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          ADC、DAC、PLL、SerDes 工藝節點案例分析

          2022-12-30 12:29:07 來源:EETOP

          傳感器本質上是模擬的,它們通過使用模數轉換器 (ADC) 塊進行數字化處理。在最近的IP SoC活動中,國外科技媒體semiwiki有機會了解到Alphacore首席運營官Ken Potts關于他們的 ADC 半導體 IP 的演講。Alphacore 于 2012 年成立,是總部位于亞利桑那州的全球組織,主要為 AMS、射頻、成像和抗輻射電子產品提供標準和定制 IP。

          數據轉換器可以在任何 IC 工藝節點中設計,但是 FD-SOI 技術提供最低的功率,同時可以承受輻射效應。與體 CMOS 工藝相比,28 納米 FD-SOI 芯片的功耗將降低 70%。

          射頻數據轉換器需要同時具有高帶寬和低功耗,以適應相控陣架構、直接射頻采樣、波束成形和 5G 無線電等應用。

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          Alphacore 采用 GlobalFoundries 的 22nm FD-SOI 工藝設計了一款名為 A11B5G混合 ADC,采樣率為 5GS/s,分辨率為 11 位,電源電壓為 800mV,功率僅為 50mW。該 ADC 的一個有用特性是集成自動校準,因為它消除了交錯雜散。

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          校準前輸出頻譜

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          校準后去除雜散

          另一個功耗更低的模數轉換器是 A10B3G,采樣率為 3GS/s,100MS/s 時有效位數 (ENOB) 為 8.6,功耗僅為 13mW,采用 GlobalFoundries 的 22nm FD-SOI 工藝制造。

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          A10B3G ADC

          Ken 展示的第一款低功耗數模轉換器 (DAC) 是 D6B5G,它的功耗僅為 16mW,具有 5.4 ENOB、6 位輸入并以 5GS/s 的速度運行。

          鎖相環(PLL) 電路可用于解調信號、在 SoC 內部分配時鐘信號、創建新的時鐘頻率倍數或從通信通道恢復信號。PLL5G 是一種極低抖動 <150fs 的設計,于 2023 年 1 月在 22FDx 節點中流片。

          對于串行通信,使用了 SerDes 電路,Alphacore 有一個基于 22FDx 的設計于 2023 年 1 月流片,稱為 SD16G,支持從 1Gb/s 到 16Gb/s 的數據速率,使用 8 或 16 位進行序列化/去中心化-序列化寬度。支持所有流行的協議:PCIe、JESD204、SATA、SRIO、SG-MII、USR/XSR。

          四個代工節點共享了 ADC、DAC、PLL 和 SerDes 的路線圖:TSMC 28HPC+、TSMC 12FFCP、Intel16、GF 22FDx。因此,2023 年對于經過硅驗證的 IP 來說是非常繁忙的一年。

          Alphacore是設計抗輻射電路的專家,特別關注總電離劑量 (TID) 和單粒子效應 (SEE) 等效應。他們現在在 GF 22FDx 中有抗輻射 ADC 和 DAC,然后計劃在 Q2'23 中使用 Intel16,在 Q3'23 中使用 GF 22FDx,在 Q4'23 中使用 SkyWater RH90。

          另外三個抗輻射設計示例是電源管理 IC (PMIC)、2 色像素內 ADC 和具有 120 FPS 高幀速率的成像器/相機。

          總結

          低功率和抗輻射應用是一個利基市場,需要專業知識。Alphacore 在提供不斷增長的 ADC、DAC、PLL、SerDes、PMIC 和成像器系列方面有著良好的記錄。2023 年的流片時間表看起來很滿,這意味著您將獲得更多經過硅驗證的 IP,可用于您在 5G、太空通信、汽車甚至量子計算領域的設計。

          原文

          https://semiwiki.com/ip/321611-analog-to-digital-converter-circuits-for-communications-ai-and-automotive

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