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计算、通信、消费电子(3C)是一个数字与模拟结伴而行的时代。数字化时代为模拟集成电路提供了更广阔的发展和应用空间。今天,3C产品对模拟器件的依赖程度不是在减弱而是在增强。模拟与数字集成电路的精确组合为人们的工作、生活带来了对现实世界的完美体验。2005年模拟集成电路市场稍有增长,专家预计2006年将迎来15%的跳跃式增长,大大超过数字市场增长的速度。
作为活跃在模拟技术领域的半导体供应商,飞思卡尔半导体一直致力于为嵌入式控制系统设计者提供高度集成的系列功率开关、网络、通信、运动控制和电源管理应用产品。这些产品不同于具有单一功能的传统模拟产品,飞思卡尔可在单个集成电路中提供多种可改善和简化系统设计的关键功能。用户则可受益于这些产品的成本效益并缩短产品上市时间。本文将结合飞思卡尔在模拟技术方面的创新,对未来的模拟市场的最新发展。
满足模拟市场增长需求
据Databeans Estimates预测,到2010年全球模拟半导体市场将以12%的复合增长率成长,亚太地区将高达17%,中国市场的增长尤为可观,将高达20%。未来几年,通信设备、消费电子产品将是驱动半导体市场成长的主要动力;此外保安、数字广播、节能及监控、汽车电子系统、工业设备等需求也将相应增加。通信设备、消费电子及电脑仍是中国三大主要市场;而且,中国已成为全球最大的手机生产基地之一。2006年3G通信设备市场将会继续成为国内最大的垂直整合产品市场。中国电子产业的可观增长,将需要更多的模拟集成电路来支持更多创新的功能,从而刺激对模拟集成电路的需求。这些都为厂商提供了有利的机遇和条件。
作为设计和开发高度集成的混合信号模拟集成电路的厂商,飞思卡尔不断将用户所需的关键系统功能融入到令人兴奋的解决方案中。飞思卡尔的电动(power actuation)解决方案包括:低端开关、高端开关、H桥和可配置开关、H桥步进电机、前置驱动器、电爆驱动器、发动机电压调节器;电源管理解决方案包括:线性稳压器、开关稳压器、热插拔控制器;网络收发器包括:连接解决方案(CAN物理接口、LIN/ISO9141/J1850物理接口、分布式系统接口元件)和千兆SerDes收发器;信号调整产品包括:弹性I/O;特殊功能及有线通信产品包括:音频放大器、电流控制器、ISDN、Ringer、UDLT、话音与数据编码(MC14LC5480系列数据信号编解码器、过滤器);此外还有嵌入式MCU+功率器件。
飞思卡尔的模拟产品可以在无线通信、数字和硬拷贝影像、汽车和工业等许多领域应用。公司也在将功率控制和电源管理方面的卓越新产品增加到产品线中。
SMARTMOS工艺实现先进功能
飞思卡尔的集成电路功能强大,可为动力、控制和通信应用提供许多独到的特性。专有的SMARTMOS(注:SMARTMOS为飞思卡尔的产品商标)混合信号半导体工艺可实现高密度逻辑与模拟和电源功能的共存,为设计者提供显著的集成优势。这些优势包括易于使用、突出的集成电路和负载保护特性,同时还可以减少元件数量和提高可靠性。
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=http://img.resource.qikan.cn/qkimages/dzyd/dzyd200605/dzyd20060512-1-l.jpg)
飞思卡尔的标准产品线包括功率开关集成电路、电源管理集成电路、网络收发器、汽车安全产品和专用功能器件。这些产品实现了单个芯片和集成级封装。每种器件都采用SMARTMOS工艺作为通用构建模块,以增加用户所需的功能。这些器件可与飞思卡尔的微处理器、微控制器和DSP一起运行。
SMARTMOS是嵌入式世界的最佳工艺。其独到之处在于结合了许多模拟器件所必需的特性,包括:NVM、iLDMOS、大电流金属、高电压、噪声免疫性、适应恶劣环境、感性负载开关和干扰免疫性、105V的能力,等等。这些强大的功能加上工程设计匹配能力,使SMARTMOS产品成为了模拟设计的理想选择。
值得一提的是,虽然今天的高密度CMOS工艺具有很高的处理能力,但是它不能与大多数现实世界的系统进行直接交互。在嵌入式系统中,现实世界的信号仍然需要经过处理器,负载也需要进行驱动。此外,处理器还需要有干净的电源,同时还要对其进行保护,以免受到外部世界恶劣电气环境的影响。
SMARTMOS是一种融合型CMOS工艺,它集成了精度模拟、功率器件和逻辑电路。采用SMARTMOS技术的集成电路可以实现CMOS工艺所无法得到的性能。嵌入式系统设计者可以将诸如稳压、功率MOSFET、输入信号调节、瞬态保护、系统诊断和控制等功能融入到低成本的单片集成电路中,从而省掉数十个元件。
SMARTMOS技术产的应用主要分为四大类——电源、通信、保护和控制。电源产品可以用具有现实世界能力的模拟/电源接口保护敏感元件;通信产品是用来与其主MCU通信实现网络通信的器件;保护产品可对其本身及其负载、匹配的MCU和电气线路进行智能保护,以免受到环境压力、故障或过载的影响;控制产品具有控制驱动大电流和大功率负载的能力,例如:螺线管、继电器、灯、电机和被动负载。
以形式划分,SMARTMOS产品有3种主要类型——单芯片SMARTMOS集成电路、多芯片单封装智能大功率开关产品,以及智能分布式控制产品。这些产品系列之间的通用线程是SMARTMOS硅材料。
SMARTMOS集成电路产品功能丰富,其混合信号构建模块包括:A/D和D/A转换器、轨对轨运算放大器、比较器、充电泵和栅极驱动器、稳压器、精度参考、数字逻辑和非易挥发存储器。在负载驱动应用方面,还有具备感应能量箝位、独立热管理(independent thermal management)、短路保护(short circuit protection)和负载感测诊断(diagnostic load sensing)的功率MOSFET产品。
此外,为满足网络和通信市场发展的需求,飞思卡尔还开发了千兆SerDes收发器产品,为市场提供了从分立SerDes解决方案向集成解决方案转移的路径。飞思卡尔的SerDes产品是一种高带宽系统内或芯片间、板卡间、背板或电缆通信的全双工和多通道数据接口收发器,可提供优异的信号完整性和最佳的质量特性。SerDes产品采用CMOS工艺,可使用工业标准材料,以降低成本、功耗和风险。
总之,采用SMARTMOS技术有助于设计者满足高精度元件在恶劣环境下运行的要求,提供强大的功率晶体管性能。新一代SMARTMOS 7是专门为0.35μm CMOS电路开发的,与0.5μm CMOS工艺的SMARTMOS 5相比,可提供接近10倍的数字密度。目前,采用0.25μm工艺的SMARTMOS 8也即将投入生产。
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=http://img.resource.qikan.cn/qkimages/dzyd/dzyd200605/dzyd20060512-2-l.jpg)
先进设计平台集数字模拟大成
DigitalPower是飞思卡尔为复杂集成混合信号系统级芯片(SoC)解决方案创建的设计平台。它利用超级智能功率技术SMARTMOS可显著提高数字密度,帮助系统级芯片设计者经济有效地将数字内容——微控制器和DSP核、串行接口、存储器和逻辑——融入在具有高性能模拟和大功率电路的芯片中。
该平台是一种真正的混合模式设计方法,可以实现3-A H桥与32MHz微控制器和处理器共存等大功率模拟功能。这种新的方法所提供的低功耗模拟功能包括:运算放大器、模数转换器(ADC)、脉冲宽度调制电路、通用I/O、宽能隙参考、波形发生器和滤波器。
DigitalPower技术的最初目标是打印机应用。利用DigitalPower能力开发的完整的喷墨打印机系统级芯片,集成了8位16.7MHz 68HC05微控制器核、16KB ROM、256字节RAM、IEEE-1284平行端口接口、DRAM控制器、四通道/8位模数转换器、系统时钟锁相环、16位定时器、16位COP看门狗定时器、逻辑门和4个25V H桥,以及5V 100mA线性稳压器、1.8 V~3.2V 25mA线性稳压器、开关模式稳压控制器,还有电机控制专用的硬件特性。所有这一切都集成在一个100引脚的TQFP封装中。目前,DigitalPower技术已广泛用于影像、数码相机、CD/MP3播放器和其他消费产品。其较早的产品是定制设计,现在已为这些应用开发了标准的系统级芯片。为了使ASIC设计者获得DigitalPower的好处,飞思卡尔还创建了一个数字、模拟和电源功能程序库。这个开放的程序库有助于用户集成自身的专用功能和IP,也可用于设计、开发和仿真工具。
推动模拟集成电路向高端迁移
近20年,模拟集成电路经历了稳健快速的发展;10年来,消费电子产品、通信产品、计算应用市场依然发展迅猛。与数字IC相比,模拟集成电路的应用依然是高端应用,即使数字集成电路能够实现完成与模拟集成电路相同的任务,达到相同的性能,模拟集成电路在通用和大批量市场中依然是高性价比的选择。作为全球重要的制造和采购基地,中国的模拟IC市场依然是全球关注的焦点,而且在未来1-2年仍然有着巨大的增长潜力。
先进电子产品需要采用更多的模拟集成电路,以支持更多新的功能。随着便携产品的小型化、低功耗要求,3C产品在给模拟器件带来巨大市场机会的同时,也对其提出更苛刻的要求。从整体趋势来说,速度、功耗、准确度、噪声及失真率等都是衡量电子产品性能的重要参数,这几方面的要求将日趋严格。这些正是厂商开发高性能的模拟芯片及子系统所追求的目标。
未来,飞思卡尔将继续利用其优势的技术开发上述几类先进模拟产品,满足市场向高端应用迁移的需求,同时通过加强与用户的合作,在功能性、功率效率和价格方面不断创新,以满足用户的个性化需求。
(飞思卡尔半导体供文)
作为活跃在模拟技术领域的半导体供应商,飞思卡尔半导体一直致力于为嵌入式控制系统设计者提供高度集成的系列功率开关、网络、通信、运动控制和电源管理应用产品。这些产品不同于具有单一功能的传统模拟产品,飞思卡尔可在单个集成电路中提供多种可改善和简化系统设计的关键功能。用户则可受益于这些产品的成本效益并缩短产品上市时间。本文将结合飞思卡尔在模拟技术方面的创新,对未来的模拟市场的最新发展。
满足模拟市场增长需求
据Databeans Estimates预测,到2010年全球模拟半导体市场将以12%的复合增长率成长,亚太地区将高达17%,中国市场的增长尤为可观,将高达20%。未来几年,通信设备、消费电子产品将是驱动半导体市场成长的主要动力;此外保安、数字广播、节能及监控、汽车电子系统、工业设备等需求也将相应增加。通信设备、消费电子及电脑仍是中国三大主要市场;而且,中国已成为全球最大的手机生产基地之一。2006年3G通信设备市场将会继续成为国内最大的垂直整合产品市场。中国电子产业的可观增长,将需要更多的模拟集成电路来支持更多创新的功能,从而刺激对模拟集成电路的需求。这些都为厂商提供了有利的机遇和条件。
作为设计和开发高度集成的混合信号模拟集成电路的厂商,飞思卡尔不断将用户所需的关键系统功能融入到令人兴奋的解决方案中。飞思卡尔的电动(power actuation)解决方案包括:低端开关、高端开关、H桥和可配置开关、H桥步进电机、前置驱动器、电爆驱动器、发动机电压调节器;电源管理解决方案包括:线性稳压器、开关稳压器、热插拔控制器;网络收发器包括:连接解决方案(CAN物理接口、LIN/ISO9141/J1850物理接口、分布式系统接口元件)和千兆SerDes收发器;信号调整产品包括:弹性I/O;特殊功能及有线通信产品包括:音频放大器、电流控制器、ISDN、Ringer、UDLT、话音与数据编码(MC14LC5480系列数据信号编解码器、过滤器);此外还有嵌入式MCU+功率器件。
飞思卡尔的模拟产品可以在无线通信、数字和硬拷贝影像、汽车和工业等许多领域应用。公司也在将功率控制和电源管理方面的卓越新产品增加到产品线中。
SMARTMOS工艺实现先进功能
飞思卡尔的集成电路功能强大,可为动力、控制和通信应用提供许多独到的特性。专有的SMARTMOS(注:SMARTMOS为飞思卡尔的产品商标)混合信号半导体工艺可实现高密度逻辑与模拟和电源功能的共存,为设计者提供显著的集成优势。这些优势包括易于使用、突出的集成电路和负载保护特性,同时还可以减少元件数量和提高可靠性。
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=http://img.resource.qikan.cn/qkimages/dzyd/dzyd200605/dzyd20060512-1-l.jpg)
飞思卡尔的标准产品线包括功率开关集成电路、电源管理集成电路、网络收发器、汽车安全产品和专用功能器件。这些产品实现了单个芯片和集成级封装。每种器件都采用SMARTMOS工艺作为通用构建模块,以增加用户所需的功能。这些器件可与飞思卡尔的微处理器、微控制器和DSP一起运行。
SMARTMOS是嵌入式世界的最佳工艺。其独到之处在于结合了许多模拟器件所必需的特性,包括:NVM、iLDMOS、大电流金属、高电压、噪声免疫性、适应恶劣环境、感性负载开关和干扰免疫性、105V的能力,等等。这些强大的功能加上工程设计匹配能力,使SMARTMOS产品成为了模拟设计的理想选择。
值得一提的是,虽然今天的高密度CMOS工艺具有很高的处理能力,但是它不能与大多数现实世界的系统进行直接交互。在嵌入式系统中,现实世界的信号仍然需要经过处理器,负载也需要进行驱动。此外,处理器还需要有干净的电源,同时还要对其进行保护,以免受到外部世界恶劣电气环境的影响。
SMARTMOS是一种融合型CMOS工艺,它集成了精度模拟、功率器件和逻辑电路。采用SMARTMOS技术的集成电路可以实现CMOS工艺所无法得到的性能。嵌入式系统设计者可以将诸如稳压、功率MOSFET、输入信号调节、瞬态保护、系统诊断和控制等功能融入到低成本的单片集成电路中,从而省掉数十个元件。
SMARTMOS技术产的应用主要分为四大类——电源、通信、保护和控制。电源产品可以用具有现实世界能力的模拟/电源接口保护敏感元件;通信产品是用来与其主MCU通信实现网络通信的器件;保护产品可对其本身及其负载、匹配的MCU和电气线路进行智能保护,以免受到环境压力、故障或过载的影响;控制产品具有控制驱动大电流和大功率负载的能力,例如:螺线管、继电器、灯、电机和被动负载。
以形式划分,SMARTMOS产品有3种主要类型——单芯片SMARTMOS集成电路、多芯片单封装智能大功率开关产品,以及智能分布式控制产品。这些产品系列之间的通用线程是SMARTMOS硅材料。
SMARTMOS集成电路产品功能丰富,其混合信号构建模块包括:A/D和D/A转换器、轨对轨运算放大器、比较器、充电泵和栅极驱动器、稳压器、精度参考、数字逻辑和非易挥发存储器。在负载驱动应用方面,还有具备感应能量箝位、独立热管理(independent thermal management)、短路保护(short circuit protection)和负载感测诊断(diagnostic load sensing)的功率MOSFET产品。
此外,为满足网络和通信市场发展的需求,飞思卡尔还开发了千兆SerDes收发器产品,为市场提供了从分立SerDes解决方案向集成解决方案转移的路径。飞思卡尔的SerDes产品是一种高带宽系统内或芯片间、板卡间、背板或电缆通信的全双工和多通道数据接口收发器,可提供优异的信号完整性和最佳的质量特性。SerDes产品采用CMOS工艺,可使用工业标准材料,以降低成本、功耗和风险。
总之,采用SMARTMOS技术有助于设计者满足高精度元件在恶劣环境下运行的要求,提供强大的功率晶体管性能。新一代SMARTMOS 7是专门为0.35μm CMOS电路开发的,与0.5μm CMOS工艺的SMARTMOS 5相比,可提供接近10倍的数字密度。目前,采用0.25μm工艺的SMARTMOS 8也即将投入生产。
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=http://img.resource.qikan.cn/qkimages/dzyd/dzyd200605/dzyd20060512-2-l.jpg)
先进设计平台集数字模拟大成
DigitalPower是飞思卡尔为复杂集成混合信号系统级芯片(SoC)解决方案创建的设计平台。它利用超级智能功率技术SMARTMOS可显著提高数字密度,帮助系统级芯片设计者经济有效地将数字内容——微控制器和DSP核、串行接口、存储器和逻辑——融入在具有高性能模拟和大功率电路的芯片中。
该平台是一种真正的混合模式设计方法,可以实现3-A H桥与32MHz微控制器和处理器共存等大功率模拟功能。这种新的方法所提供的低功耗模拟功能包括:运算放大器、模数转换器(ADC)、脉冲宽度调制电路、通用I/O、宽能隙参考、波形发生器和滤波器。
DigitalPower技术的最初目标是打印机应用。利用DigitalPower能力开发的完整的喷墨打印机系统级芯片,集成了8位16.7MHz 68HC05微控制器核、16KB ROM、256字节RAM、IEEE-1284平行端口接口、DRAM控制器、四通道/8位模数转换器、系统时钟锁相环、16位定时器、16位COP看门狗定时器、逻辑门和4个25V H桥,以及5V 100mA线性稳压器、1.8 V~3.2V 25mA线性稳压器、开关模式稳压控制器,还有电机控制专用的硬件特性。所有这一切都集成在一个100引脚的TQFP封装中。目前,DigitalPower技术已广泛用于影像、数码相机、CD/MP3播放器和其他消费产品。其较早的产品是定制设计,现在已为这些应用开发了标准的系统级芯片。为了使ASIC设计者获得DigitalPower的好处,飞思卡尔还创建了一个数字、模拟和电源功能程序库。这个开放的程序库有助于用户集成自身的专用功能和IP,也可用于设计、开发和仿真工具。
推动模拟集成电路向高端迁移
近20年,模拟集成电路经历了稳健快速的发展;10年来,消费电子产品、通信产品、计算应用市场依然发展迅猛。与数字IC相比,模拟集成电路的应用依然是高端应用,即使数字集成电路能够实现完成与模拟集成电路相同的任务,达到相同的性能,模拟集成电路在通用和大批量市场中依然是高性价比的选择。作为全球重要的制造和采购基地,中国的模拟IC市场依然是全球关注的焦点,而且在未来1-2年仍然有着巨大的增长潜力。
先进电子产品需要采用更多的模拟集成电路,以支持更多新的功能。随着便携产品的小型化、低功耗要求,3C产品在给模拟器件带来巨大市场机会的同时,也对其提出更苛刻的要求。从整体趋势来说,速度、功耗、准确度、噪声及失真率等都是衡量电子产品性能的重要参数,这几方面的要求将日趋严格。这些正是厂商开发高性能的模拟芯片及子系统所追求的目标。
未来,飞思卡尔将继续利用其优势的技术开发上述几类先进模拟产品,满足市场向高端应用迁移的需求,同时通过加强与用户的合作,在功能性、功率效率和价格方面不断创新,以满足用户的个性化需求。
(飞思卡尔半导体供文)