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电子行业中，创新是永恒的话题，各行业、各部门的工程师都在努力尝试突破功能与性能的极限。而在各个层面的创新中，当属架构性创新最具有想象力和突破力，想要实现架构性创新，不仅需要颠覆传统思维，大胆将各种概念组合应用，这背后更是深藏着对产品和应用的深刻理解。前不久参加Globalpress在硅谷举办的EuroAsia媒体之行，有四款产品凭借架构性的改变革新了行业性能新标杆，在此一并分享给读者。
GreenPAK，将数十个分立器件集成进标准封装
GreenPAK系列是一次性的非易失性存储器(NVM)可编程混合信号模块，能把常见的分立式模拟和数字IC、以及无源器件进入单一的、2.5x2.5毫米的GreenPAK模块中(尺寸与SOT23相当)，从而大量节省板空间、功耗和成本。另外，GPAK Designer软件与原理捕获软件类似，允许工程师快速的在几分钟将其现有的原理图映射到GPAK内部元件里。
与该系列产品搭配使用的是GPAK Designer软件，可控制一个USB混合信号发生器来为芯片产生实施信号。“可选的USB示波器还可以记录实时信号。而这些，通过普通笔记本就能够完成，你甚至可以在飞行途中完成你自己的芯片设计！” CEO Dr. Ilbok Lee表示。目前该工具和设计样品都可以免费提供给客户。
GreenPAK 2的广告词就是 “在20分钟内集成20个元器件进去，且只花20美分”。在被问及是否需要非常大的量才能定制时，Silego公司SVP & COO Chen-Yu Wang指出，“3K的量我们就可以做，而且周期非常快，仅需要1～2周时间。”
“我们的产品在设计的时候留的裕量很大，做好晶圆后不用测试——因为良率很高，我们都是直接进行封装后再进行测试，这样就节省了制造周期和成本。”他补充道。
GPAK已被广泛的用于电源时序、传感器接口及照明控制等应用中。“我们目前的主要客户集中在Tier1的系统厂商，甚至包括一些白家电厂商。” 该公司CEO Dr. Ilbok Lee透露，“2009～2013年期间Silego的CMIC产品复合成长率(CAGR)高达46%，今年出货量将达五亿颗，并预计会增至7亿颗的销售量。
另外，GPak也有三个系列，管脚数分别为8pin、12pin和20pin，可以根据具体设计来选择，灵活的管脚数目甚至可以允许客户在一个板上使用多颗GPak。
状态机做Sensor Hub，实现奇低功耗
针对智能手机上使用越来越多的传感器，业界已经有一个通用的做法就是增加一个专门的控制器来构成Sensor Hub结构，代表厂商包括Atmel、ADI、ST等，但大部分现有的方案都是基于MCU的架构。
“传统这种架构有两个缺点，一个是功耗高，一个是ASSP方案缺乏灵活性，没法为新的情境感知开发新的算法。”QuickLogic公司CEO Andy Pease指出。不同于MCU架构，QuickLogic的方案则是通过编码状态机来实现，革新了Sensor Hub的架构，从而实现奇低的功耗与更高的灵活性。而状态机又与FPGA不同，不追求高速运算，只需要足够的计算能力即可，进而最佳的优化功耗。
QuickLogic的这款ArcticLink 3 S1，主要是用于手机的超低功耗Sensor Hub，在启用不间断的情景感知功能时，所需功耗仅为系统功耗的1%！与其他主流厂商几个到十几个mW的功耗相比，该方案的功耗仅为0.2mW！
图1：ArcticLink 3 S1的内部架构。
如图所示，该平台中整合了三个模块：一个是传感器管理器，通过I2C来管理多种传感器，如加速度计、磁力计、陀螺仪、环境光感应器和压力感应器；一个是处于专利申请状体的灵活融合引擎(FFE)，用于将接受到底传感器数据进行处理，其内部采用了有限状态机+CISC算法逻辑单元来处理所有传感器数据；另外还有一个通信管理器用于与应用处理器的数据传输。
这次会议上QuickLogic公司给每位记者桌面放了一个移动电源，但Pease拿起这块移动电源说道，虽然今天给大家送了一块移动电源作为小礼物，但我们Sensor Hub的目标是，“消灭移动电源”！
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Quick Charge 2.0，真正实现手机“快充”
凭借小创新，投奔到实力强大的大土豪怀抱，是硅谷很多小公司成功的捷径。去年7月，高通收购了一家公司Summit Microelectronics，该公司主要生产电源管理芯片，用于手机、平板电脑和电子书阅读器中，其中为人关注的就是，Summit的Quick Charge快充技术。
高通收购Summit后，今年早些时候发布Quick Charge 2.0，且现在把Quick Charge协议用于自己的chipset里面。Summit的产品经理Abid Hussain表示，除了把Quick Charge协议用于自己的Chipset里，对于那些采用其它公司主芯片的手机厂商，高通也会额外提供单独的快充协议芯片，该芯片里面集成有DC/DC，可以接受快充所需的高电压输入。
Abid以3300mAH的智能手机充电为例，30分钟充电结果显示，传统充电方式充电量为10%，而采用了Quick Charge 1.0和2.0的分别为30%和60%。
但是在充电器的设计方面，高通却选择了合作伙伴PI来提供充电器电源的参考设计。此次拜访PI时，该公司宣布了其ChiPhy系列AC/DC墙插式充电器接口IC，当这种IC与该公司的AC/DC开关IC结合使用时，可集成所有必需的组件，将快速充电功能增加到AC/DC墙插式充电器。
采用TOPSwitch-JX TOP268VG开关IC和CHY100D接口IC的适配器设计，最高功率可达24 W，该电源具有通用输入电压范围，提供最大恒流为2 A的可选输出电压(5 V、9 V和12 V)。
应对记者关于快充对那些不支持该协议的手机会造成危害的质疑时，PI公司行销副总裁Doug Bailey表示，“CHY100能检测到被充电设备是否支持Quick Charge 2.0，如果支持，就调整充电器的输出电压，通过标准USB接线使设备的电池获得更大的功率输入；如果是较老的设备，不支持Quick Charge 2.0协议的，该IC可自动禁止高压输出，这样就能兼容旧设备，保证充电安全。”
“二极管桥控制器” 控制MosFET
这款有特色的产品是PoE二极管桥控制器LT4321，该器件用低功耗 N 沟道 MOSFET 桥取代了两个二极管桥式整流器，可使一部以太网供电(PoE)受电设备(PD)从 RJ-45 数据线对和/或空闲线对接收任一电压极性的电源。
之所以觉得这款产品特别，是因为传统的架构都是以二极管桥整流，但是这款产品使用LT4321控制MOSFET，并且奇怪的是，芯片名称却依然称为“二极管桥控制器”。
“采用二极管桥整流虽然简单，但有很多不足，比如效率低、散热有问题、两个二极管电压降有1.4V。”据该公司混合信号产品行销经理Alison Steer介绍，“所以我们用MOSFET代替了二极管，此方案对功耗的改善特别明显。(见图所示)”
此外，集成的电荷泵为 8 个低导通电阻 N 沟道 MOSFET 提供栅极驱动，无需外部电容器。
图2：与传统方案相比，采用三极管的LT4321极大的节省了功耗。
此外，凌力尔特CTO Bob Dobkin在现场还与媒体分享了其它一些关于某些新架构的特点和优势，比如“一个电阻可以设置输出”、“输出可以被调整为0”、“放大器在单位增益下运行”、“可并联使用调整器以获得更大的电流和热扩散效果”、“调整器可作为电流源使用”等，这些都开阔了工程师的设计思路。
本文来自《电子工程专辑》2013年12月刊，版权所有，谢绝转载。
