环,这就是特征气体。龙头老大是华特气体、南大光电。 第12个:光刻胶,光刻胶其实几台就够了,就是曝光技术,有人说比原子弹的技术还难,可以打破摩尔定律,反正我真不懂这个玩意。龙头是三家公司,北京科华、上海新阳、晶瑞股份,现在还不知道哪个是老大。 第13个:抛光材料,不是抛光设备。有抛光液、抛光垫,是配合抛光设备使用的,龙头是安集科技,已经干到7nm米技术了,连台积电都需要它的技术。 第14个:高纯湿电子化学品:这个名字真难记,其实就是芯片试剂,想想试验室的试剂,龙头是上海新阳,晶瑞股份。 第15个:靶材,好像是医药的名字,主要是在制造和封装中使用的,龙头企业是江丰电子,台积电已经用到它的7nm技术,5nm米技术也快要用到了。

    时间:2020-09-29 关键词: 产业链 28nm 芯片

  • SENSORCHINA:传感器盛宴重磅来袭

    SENSORCHINA:传感器盛宴重磅来袭

    自2012年开始,我国的传感器技术与产业进入到飞快发展阶段,目前中国已经形成了较为完整的传感器产业链,并且呈现出多元化的发展趋势。2019年我国的传感器市场规模已突破2000亿元,相关数据预计2021年将达近3000亿元。 2020十年开局之年,疫情侵袭、零件涨价、资金链紧缺让不少传感器企业面临严峻挑战。在此背景下,9月23日至25日,亚洲传感器盛会SENSORCHINA风雨不改,在上海跨国采购会展中心成功举办。作为见证中国传感器产业迸发新机、凝聚传感器核心力量与提供交流对接机会的专业展会平台,SENSORCHINA带着它的超强实力传感器企业重磅来袭。 今年SENSORCHINA以“我们制造联接”为主题,致力于联接产业链上下游、联接技术与资本、联接供需双方,联接智慧未来。15+论坛、350+展商、15000+观众汇聚于此,见证传感器盛会的再次腾飞,汇聚不少技术超群的传感器企业同台竞技,互相交流,给大家呈现了一场技术、商业和思想的传感器盛宴。 一、巨头强势助攻,传感器应用协同创新 在本次SENSORCHINA的展会,不仅汇聚了芯片设计、各类型传感器、工业等低调的传感器企业,携黑科技产品与技术吸粉无数,更有传感器行业的精英人士紧密交流达成合作意识,引爆了智能家居、智能工业、智能医疗、智能交通、智能安防多个领域,用丰富的展品缤纷为观众所呈现多场景多品类的传感器产品解决方案,在无形中助推了中国传感器企业打造科研创新的综合硬实力。 在展会现场,慧聪电子网有幸采访到了来自传感器以及芯片等领域的企业,其中包括了 无锡芯感智半导体有限公司、苏州纳芯微电子股份有限公司、微传智能科技(常州)有限公司、艾知传感器(上海)有限公司4家代表企业的高层精英,在展会现场与我们的记者共话产业大势,直击传感新世界,接下来,让我们聚焦这次展会传感器厂商们的发展愿景与想法。 二、无锡芯感智:稳步增长,借时借势全力突破 无锡芯感智半导体有限公司 得益于国内市场的需求增大,我国已涌现了一批优秀、潜力巨头的MEMS传感器厂商。比如成立于2010年的无锡芯感智,作为国际知名的MEMS传感器研发与生产的“标杆”企业,对标以霍尼韦尔为代表的国际厂商,产品涉及医疗、汽车、工业等多个领域。 疫情期间,红外传感器产品市场一度火爆。在产品供应链保障方面,无锡芯感智总经理刘同庆直言道:“作为无锡唯一一家专注额温枪、监护仪等医疗设备芯片设计的企业,我们秉承着打造“无锡造”的理念,在4月底以自身硬核实力组建封测厂,疫情也没有阻止我们保障对于MEMS压力传感器的持续产出,从芯片设计、封装、测试、整机模组各方面都是严格达到国家标准工艺水准。” 据调查,无锡芯感智生产的红外传感器成为国内红外传感器产品跻身国际水平的经典范例,在今年好评如潮。SENSORCHINA2020上,无锡芯感智带来了包括工业和高端医疗器械上的传感器解决方案,而谈及未来传感器市场的发展规划时,刘同庆表示无锡芯感智将会继续拓展布局,未来两年保持60%的增长力,源源不断带给合作客户优质的产品体验,助力客户更好将产品推出市场。 三、纳芯微电子:紧握机遇,打响国产替代漂亮一枪 苏州纳芯微电子股份有限公司 信息化时代下,新技术革命的到来让传感器成为了人向外界获取信息的“电五官”,其中传感器在协助推动经济发展与技术进步上发挥了重要作用。在传感器这条赛道上,中国虽然起步较晚,但在近几年仍不乏出现作出亮眼成绩的国产企业。 作为国内知名的信号链芯片及其解决方案提供商,纳芯微电子聚焦了传感器与数字隔离两大产品方向,专注于数模混合信号链芯片的设计与开发,产品覆盖了汽车、工业、消费电子以及家电等领域。本次展会纳芯微电子重磅带来了两款压轴产品,分别是一款是带气嘴DIP8封装的MEMS集成表压传感器NSPGD1,一颗最新发布的车规级LIN总线接口传感器信号调理芯片NSA(C)9262,现场吸引了不少观众围观询问。 此外,今年5G基站的激增,其背后也蕴含了无限商机,其中首当其冲的便是隔离芯片领域。对于持续投入研发的国产IC企业——纳芯微电子,凭借其独特优势和丰富经验在领跑国内市场,在缩短与国际厂商的差距。纳芯微电子市场副总裁/传感器产品线总监高洪连在采访中表示,未来数字隔离领域也还是纳芯微重点布局的方向之一。 近年来中美贸易摩擦不断,其中通信行业成为了众矢之的,是较早出现在国产替代话题里的关键词,在这场科技竞争中,纳芯微电子紧抓5G与国产替代机遇,以首批在国内市场上实现规模批量出货的供应商打响了国产替代漂亮一枪,通过提供高品质、宽覆盖的产品,不断丰富产品组合,来满足合作客户对于高可靠性、高质量、高性能的多方需求。 四、微传科技:坚持创新,助力企业摆脱进口标签 微传智能科技(常州)有限公司 在世界传感器市场上,中国传感器产业在赛道上十余年奋力奔跑,目前已经处于由传统型向新型传感器发展的关键阶段,不久传感器技术的发展将会扫清边缘科学研发的障碍,世界各国在暗地里相互较劲,国内也诞生了一批优质的MEMS传感器厂商,其中微传科技被业界称为“磁与MEMS运动传感器的弄潮儿”,以拥有自主的AMR技术、可靠的核心算法及应用方案,稳定的生产质量和供应链管控等核心优势,在MEMS市场占据一定部分的市场份额。 这几年来,随着国家新基建战略的进一步实施和部署,传感器市场规模正在逐步呈现高速增长态势,这也将促进传感器技术的突破和创新发展,为传感器在新时代的价值创造提供千载难逢的机会。微传智能科技销售经理朱一鸣在针对国产市场方面回答到,虽然国内传感器主要都是依附于国外进口,但也越来越不能忽略国内智能磁传感器领域已经在持续突破,国内企业想要掌握一定的市场决策能力,更需要以硬核磁传感器核心技术为底气,这一点微传科技在市场需求、客户应用服务端有着本土优势。 此外,朱一鸣表示,传感器作为优质重要的信息和数据来源,传感器厂商必须保证在万物互联时代真正到来之际,能提供人工智能进行源源不断的数据来供应机器学习。此外,微传科技也在这一趋势下稳扎稳打,不断加大研发投入,加速集成电路与传感器融合,加持AI算法提高产品性能,努力制造出更加优秀国产磁传感器,助理传感器市场摆脱对于进口的依赖。 五、艾知传感器:磨刀不误砍柴工,市场大有可为 艾知传感器(上海)有限公司 在人们日常的生活中,一个必不可少的核心小器件总是围绕在身边,默默发挥着重要的作用,却又常常被忽略,那就是传感器——一个重要的信息获取装置,它与信息传输技术、计算机技术是信息技术的主要组成部分。在众多品类的传感器产品中,作为特种元器件之一的气体传感器,在近年来也因为涉及物理、化学、生物、等多个学科的安全问题而备受海内外国家重视。 目前我国的气体传感器发展趋势正猛,在微型化与智能化等方面也已小有成就,以艾知传感器SGX为例子,它是一家总部位于瑞士的气体传感器企业,主要关注人类生命安全与环境保护上的产品应用,如助力客户研发保护易燃易爆、有毒有害气体的相关产品。艾知传感器SGX亚太区副总经理查仲方在采访中,更是直接调侃到艾知传感器SGX像是一家学术派的企业,因为公司也是密切关注全球范围内危险性气体法律法规的发布情况,以及相关产品的研发进度。 在进一步的采访中,我们了解到艾知传感器SGX是一家历经60年的老牌气体传感器厂商,坐拥多个MEMS技术专利产品,以强大的研发团队与先进研发技术为有力支撑。在汽车领域其产品国内年销量能达到200万+,市场占有率50%以上,对标客户的多样需求进行定制化生产服务。 “磨刀不误砍柴工”,查仲方谈及国内传感器研发状态表示,艾知传感器SGX认为无论是从国家层面还是从行业技术的研发层面,都需要顺应发展趋势,给自己一个逐步发力增长的时间,艾知传感器SGX是非常看好中国市场的,在国产替代方面也在加强布局,靶向性地针对关注的市场进行产品开发,制造出更多优秀的气体传感器产品。 总而言之,未来万物互联将会是下游场景应用定义和驱动芯片设计的时代,中国传感器厂商也将会迎来弯道超车的良好机遇,坚持产品应用与科技创新才是实质的取胜之道。

    时间:2020-09-29 关键词: 半导体 传感器 芯片

  • 东芝宣布退出长期亏损的LSI芯片业务!

    东芝宣布退出长期亏损的LSI芯片业务!

    9月29日的消息,东芝公司今日宣布,该公司将退出长期处于亏损状态的LSI芯片业务,以提高集团的利润率。 东芝LSI芯片业务包括该公司向丰田汽车提供的用于图像识别的处理器。东芝表示,在退出业务后,将继续为现有客户提供销售和支持业务。 东芝表示,对于LSI业务的770名员工,东芝计划为他们提供转岗或提前退休方案。这将让东芝遭受118亿日元(约合1.1177亿美元)的损失,这部分损失已经计入了其业绩展望。 另外,东芝的电源管理芯片业务将继续保留。 东芝公司在一份声明中表示,该公司已经决意退出,并将建立一个稳固、不容易受市场波动影响的业务结构。 此前,为了填补财务漏洞,东芝在2018年以180亿美元将其闪存芯片业务出售给了由贝恩资本所牵头的财团,目前该业务已改名为铠侠(Kioxia)。 受疫情、市场持续波动等不确定性因素影响,铠侠周一推迟了原本计划在10月的上市计划。

    时间:2020-09-29 关键词: lsi 东芝 芯片

  • 远程执行IC验证

    远程执行IC验证

    设计任何芯片的关键步骤之一就是在获得第一批芯片后进行的测试。在测试中,您终于可以看到全部悉心工作的成果,并确定芯片是否按照设计和仿真运行。这称为IC验证。验证的重点是功能测试 - 检查硅芯片是否符合最初要求。这通常涉及一系列表征以及基本功能的测试,以确保设计中没有漏洞。 验证步骤与生产测试是分开的,生产测试的重点是快速准确地找到存在制造缺陷的芯片,并将其筛掉。在生产测试中,通常重点是在最快的时间内以可接受的准确性水平完成测试。这是因为每颗芯片的成本将随着芯片在测试仪中花费的每额外一秒钟而增加。 相反,在验证步骤中,主要重点不是测试速度,而是可从芯片中提取的数据的质量。这并不是说速度无关紧要,如果可以快速取得准确的结果,当然是件好事。在验证阶段将自动化构建到测试过程中具有许多好处: 提升测试速度 通过使测试自动化,可以更高效地执行测试。可以将每个测试排好队并准备好,在上一个测试完成后,立即开始下一个。并且可以每周7天24小时运行测试,无需工程师值夜班。 流程改进 任何形式的自动化带来的最大好处之一,这个好处也常常被忽视,是它为流程改进提供了基础。本质上,自动化测试是该测试所需的所有步骤的具体表达。描述它们有助于分析每个步骤。然后,从分析中获得的任何认知都可以反馈到算法中,进行改进,并惠及所有用户。通常,工程师可能会人工地偶然发现一种更好的方法,但是这样的学习通常不会反馈到流程中。 更一致的测试 根据定义,自动化测试是可重复的,因此自动化测试可以对给定批次中的芯片进行更一致的测试。这样可以更好地比较每批芯片内样品之间或批与批之间的表征数据。 直接应用为仿真而开发的测试 由于芯片在流片之前已经在验证阶段进行了广泛的仿真,因此可以获得庞大的测试和预期输出库。在验证阶段,你其实可以对验证测试进行设计,使它们可以非常容易地移植到确认测试中。这大大加快了整个验证过程的速度,并确保了在不同阶段进行测试的一致性。 远程进行验证工作 对于各个级别的设计工程师来说,看到他们的工作成果通常是有益的。不过,验证测试往往可能在不同的地理位置进行。因此,有了可以远程访问的自动化系统,有助于设计工程师获得其帮助生产的芯片的实践经验。这可以帮助他们逐渐提高自己的技能,还可以帮助他们获得有关芯片设计方式的宝贵见解,并且验证团队也可以随时获取这些信息。在当前Covid-19新冠疫情的形势下,远程工作也具有明显的优势。 验证流程 考虑到所有这些因素,Adesto(现已并入Dialog半导体公司)开发了一个基于Python的测试框架软件,将我们所有的仪器集成在实验室中,并使我们能够将在验证阶段开发的测试快速移植到确认测试中。选择Python语言来实现测试自动化,是因为测试工程师们对它很熟悉,另外有众多可以帮助测试工作的库可供使用。 验证系统本身包括一个带有用于测试芯片的插槽的电路板。测试电路板包含一个子卡,该子卡具有一个较大的Xilinx FPGA,通过以太网连接到实验室网络。我们可以通过网络对FPGA进行远程编程,并使用它来控制被测器件(DUT)的所有数字输入,并监测其输出。DUT的各种模拟输入和输出连接到开关,这些开关可以将它们切换到一组SubMiniature A(SMA)型连接器,该连接器连接到示波器、频谱分析仪和信号发生器。我们还可以远程控制所有这些仪器,这意味着我们可以将DUT的所有输入、输出、模拟和数字信号强制设置为我们想要看到的任何值。 Python测试框架软件在远程服务器上运行。我们的验证工程师可以用Python编写测试,并将其与可以在DUT的嵌入式处理器上运行的C编程代码结合起来。这有助于通过全套功能测试来行使ASIC的能力。与仪器和测试板的所有连接都是通过网络,因此可以远程进行测试的开发和执行。 我们的全球定制ASIC设计团队经常使用我们的远程IC验证测试工具,以增强协作和监督。 在可见的未来,我们中的许多人仍将继续在家办公,这样的解决方案有助于确保我们客户的ASIC设计能够按时安全交付,并达到他们期望的高质量。

    时间:2020-09-29 关键词: 测试 远程 芯片

  • 断供芯片后又禁无人机?美组织反对:损人不利己!

    本文来源:国际电子商情 当地时间9月24日,据美媒《国会山报》的一篇报道指出:对于在近日商讨的《2021年国防授权法案》(NDAA)中提到“美国将有可能禁止从中企等外国供应商处采购无人机及配件”, 美国行业组织“无人机创新联盟(ADI)” 提出了反对意见。该组织认为,此禁令可能“损害美国无人机产业”…… 该报道指出,2020年7月美国众议院军事委员会批准了NDAA法案,众议院和参议院已先后通过各自版本,目前参众两院在就法案的具体条文进行谈判。这项法案最终将交由美国总统特朗普签署生效。该法案中有一项条款称,出于国家安全考虑,将禁止联邦政府采购或运营一些外国制造的无人机,包括中国制造的无人机。 据了解,NDAA法案是一系列美国联邦法律的名称,以明确美国国防部的年度预算和支出。 而“无人机创新联盟(ADI)”是2017年由无人机制造业巨头DJI宣布推出的美国行业组织,旨在扩大对3DR、GoPro、DJI和Parrot两年前最初组建的无人机制造商联盟的行业支持。据不完全统计,ADI成员包括原始无人机制造商联盟成员GoPro、DJI和3DR,以及Skycatch、Horizon Hobby、Indemnis、Kittyhawk、Fat Shark和Pelican Products等成员。 ADI组织向国会议员致信表示:“如果没有来自世界各地的无人机零部件和专业知识,就不会有美国今天的无人机产业。而一个国家层面的禁令,将伤害美国的无人机制造业者,以及将无人机用于娱乐、商业、环保甚至医疗救护方面的民众。” 此外,ADI组织还强调,倘若禁止采购中国制造的无人机及零部件,联邦政府将面临更少且更昂贵的供应选择。该组织迫切希望能与国会方面进行讨论,以此来保障美国无人机公司的生命线以及美国无人机产业的全球供应链。 根据《国际电子商情》汇总,美方最早于2018年以国安为由“盯上”中国无人机产业。当年9月,美国企业对大疆无人机及其组件提起337调查申请。 2019年5月,美国国土安全部在一份报告中警告称,中国制造的无人机可能正在向中国制造商发送敏感飞行数据,导致中方政府可以访问这些数据。这导致一些外媒煽风点火称:“大疆可能因此面临来自美国方面的制裁”。对此大疆回应道:1.技术安全性得到反复验证,2. 数据完全由用户掌握,3.积极配合各国管理和合作。 随后,美方对中国无人机的“关照”变本加厉。同年7月,美国参议院通过一项国防授权法案,法案的内容是:禁止来自中国制造的无人机被用于军事用途。9月,美国国会议员有意以国家安全为由,禁止军方购买中国制造的无人机。11月,美国政府强制停飞800多架中国制无人机。2020年1月,美国特朗普政府计划永久终止中国制造的民用无人机项目。 此外,日本方面也在2019年12月宣布停用中国无人机。“大疆可能会像华为一样。”日本国家安全信息保障研究所首席研究员山崎文彰曾说。 大疆在无人机市场的地位举足轻重,拥有全球约70%的无人机市场,甚至美国军方都要采购它的产品。但事实上,大疆无人机的核心产品大多来自美国供应商。比如视觉处理系统从美国INTEL棋下的Movidius公司购买,陀螺仪从美国Invensense和ADI公司进口,主控芯片目前只使用ST公司的ARM芯片以及高通/INTEL提供的无人机专用CPU,摄像头则配套索尼产品。这或许是ADI反对NDAA法案、认为禁购令“损人不利己”的主要原因之一。 ~END~ 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-29 关键词: 人工智能 大疆无人机 芯片

  • 必易微电子65W大功率输出,满足PD3.0、QC4.0+输出电压,超低功耗PD快充上线世强硬创电商平台

    必易微电子(KIWI)是一家模拟及混合信号芯片设计公司。 2020年3月,其首次推出了大功率超级快充电源芯片方案KP2201+KP4050,该方案最大可支持65w输出,搭配Hynetek 协议芯片 HUSB350,适用于超低待机功耗、极速充电的 PD 快充和适配器方案,全面覆盖各种通讯协议的输出电压范围。 今年8月,必易微电子与世强硬创电商达成合作,后者全线代理其驱动芯片以及电源芯片产品,并支持免费样品试用服务。据悉,必易微电子是世强硬创电商平台入驻的第203家品牌。 此外,必易微电子授权世强硬创电商代理的多款产品中, LED驱动芯片能够实现色温调节,RGB色彩变化等功能,同时覆盖可控硅,Bluetooth,WIFI,Zigbee等多种调光方式,还可提供全套智能照明方案;在IIOT应用里,其电源芯片解决方案具有专利轻载模式实现超低待机(<30mW)、快速动态响应、极低系统成本,功率范围覆盖宽(3W-100W)等优势。 如今PD快充逐渐成为热门应用,用户可在世强硬创电商平台搜索到更多快充相关资讯,平台不同品牌如东佳电子,英诺赛科,伊凡微,芯海科技等都能为用户提供多种不同快充解决方案。

    时间:2020-09-29 关键词: 电商平台 必易微电子 芯片

  • 英飞凌推出采用TO-247封装的TRENCHSTOP™ IGBT7技术

    【2020年9月29日,德国慕尼黑讯】继推出采用EconoDUAL™3和Easy封装的TRENCHSTOP IGBT7技术之后,英飞凌科技股份公司近日又推出业界领先的、基于分立式封装,即采用电压为650 V的TO-247封装的TRENCHSTOP IGBT7技术。全新TRENCHSTOP产品系列由20 A、30 A、40 A、50 A和75 A这些电流等级组成。它既能用于取代前代技术,也能与前代技术并行使用。该版本的IGBT7尤其适用于工业电机驱动、功率因数校正、光伏发电和不间断电源等应用。 由于采用新型微沟槽技术,TRENCHSTOP IGBT7芯片的静态损耗大大降低。在相同的电流等级下,TRENCHSTOP IGBT7芯片的通态电压可以降低10%。这使得应用中的损耗大幅降低,尤其能使通常在中等开关频率下运行的工业驱动的损耗大大降低。IGBT T7技术的饱和电压(V CE(sat))很低,并带有发射极控制的第七代(EC7)二极管,该二极管的正向压降(V F)可减小150 mV,同时还能提高反向恢复软度。 TRENCHSTOP IGBT7器件具有优异的可控性和卓越的抗电磁干扰性能。它很容易通过调整来达到特定于应用的最佳dv/dt和开关损耗。650V TRENCHSTOP IGBT7拥有应用所需的抗短路能力。此外,它还通过了基于JEDEC标准的HV-H3TRB(高压高湿高温反偏)试验,证明该器件在常见的工业应用的高湿环境中具有良好的耐用性。 供货情况 650 V TRENCHSTOP IGBT7分立式器件现已接受订购。

    时间:2020-09-29 关键词: 英飞凌 封装 芯片

  • 华为芯片断供十日后:员工淡定,手机部门标语亮了

    从9月15日正式进入芯片断供到现在已经10多天了,华为的情况如何呢? 国内的经济观察报、东方网分别以华为断供10余天做了报道,内容有几分相似之处。 首先是断供有多大影响? 从目前的情况来看,华为有60%的业务与芯片是强相关的,主要是消费者终端及企业级业务。 根据华为今年上半年营收4540亿来算,全年受到影响的业务大概是5000亿元。 不过受到影响不代表华为的业务马上就不行了,对于芯片供应,华为已经采取了多种手段来确保维持运转。 首先是华为之前已经囤货了不少芯片,根据华为轮值董事长郭平之前的表态,华为现有的芯片库存,对于2B业务(基站等)比较充分;而手机芯片方面,华为每年要消耗几亿支,还在寻找办法,美国制造商也在积极向美国政府寻求许可。 此外,前不久AMD及Intel分别表态获得了许可,可以继续对华为出售芯片,这样华为的PC业务及服务器、存储阵列等业务也基本OK了。 其他方面,华为已经表态愿意使用高通的芯片,联发科也在积极申请许可证。 最关键的代工方面,台积电也在申请许可证,不过获批的难度不小。 在断供之后,华为公司的内部运作如何呢? 从两家的报道来看,华为及员工都很淡定,该干啥就干啥,工作节奏早就提上来了。 此外,有员工爆料,虽然业务很有可能面对困境,但公司对员工的薪资和福利不减反增,有关裁员的传言基本都是谣传。 目前华为员工的工资相比其他公司基本上是2倍左右,当然工作强度也是行业领先水平。 在这件事中,外界的反应可能比华为内部要强烈得多,尤其是手机渠道,不少商家借着这波事件炒作Mate 30等手机涨价。 报道提到,在华为消费者终端部门的大楼中,有一个标语很醒目—— 要让打胜仗的思想成为一种信仰,没有退路就是胜利之路。 或许这就是华为最好的写照。

    时间:2020-09-29 关键词: 华为 芯片

  • 意法半导体发布面向节能型楼宇自动化的KNX-RF软件

    意法半导体发布面向节能型楼宇自动化的KNX-RF软件

    将在KNXperience网上展会期间(9月28日-10月2日)进行线上演示 意法半导体发布与S2-LP超低功耗射频收发器配合使用的KNX软件,让智能楼宇的节能控制具有标准化的无线通信功能。 新软件可以直接运行在STM32 *微控制器(MCU)或 BlueNRG-2 Bluetooth® Low Energy 低功耗系统芯片(SoC)上,后者片上内置一颗主频32MHz的Arm®Cortex®-M0处理器和各种I/O外设。软件组件包含连接收发器建立超低功耗无线KNX节点所需的经过认证的KNX-RF协议栈、RF适配层和S2-LP库。S2-LP是一款市场领先的射频收发器,通信频段868.3MHz,功耗仅10mA,输出功率+ 10dBm,能够建立节能、安全、稳健的无线连接,延长电池续航时间,降低解决方案的整体成本。 将S2-LP射频收发器和BlueNRG-2 系统芯片配合使用,可以用两个芯片实现一个独一无二的低功耗KNX /蓝牙双网解决方案,用户可以通过智能手机访问KNX网络,在直观、时尚的用户界面上,方便地监控、配置、连接和更新KNX节点。 无论是运行在BlueNRG-2还是STM32 MCU上,意法半导体的KNX-RF软件都可以让家电产品具有创新功能并节能降耗,例如,开关按钮、灯具开关、房间占用传感器、遮阳帘控制器、调光器执行器,以及电暖气、暖通空调系统和能量收集系统的控制开关。 该软件符合最新的KNX-RF Multi规范,该规范支持安全(S模式)、加密通信和五个通道的跳频模式,其中跳频模式有助于避免信号干扰,选择快慢速通信模式,节省电能。KNX-RF Multi标准的其它功能特性还可提高连接可靠性,并允许大量的KNX设备同时存在网络上,包括先听后说(LBT)、具有自动重试功能的快速确认,以及支持中继器。 为了开发这款新的KNX-RF Multi软件,意法半导体与授权合作伙伴Tapko合作开发了经过认证的KNX协议栈,与授权合作伙伴Actimage合作开发了RF适配层。 S2-LP收发器已加入意法半导体的STKNX高集成度双绞线KNX TP通信收发器系列,扩展了公司的经过认证的涵盖主要行业标准的智能楼宇通信解决方案范围。除KNX有线和无线通信解决方案外,意法半导体还提供嵌入式软件、评估工具和移动应用程序,以加快智能建筑和工业用Bluetooth Low Energy Mesh和6LoWPAN网络解决方案的开发。S2-LP和BlueNRG-2两款产品均被纳入ST 10年产品供货保障计划。 作为KNXperience于9月28日至10月2日举行的网上展会的金牌赞助商,意法半导体将在活动期间举行产品应用演示活动,利用具有互操作性的KNX RF Multi软件包结合传统的KNX-TP网络和ETS工具,配置和控制灯具开关、调整LED光色和亮度,并通过BlueNRG-2蓝牙系统芯片连接智能手机,设置KNX设备。

    时间:2020-09-28 关键词: 微控制器 楼宇自动化 芯片

  • 芯片级拆解:世界第一颗FPGA

    作者:Ken Shirriff 现场可编程门阵列(FPGA)可以实现任意数字逻辑,从微处理器到视频生成器或加密矿机,一应俱全。FPGA由许多逻辑模块组成,每个逻辑模块通常由触发器和逻辑功能以及连接逻辑模块的路由网络组成。FPGA的特殊之处在于它是可编程的硬件:您可以重新定义每个逻辑块及其之间的连接,用来构建复杂的数字电路,而无需物理上连接各个门和触发器,也不必花费设计专用集成电路的费用。  内部裸片显微照片  FPGA是由Ross Freeman发明的,他在1984年共同创立了Xilinx,并推出了第一款FPGA--XC2064。这种FPGA比现代FPGA简单得多,它只包含64个逻辑块,而现代FPGA中的逻辑块有几千个或数百万个,但它导致了目前价值数十亿美元的FPGA产业。由于其重要性,XC2064被列入芯片名人堂。在这篇博文中,我们对Xilinx的XC2064进行了逆向工程,解释了它的内部电路(上图)以及 "比特流 "是如何对它进行编程的。 Xilinx XC2064是第一款FPGA芯片 如今,FPGA是采用Verilog或VHDL之类的硬件描述语言编程的,但是当时Xilinx提供了他们自己的开发软件XACT,运行再MS-DOS操作系统之下,价格高达12,000美元。XACT自然无法与现在的FPGA开发工具相比,XACT通过用户定义了每个逻辑块的功能(如下面的屏截图所示)以及逻辑块之间的连接,对连接进行布线连接,并生成可加载到FPGA中的比特流文件。 XACT的屏幕截图。两个查找表F和G在屏幕底部实现逻辑运算,上面部分显示该逻辑的卡诺图。 通过位流(具有专有格式的位序列)配置FPGA。如果您查看XC2064的比特流(如下所示),那是令人费解的混合模式,这些模式不规则地重复,并散布在比特流中。XACT中的功能定义与位流中的数据之间没有明确的联系。但是,研究FPGA的物理电路可以揭示比特流数据的结构,并且可以理解。 通过位流(具有专有格式的位序列)配置FPGA。如果您查看XC2064的比特流(如下所示),那是令人费解的混合模式,这些模式不规则地重复,并散布在比特流中。XACT中的函数定义与位流中的数据之间没有明确的联系。但是,研究FPGA的物理电路可以揭示比特流数据的结构,并且可以理解。 1 FPGA如何工作? 下图来自原始 FPGA 专利,显示了 FPGA 的基本结构。在此简化的 FPGA 中,有 9 个逻辑块(蓝色)和 12 个 I/O 引脚。互连网络将组件连接在一起。通过设置互连上的开关(对角线),逻辑块相互连接并连接到 I/O 引脚。每个逻辑元素都可以使用所需的逻辑功能进行编程。其结果是一个高度可编程的芯片,可以实现任何适合可用的电路。  FPGA专利显示通过互连连接的逻辑块(LE) 2 CLB:可配置逻辑块 虽然上图显示了九个可配置逻辑块(CLB),但 XC2064 有 64 个 CLB。下图显示了每个 CLB 的结构。每个 CLB 有四个输入(A、B、C、D)和两个输出(X 和 Y)。两者之间是组合逻辑,可以使用任何所需的逻辑功能进行编程。CLB 还包含一个触发器,允许 FPGA 实现计数器、移位寄存器、状态机和其他有状态电路。梯形是多路复用器,可以编程通过其任何输入。多路复用器允许为特定任务配置 CLB,为触发器控件和输出选择所需的信号。   XC2064 中的可配置逻辑块 您可能想知道组合逻辑如何实现任意逻辑功能。它会采用与门、或门、异或门等逻辑吗?不,它使用一种称为查找表(LUT)的巧妙技巧,实际上它包含的是逻辑功能的真值表。例如,三个变量的功能由其真值表中的 8 行定义。LUT 由 8 位内存以及多路复用电路组成,以选择正确的值。通过将值存储在这 8 位内存中,可以实现任何 3 输入逻辑功能。  3 互连 FPGA的第二个关键部分是互连,可以对其进行编程以不同方式连接CLB。互连相当复杂,但是粗略的描述是每个CLB之间有几个水平和垂直线段。CLB互连点允许在水平线和垂直线之间建立连接,从而可以创建任意路径。更复杂的连接通过“交换矩阵”(switchmatrices)完成。每个开关矩阵都有8个引脚,可以(几乎)任意方式将它们连接在一起。下图显示了XC2064的互连结构,提供了到逻辑块(青色)和I / O引脚(黄色)的连接。该图显示了路由功能的特写。绿色框是8针开关矩阵,而小方块是可编程的互连点。 XC2064 FPGA具有一个8 x 8的CLB网格 每个CLB都有从AA到HH的字母名称。互连可以将例如块DC的输出连接到块DE的输入,如下所示。红线表示路由路径,红色小方块表示已激活的路由点。离开模块DC后,信号由第一个路由点定向到8针开关(绿色),该信号将其引导到另外两个路由点和另一个8针开关。(未显示未使用的垂直和水平路径。)请注意,布线相当复杂;即使是这条短路径,也使用了四个路由点和两个开关。 从块DC的输出路由到块DE的信号示例 下面的屏幕截图显示了 XACT 程序中的路由外观。黄线指示逻辑块之间的路由。随着信号的加入,挑战在于如何有效地路由而不使路径发生冲突。XACT 软件包执行自动路由,但也可以手动编辑路由。 XACT 程序的屏幕截图。此 MS-DOS 程序通过键盘和鼠标进行控制。 4 Implementation 本文的其余部分讨论了XC2064的内部电路,从裸片照片中的反向工程。  下图显示了XC2064芯片的布局。FPGA的主要部分是8×8的网格。每个图块包含一个逻辑块和相邻的路由电路。尽管图片显示将逻辑块(CLB)显示为与围绕它们的路由不同的实体,但这并不是  FPGA的实现方式。取而代之的是,每个逻辑块和相邻路由都实现为单个实体,即图块。(具体来说,图块包括每个CLB上方和左侧的路由。) XC2064芯片的布局 I/O模块围绕集成电路的边缘提供与外界的通信。它们连接到小的绿色方形焊盘,该焊盘连接到芯片的外部引脚。裸片被缓冲区(绿色)划分:两个垂直和两个水平。这些缓冲器可放大在电路中传播很长距离的信号,从而减少延迟。垂直移位寄存器(粉红色)和水平列选择电路(蓝色)用于将比特流加载到芯片中,如下所述。 5 Tile的内部结构 下图显示了XC2064中单个Tile的布局;如上图所示,该芯片包含64个这样的Tile挤在一起。每个Tile约有40%的面积被保存配置位的内存单元(绿色)所占据。顶部三分之一处通过两个交换矩阵和许多单独的路由交换处理互连路由,下面是逻辑块。逻辑块的关键部分是输入的多路复用器、触发器和查找表(LUT)。每个块通过垂直和水平布线连接到相邻的块,以实现互连,电源和接地。配置数据位被水平地馈送到存储单元,而垂直信号选择要加载的存储单元的特定列。 5 晶体管 FPGA由CMOS逻辑实现,该逻辑由NMOS和PMOS晶体管构建。晶体管在FPGA中具有两个主要作用。首先,可以将它们组合以形成逻辑门。其次,晶体管被用作信号通过的开关,例如以控制路由。在此作用下,该晶体管称为传输晶体管。 MOSFET的结构 下面的裸片照片特写显示了在显微镜下晶体管的外观。多晶硅栅极是两个掺杂硅区域之间的蛇形线。 FPGA中的MOSFET 6 比特流和配置存储 XC2064 中的配置信息存储在配置内存单元中。FPGA 的内存不是使用 RAM 块进行存储,而是分布在 160×71 网格中的芯片上,确保每个位都位于它控制电路旁边。下图显示了配置比特流如何加载到 FPGA 中。比特流被送入从芯片中心(粉红色)向下运行的移位寄存器中。将 71 位加载到移位寄存器中后,列选择电路(蓝色)将选择特定的内存列,并并行加载到此列中。然后,将接下来的 71 位加载到移位寄存器中,左侧的下一列将成为所选列。此过程将重复 FPGA 的所有 160 列,将整个比特流加载到芯片中。使用移位寄存器可避免大量内存寻址电路。 比特流如何加载到 FPGA 中 重要的是,比特流的分布与文件中的分布完全相同:比特流文件中的比特布局与芯片上的物理布局匹配。如下所示,每个位都存储在FPGA控制电路的旁边。因此,比特流文件格式直接由硬件电路的布局确定。例如,当由于缓冲电路而在FPGA切片之间存在间隙时,相同的间隙会出现在位流中。比特流的内容不是围绕字段,数据表或配置块之类的软件概念来设计的。了解比特流取决于从硬件角度而非软件角度进行思考。如下所示实现配置存储器的每一位。每个存储单元均包含两个以环路连接的反相器。该电路具有两个稳定状态,因此可以存储一个位:顶部反相器为1,底部反相器为0,反之亦然。为了写入该单元,左侧的传输晶体管被激活,使数据信号通过。数据线上的信号只会使逆变器过载,从而写入所需的位。(您也可以使用相同的路径从FPGA中读取配置数据。)Q和反相Q输出控制FPGA中所需的功能,例如关闭路由连接,为查找表提供位,或控制锁存器电路。(在大多数情况下,仅使用Q输出。) 从数据表中显示一个位配置内存的示意图。Q 是输出,Q 是倒置输出。 下图显示了存储单元的物理布局。左图显示了八个存储单元,其中一个单元高亮显示。每条水平数据线馈入该行中的所有存储单元。每列选择行选择该列中的所有存储单元以进行写入。中间照片放大了一个存储单元的硅和多晶硅晶体管。 7 查找表多路复用器 如前所述,FPGA通过使用查找表来实现任意逻辑功能。下图显示了如何在XC2064中实现查找表。左侧的八个值存储在八个存储单元中。四个多路复用器根据A 输入值选择每对值中的一个  。如果  A 为0,则选择最高值;如果  A 为1,则选择最低值。接下来,较大的多路复用器根据B 和  选择四个值之一  C。在这种情况下,结果是所需的值  A XOR B XOR C。通过在查找表中放置不同的值,可以根据需要更改逻辑功能。 使用查找表实现 XOR 每个多路复用器都是通过晶体管来实现的。根据控制信号,其中一个传递晶体管被激活,将该输入传递到输出。下图显示了LUT电路的一部分,多路复用了其中的两个比特。右边是两个存储器单元。每一个比特都要经过一个反相器进行放大,然后经过中间的多路复用器的传递晶体管,选择其中的一个比特。 LUT实现中的电路特写  8 锁存器 每个CLB包含一个触发器,允许FPGA实现锁存器,状态机和其他有状态电路。下图显示了触发器的实现。它使用主/辅助设计。当时钟为低电平时,第一个多路复用器让数据进入主锁存器。当时钟变高时,多路复用器关闭第一个锁存器的环路,并保持该值。(该位通过“或”门,“与非”门和反相器两次反转,因此保持不变。)同时,当时钟变高时,辅助锁存器的多路复用器从第一个锁存器接收该位(请注意,时钟已反转)。该值成为触发器的输出。当时钟变低时,次级的多路复用器关闭环路,从而锁存该位。因此,触发器是边缘敏感的,在时钟的上升沿锁存该值。置位和复位线强制触发器为高电平或低电平。 触发器的实现,箭头指出了第一个多路复用器和两个OR-NAND门 9 8-pin 交换矩阵 交换矩阵是一个重要的路由元件。每个开关有八个"引脚"(每侧两个),几乎可以连接任意引脚组合在一起。这允许信号比单个路由节点更灵活地转动、拆分或交叉。下图显示了四个 CLB (cyan)之间的路由网络的一部分。交换矩阵(绿色)可与右侧连接的任意组合连接。请注意,每个引脚可以连接到其他 7 个引脚中的 5 个。例如,引脚 1 可以连接到引脚 3,但无法连接到引脚 2 或 4。这使得矩阵几乎是一个横栏,有20个潜在的连接,而不是28个。 基于Xilinx 可编程门阵列数据手册,图7b 开关矩阵由一排传输晶体管实现,该传输晶体管由上方和下方的存储单元控制。晶体管的两侧是可以通过该晶体管连接的两个开关矩阵引脚。因此,每个开关矩阵具有20个相关联的控制位。 每个图块两个矩阵产生每个图块40个控制位的矩阵。下图显示了其中一个存储单元,该存储单元连接到下面的传输晶体管的长弯曲栅极。该晶体管控制引脚5和引脚1之间的连接。 因此,与该存储单元相对应的位流中的位控制引脚5和引脚1之间的开关连接。同样,其他存储单元及其相关晶体管控制其他开关连接。请注意,这些连接的顺序不遵循特定的模式。因此,位流位和开关引脚之间的映射是随机的。 10 输入路由 CLB的输入在位流中使用不同的编码方案,这由硬件实现方式解释。在下图中,八个圆圈的节点是CLB框DD的潜在输入。 最多只能将一个节点配置为输入,因为将两个信号连接到同一输入将使它们短路。使用多路复用器选择所需的输入。一个简单的解决方案是使用8路多路复用器,其中3个控制位选择8个信号之一。另一个简单的解决方案是使用8个通过晶体管,每个晶体管都有自己的控制信号,其中一个选择所需的信号。但是,FPGA使用一种混合方法,该方法避免了第一种方法的解码硬件,但使用了5个控制信号,而不是第二种方法所需的8个控制信号。 FPGA使用多路复用器选择八个输入之一 上面的示意图显示了FPGA中使用的两级多路复用器方法。在第一阶段,控制信号之一被激活。第二阶段从顶部或底部选择信号作为输出。例如,假设控制信号  B/F 发送到第一级,“ ABCD”发送到第二级;输入B是唯一将传递到输出的B。因此,选择八个输入之一需要在比特流中使用5位,并使用5个存储单元。 11 结论 XC2064使用各种高度优化的电路来实现其逻辑块和路由。该电路需要紧凑的布局,以适合芯片。即使这样,XC2064还是一个非常大的芯片,比当时的微处理器还大,因此一开始很难制造,而且要花费数百美元。与现代FPGA相比,XC2064的单元数量非常少,但是即使如此,它也引发了革命性的新产品线。 了解XC2064比特流的关键是两个概念。首先,FPGA由64个块组成,这些块是将逻辑块和路由结合在一起的重复块。尽管FPGA被描述为具有被路由包围的逻辑块,但这并不是实现它们的方式。 第二个概念是,比特流中没有抽象。它直接映射到FPGA的二维布局中。因此,只有考虑FPGA的物理布局,比特流才有意义。 -End- 本文系网络转载,版权归原作者所有。如有问题,请联系我们,谢谢! 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-28 关键词: 集成电路 芯片

  • 英飞凌:正在申请华为供货许可

    出品 21ic中国电子网 网站:21ic.com 禁令的严格实行,导致华为自9月15日以后芯片“寸步难行”。事实上,在禁令实行后,业内许多公司在申请向华为的供货许可,这既包括了美国供应商,也包括了非美国供应商。 到目前为止,还没有任何非美国供应商表示自己是否已获得华为供货许可。欧洲最大的芯片制造商英飞凌在接受《日经亚洲评论》采访时表示:“与业内许多公司一样,在申请供货许可” 。 公开信息显示,英飞凌科技股份公司是全球领先的半导体科技公司,产品包括功率器件、汽车系统芯片、ASIC、32位微控制器、射频与无线控制、传感器、收发器等,产品可广泛应用于汽车电子、通讯、消费电子、工业、安全等领域。 值得一提的是,4月16日,英飞凌科技股份公司完成了对赛普拉斯半导体公司90亿欧元的收购。这意味着,英飞凌将成为全球十大半导体制造商之一。同时,英飞凌也以13.4%的市场份额,超越恩智浦而成为全球最大的汽车半导体供应商。 另一方面,半导体相关行业包括美国英特尔、AMD、韩国三星、SK海力士、日本索尼、中国台湾台积电、联发科、中国大陆中芯国际等厂商均透露已向美国商务部提交了对华为继续供货的许可证申请。 -END- 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-28 关键词: 华为 英飞凌 芯片

  • 华为手机芯片还能撑多久? 官方回应来了

    出品 21ic中国电子网 王丽英整理 网站:21ic.com 9月15日,华为被“断供”之后,芯片将无法使用利用美国技术的台积电生产,同时也不能向其他芯片供应商购买,华为该怎么应对呢? 之前媒体报道,华为曾通过供应链,加大采购,提前备货了一大批各类芯片,但这些库存到底能撑多久? 在今天举办的华为全联接大会上,华为轮值董事长郭平在接受媒体采访时就这一问题给出解释。 郭平表示,华为手机芯片每年要消耗几亿支,还在寻找办法,美国制造商也在积极向美国政府寻求许可。 郭平认为,第三次制裁给华为的生产、运营带来了很大的困难,九月十几号才把芯片等产品入库,具体的数据还在评估过程中。 郭平还透露,华为现有的芯片库存,对于2B业务(基站等)比较充分;而手机芯片方面,华为每年要消耗几亿颗,还在寻找办法,美国制造商也在积极向美国政府寻求许可。 郭平直言,芯片禁令不仅影响华为,还对美国企业甚至其它国家的芯片销售都有巨大限制。希望美国政府重新考虑政策,如果允许,华为还会愿意采购美国芯片,坚持全球化供应链。 在大会演讲中,郭平表示:“大家都知道,华为现在遭遇很大的困难。持续的打压,给我们的经营带来了很大的压力,求生存是我们的主线。 21ic家注意到,从业务板块来看,华为主营业务包括企业业务、运营商业务与消费者业务。从公开数据来看,今年上半年,华为实现营业收入4506.56亿元,其中,华为消费者业务收入2558亿元,运营商业务收入1596亿元,企业业务收入363亿元。以手机为代表的的消费者业务在华为营收中占据很大比例,从这一点来看,芯片禁令对华为打击相当大。 正如华为郭平所言,芯片禁令不仅让华为受害,也让全球其他的半导体企业受到了严重影响,在禁令之前,华为众多的主要芯片应商,都向美国提交了继续供货华为的申请,最近有媒体报道,AMD已获得批准为华为供货笔记本电脑芯片,英特尔也获得了批准为华为供货。 随着这些企业的供货申请获批,华为在其他消费类等非5G相关业务的芯片供应或可得到缓减,但毋庸置疑,在接下来的一段时间,“缺芯”将是华为面临的最大困境之一。  近期热度新闻 【1】中科院牵头研发光刻机之后,任正非率队访问中科院! 【2】杨海松:HarmonyOS不是华为的,而是大家的! 【3】又搞大事?电源高手齐聚一起为哪般?速来查看! 干货技能好文 【1】 电源基础电路图集锦,工程师必备宝典! 【2】天天在用的ADC,内部原理你了解吗? 【3】 如何设计超低压差的BOOST变换器 你和大牛工程师之间到底差了啥? 加入技术交流群,与高手面对面  添加管理员微信 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-28 关键词: 华为 芯片

  • 断供十余日华为情况如何? 5000亿业务将受影响

    断供十余日华为情况如何? 5000亿业务将受影响

    从9月15日正式进入芯片断供到现在已经10多天了,华为的情况如何呢?首先是断供有多大影响?根据华为今年上半年营收4540亿来算,全年受到影响的业务大概是5000亿元。从目前的情况来看,华为有60%的业务与芯片是强相关的,主要是消费者终端及企业级业务。 不过受到影响不代表华为的业务马上就不行了,对于芯片供应,华为已经采取了多种手段来确保维持运转。 首先是华为之前已经囤货了不少芯片,根据华为轮值董事长郭平之前的表态,华为现有的芯片库存,对于2B业务(基站等)比较充分;而手机芯片方面,华为每年要消耗几亿支,还在寻找办法,美国制造商也在积极向美国政府寻求许可。 此外,前不久AMD及Intel分别表态获得了许可,可以继续对华为出售芯片,这样华为的PC业务及服务器、存储阵列等业务也基本OK了。 其他方面,华为已经表态愿意使用高通的芯片,联发科也在积极申请许可证。 最关键的代工方面,台积电也在申请许可证,不过获批的难度不小。 在断供之后,华为公司的内部运作如何呢?从两家的报道来看,华为及员工都很淡定,该干啥就干啥,工作节奏早就提上来了。 此外,有员工爆料,虽然业务很有可能面对困境,但公司对员工的薪资和福利不减反增,有关裁员的传言基本都是谣传。目前华为员工的工资相比其他公司基本上是2倍左右,当然工作强度也是行业领先水平。

    时间:2020-09-28 关键词: 华为 断供 芯片

  • 台积电重大芯片制程迎来突破:3nm工艺2022年大规模投产

    台积电重大芯片制程迎来突破:3nm工艺2022年大规模投产

    众所周知,3nm工艺是5nm之后一次完整的工艺节点跨越,将使芯片的性能得到明显提升。 9月25日,据国外媒体报道,在5nm工艺大规模投产之后,台积电将投产的下一代重大芯片制程工艺,就将是3nm,目前正在按计划推进,计划在2021年开始风险试产,2022年下半年大规模投产。 虽然现在距离台积电3nm工艺大规模投产还有近两年的时间,但已有众多厂商在关注台积电的这一先进制程工艺。 外媒的报道显示,台积电3nm工艺准备了4波产能,其中首波产能中的大部分,将留给他们的大客户苹果。 在今年一季度和二季度的财报分析师会议上,台积电CEO魏哲家都有谈到3nm工艺,他透露同5nm工艺相比,3nm工艺将使晶体管的密度提升70%,芯片的速度提升10%到15%,能效提升25%到30%。 台积电3nm工艺首波产能中的大部分留给苹果,其实也在意料之中。苹果是台积电的大客户,从2016年iPhone 7系列所搭载的A10处理器开始,苹果的A系列处理器就全部交由台积电独家代工,台积电能有今天的规模,除了他们领先的技术,还有苹果大量订单的功劳。

    时间:2020-09-28 关键词: 苹果 台积电 芯片

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