超低功耗模拟IP实现纳米级设计

由于深次微米技术进步，当今的SoC正将越来越多的功能整合于更小的芯片中，从而使维持低功耗成为更大的挑战。Omni Design的专有SWIFT技术可为各种电路大幅降低功耗，同时适用于深次微米技术，特别是在传统设计方法无法充份利用晶体管微缩之际。

致力于ASIC和系统整合的日本无晶圆厂公司Megachips Corp.日前与美国加州Omni Design Technologies达成协议，将共同开发下一代“模拟平台”，让Megachips的客户能够打造专为有线网络(包括电话线、同轴电缆和电力线)设计的ASIC。

Omni Design是一家由知名模拟芯片专家在两年前成立的新创公司。当时，正是模拟组件耗用系统功耗预算的比重持续增加之际，Omni Design的联合创办人们将目光投向为先进SoC打造更高度差异化、超低功耗的模拟与混合讯号IP核心。

与Omni Design的策略合作伙伴关系，让这家日本ASIC供应商有机会开发模拟模块——包括可利用Omni Design高速模拟数字转换器(ADC)的高度差异化、高性能模拟前端(AFE)。

而对于Omni Design来说，与Megachips的交易正象征支持其高性能和超低功耗嵌入式IP的第一个巨大机会。

Omni Design声称其专利的10-14位ADC可实现从每秒兆位(Megabit；Mb)到每秒10亿位(Gigabit；Gb)的采样速率，同时较现有技术大幅降低功耗。

Megachips通信产品线资深总经理Masa Konishi表示，“过去几年来，我们一直在关注Kush的模拟专家团队所做的事情。”Konishi话中指的是Omni Design首席执行官Kush Gulati。

Gulati在2007成立了Cambridge Analog Technologies (CAT)，并于2011年被Maxim收购。

尽管Megachips从来不曾是CAT或Maxim的客户，但Konishi说，“我们一直存在向Kush的团队授权模拟IP的想法。”

当被问及Megachips为什么选择Omni Design作为其模拟IP合作伙伴时，Konishi说，“我们喜欢他们的ADC带来的更高性能。例如，其14位ADC可以实现每秒1.4Gb的采样率。”

Konishi的团队致力于开发可用于透过有线网络实现高速数据通信的产品。

如今，空中下载(OTT)市场面临越来越多的大量数据处理任务，例如透过Netflix串流影片等，Konishi解释，这些都让有线通信设备也必须处理高速数据。对于这样的应用，具有10∼14位分辨率(其采样速率可达到数GHz)的ADC是相当理想的。

Megachips选择Omni Design的另一个原因是“Kush团队的研发记录，”Konish说，“我们一直在追踪其于ISSCC论文的进展。”

在他看来，模拟整合变得越来越困难了，特别是在设计一款复杂的高性能ASIC时，“这并不是直接在ASIC中加进一颗现成ADC那么简单。”他说，Megachips的工程团队还得“计划优化频率、功耗和噪声，才能使我们的模拟平台充份利用Omni Design的ADC。”

根据Omni Design表示，该公司的专有技术套件能够“大幅降低功耗，并且明显提高各种电路的速度和精确度。”Omni Design首席执行官Gulati解释说，其创新的基础在于其取得多项专利的“开关电容容错技术”(Switched Capacitor Fault Tolerant Technology；SWIFT)，目的在于为电路设计人员在开发SoC时带来更高性能以及提高灵活性。

全新的SWIFT电路技术采用以运算放大器(OP)为基础的架构进行讯号处理，大幅提高了运算放大器的所有性能要求，包括开路增益、带宽、噪声与补偿电压。

该公司表示，这种技术对于模拟与混合讯号电路至关重要，特别是将运算放大器用于精密的讯号处理。运算放大器一直存在瓶颈，特别是在纳米级技术中，潜在影响其精确度、速度和功耗。为了实现高性能的运算放大器，必须结合较高的开路增益、闭路带宽以及低噪声。但要在目前纳米级CMOS的有限空间中结合这些功能，使得运算放大器的局限成为一项巨大的挑战。

因此，SWIFT技术使用简单的低功率运算放大器，取代在高性能电路中使用高度复杂的高功率方案。SWIFT广泛应用于Omni IP，以提高模拟信道速度、降低功耗，从而显著提高了电路性能。

Omni Design目前正采用这种技术“开发一款完整的ADC系列，囊括从10位到14位分辨率，以及高达数GHz的采样速率，”Gulati指出。

Omni 14位250MSps ADC较竞争产品更大幅降低功耗

该公司表示，SWIFT技术“易于建置于其他讯号链组件中，如滤波器、数字模拟转换器(DAC)等，”而这也让Gulati相信将可能因此彻底改变无线收发器的设计。

Omni Design并在中继器核心中导入SWIFT技术，透过长距离电缆实现10Gbps的数据传输，不仅具有极低的功耗且性能毫无折衷。

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