為了達(dá)成現(xiàn)今市場對于價(jià)格、功耗、以及效能的要求目標(biāo)， 除了持續(xù)縮小工藝尺寸以外，芯片設(shè)計(jì)業(yè)者還須進(jìn)行更緊密的集成，以及達(dá)到各方面的產(chǎn)品效能規(guī)格，包括像集成式電源管理、影像感測、以及強(qiáng)化型顯示驅(qū)動(dòng)器。這些半導(dǎo)體工藝廣泛多元的發(fā)展，或許不常登上媒體的頭條版面，但對于最終產(chǎn)品在市場的長期成功而言，其重要性絲毫不減。


談到集成，我們自動(dòng)會(huì)納入考慮運(yùn)算效能- 包括信號處理與微控制器 – 不過我同樣感興趣的其它設(shè)計(jì)領(lǐng)域，就是各種實(shí)體接口，像是感測、啟動(dòng)、以及特定應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)信號能夠讓每位研發(fā)人員能發(fā)揮其專業(yè)長才，為SoC組件注入競爭優(yōu)勢。特別是在模擬領(lǐng)域，研發(fā)業(yè)者關(guān)心質(zhì)量，信號噪聲比、及被動(dòng)組件線性的系數(shù)。隨著核心邏輯組件持續(xù)縮小，模擬工藝技術(shù)供貨商必須發(fā)揮更多創(chuàng)意，調(diào)適與配合半導(dǎo)體物理的法則，藉以滿足顧客的種種需求。


節(jié)省資源與能源的必然趨勢，促使業(yè)界發(fā)展出各種令人振奮的嶄新半導(dǎo)體應(yīng)用，使得電壓轉(zhuǎn)換與功耗效率成為商業(yè)上成功的關(guān)鍵因素。


個(gè)人認(rèn)為當(dāng)前在功耗效率方面最為關(guān)鍵的領(lǐng)域包括: 傳統(tǒng)住家與工業(yè)照明替代產(chǎn)品市場的高效能LED驅(qū)動(dòng)芯片; 繪圖與影音系統(tǒng)采用更好且更省電的負(fù)載調(diào)節(jié)系統(tǒng); 在睡眠模式及音效放大的應(yīng)用上達(dá)到接近零耗電的切換式變壓器，隨著集成的壓力持續(xù)攀升，符合class D規(guī)格的省電性能就變得越來越重要。


在上述所有應(yīng)用中，性能的關(guān)鍵在于省電效率，以及盡可能壓低每個(gè)晶體管的on-channel 之開啟通道電阻 (Rdson)。能夠達(dá)到較低的Rdson，意謂我們能制造出體積大幅縮小的MOSFET晶體管以與門極驅(qū)動(dòng)器(如圖1所示)，尤其是低端的MOSFET。

圖1：典型的降壓穩(wěn)壓器，顯示出三個(gè)領(lǐng)域，其中較低的Rdson能帶來優(yōu)異的整體效率 。

另一方面，減少耗電也是有利可圖。使用電池供電的裝置，需要在多種低電壓上維持精準(zhǔn)的電源管理。獨(dú)立驅(qū)動(dòng)基頻、射頻、以及顯示系統(tǒng)的電源管理質(zhì)量，是建立使用者印象的重要因素之一。若您的裝置(手機(jī)、便攜式媒體播放器、攝錄像機(jī)、或個(gè)人數(shù)據(jù)裝置)，能長時(shí)間正常運(yùn)作而不必充電，這就是一項(xiàng)實(shí)質(zhì)的利益; 顧客不僅很容易了解，而且愿意付錢來買。此外，所有針對第三世界開發(fā)的新型便攜式產(chǎn)品，經(jīng)常見到采取多樣化功能的設(shè)計(jì)，也讓電源管理的重要性持續(xù)攀高。


為讓芯片研發(fā)業(yè)者得到所需的武器，搶攻各領(lǐng)域的市場版圖，業(yè)界必須維持與現(xiàn)有混合信號與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品之間的兼容性，讓業(yè)者能重復(fù)使用IP以搭配各種優(yōu)異的集成電源管理功能來開發(fā)各種新SoC設(shè)計(jì)。我們的作法是采取以應(yīng)用為中心的模式，根據(jù)輸入電壓與輸出電壓來開發(fā)一系列電源IC技術(shù)。從手機(jī)領(lǐng)域發(fā)展已久的5伏特技術(shù)，支持15伏特與20伏特的輸出電壓; 一直到專為滿足液晶電視面板30伏特所設(shè)計(jì)的技術(shù); 或是最高支持800伏特的高電壓變壓器。


臺積公司運(yùn)用 BCD (雙極, CMOS &DMOS)的作法已廣為業(yè)界所認(rèn)識。我們技術(shù)的關(guān)鍵是DMOS組件以及它與現(xiàn)有CMOS區(qū)塊之間的兼容性。這方面的兼容性非常重要，因?yàn)樗屛覀兊念櫩湍苤貜?fù)使用經(jīng)過試驗(yàn)與測試的CMOS功能，并加入許多先進(jìn)的電源功能，而不必重新開發(fā)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方案。例如，顧客可能已經(jīng)有一個(gè)設(shè)計(jì)完善且驗(yàn)證完善的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器區(qū)塊，能移植到新組件上，并加入一些高效率的新型電源管理技術(shù)。尤其對于大小規(guī)格與功能不能兩者兼顧的便攜式裝置而言這特別顯得彌足珍貴。


最后，我要強(qiáng)調(diào)，為實(shí)現(xiàn)這些特殊研發(fā)需求以擴(kuò)展額外市場，并非僅僅是一個(gè)附屬的部門所能達(dá)成。而是已成為臺積公司核心研發(fā)不可或缺的一部分，盡管在經(jīng)濟(jì)不景氣時(shí)期，臺積公司今年在核心研發(fā)上的投資仍有30%的成長幅度。設(shè)計(jì)支持團(tuán)隊(duì)今年將擴(kuò)增15%的人力。除了這些進(jìn)展，我們的設(shè)計(jì)套件推出三種等級版本，最基礎(chǔ)的是核心技術(shù)手冊，里面提供設(shè)計(jì)規(guī)則、模型建構(gòu)、以及特性等方面的數(shù)據(jù)。另一層的PDK套件提供更多項(xiàng)工具以加快作業(yè)流程，最后就是提供特殊IP; 預(yù)先驗(yàn)證的IP包括CMOS、標(biāo)準(zhǔn)單元數(shù)據(jù)庫、邏輯區(qū)塊、以及MTP、OTP內(nèi)存。這都足以證明臺積公司堅(jiān)持的理念，也就是讓研發(fā)設(shè)計(jì)人員只需專注于發(fā)揮專業(yè)與知識在其開發(fā)的組件上，幫助他們在不同的領(lǐng)域贏得優(yōu)勢，最終并透過這些價(jià)值優(yōu)勢來獲得實(shí)際的商業(yè)利益。

 

STM32/STM8

意法半導(dǎo)體/ST/STM