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热门电子市场都有一个共同特点(例如RF、显示驱动、安全媒体和电源管理):它们都在极短的市场窗口内运作,并竞相推出各种增值的差异化产品来点燃实际的增长。但是,它们也共享其它重要的属性:具有许多应用、更具有成本效益或通过集成小计数位(small bit-count)多次编程非易失性存储器(NVM)而提高了性能。此外,嵌入式NVM对提高可制造性、缩短上市时间及提高产品质量有所贡献。很显然,嵌入式NVM是这些竞争异常激烈的市场的主要竞赛赢家。电源管理也不例外,但是,正如我们所看到的,普通的NVM却做不到。 转向更为逻辑的NVM 尽管当今的设计工程师可以选择多种NVM,但是,具有低成本、高性能和应用
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电源技术中的嵌入式电源技术中的嵌入式NVM提高电源管理的灵活性提高电源管理的灵活性
热门电子市场都有一个共同特点(例如RF、显示驱动、安全媒体和电源管理):它们都在极短的市场窗口内运
作,并竞相推出各种增值的差异化产品来点燃实际的增长。但是,它们也共享其它重要的属性:具有许多应
用、更具有成本效益或通过集成小计数位(small bit-count)多次编程非易失性存储器(NVM)而提高了性能。此
外,嵌入式NVM对提高可制造性、缩短上市时间及提高产品质量有所贡献。很显然,嵌入式NVM是这些竞争异
常激烈的市场的主要竞赛赢家。电源管理也不例外,但是,正如我们所看到的,普通的NVM却做不到。 转向更
为逻辑的NVM 尽管当今的设计工程师可以选择多种NVM,但是,具有低成本、高性能和应用
热门电子市场都有一个共同特点(例如RF、显示驱动、安全媒体和电源管理):它们都在极短的市场窗口内运作,并竞相推
出各种增值的差异化产品来点燃实际的增长。但是,它们也共享其它重要的属性:具有许多应用、更具有成本效益或通过集成
小计数位(small bit-count)多次编程非易失性存储器(NVM)而提高了性能。此外,嵌入式NVM对提高可制造性、缩短上市时间
及提高产品质量有所贡献。很显然,嵌入式NVM是这些竞争异常激烈的市场的主要竞赛赢家。电源管理也不例外,但是,正
如我们所看到的,普通的NVM却做不到。
转向更为逻辑的转向更为逻辑的NVM
尽管当今的设计工程师可以选择多种NVM,但是,具有低成本、高性能和应用灵活性的嵌入式NVM却很少。对于某些应
用目标,排除了许多选择的可能性。例如,尽管传统的激光熔丝可能适合于单一数字位,但是它们由工厂一次性编程,不能重
复精确模拟修整,不能现场升级,也不具备可靠性。多次熔丝的缺点很多,相关文献的介绍很详尽。
闪存是较好的选择,但是,成本不低,其需要增加的工艺使制造这种NVM架构的成本高达每晶圆几百美元。另一方
面,EEPROM的应用已经有相当长的时间,正因为如此,它比较便宜;但是它并不是你的选择,当你考虑选择它的时候,发
现它却受制于较老的工艺技术,性能也受制到无法接受的低水平。至于较新的嵌入式EEPROM的品种,与闪存类似,需要额
外的掩模层和工艺步骤,因此,老一代技术的成本优势荡然无存。
在重要的热门市场中的许多玩家已经转向采用以Logic CMOS工艺技术设计的NVM方案。Logic CMOS工艺技术不仅仅与
电源管理之类的热门市场应用的CMOS工艺目标直接兼容,而且具有强大的高性能和低成本组合,使之完美地适用于嵌入式
NVM。
电源管理选项和折衷电源管理选项和折衷
采用先进的半导体工艺技术,能够进行极高水平的集成并实现低电压工作,但是,为这些芯片提供电源管理却面临特殊的
挑战。对于高性能微处理器,电流需求呈指数增长,其发展甚至受到越来越快的时钟速率的驱动。随着处理器电流远远大于
100A,在芯片级和系统级设计中,对精确、低噪声电源及电源控制灵活性的需求已经成为关注的焦点。
对于电源管理IC设计工程师来说,尽管成本已经成为主要关注,可是终究要找到一个综合考虑了设计架构、裸片大小和工
艺技术的聚合点,以设计出具有小计数位的NVM(典型值是512字节)。在电源管理IC的情形下,较老的工艺技术(例如0.35um)
肯定成本最低,但是,它们的性能也相当低,并且缺乏领先的库和知识产权(IP)的可用性,从而不能获得竞争差异的优势。同
样,它们不能满足侵略性和创新设计的目标。
一方面,领先的工艺技术(从90nm到60nm)在非常特殊的应用中占有地位,这些工艺非常昂贵,更不要说针对这些工艺的
长期设计计划将需要同时冒风险对重要的单元库元件进行质量认证(将需要冒着风险采用许多未经质量认证的重要单元库元
件)。因为最终的成本和对市场交货时间的潜在冲击,对于大多数应用产品来说,此刻最好仔细地进行设计。
另一方面,0.25um逻辑CMOS工艺(向下有0.18um和0.13um)容易满足电源管理IC设计对成本、性能及库可用性的目标要
求,这些技术既先进且稳定。此外,其普及程度高,具有竞争成本优势;同等重要的是可以利用经过验证的、符合质量标准
(或即将被质量认证)的先进NVM模块。
关于方程式的设计架构侧,在对参考电压和电流、放大器偏置及其它模拟参数的调校中,NVM已经成为具有如此吸引力
的单元,以至于其应用已经事实上被新兴的PMBus(电源管理总线)标准所统治。利用这种新型的数字电源管理通信协
议,PMBus指令被用于设置电源的工作参数(通过编程NVM)、监视工作过程并也在响应错误中执行正确的操作。在这种情形
下,小计数位NVM应该显而易见,以平均偶然的观测结果。缺省的通道电压、上拉及下拉电阻的方向和类型、各种GPIO的特
性、电压斜波次数、打开及关闭序列等等这些可配置的数值,都有效和方便地储存在嵌入式NVM之中。
在精确校准数字电压调整和转换电路的需求驱动下,必要的数值在生产过程中被最佳地写入片上的一小段NVM之中。在
这一点不仅仅要对整个存储器编程和测试,还要同时验证NVM中储存的特殊配置设置,从而极大地增强了电源管理模块的最
终测试良率。最后,当产品被升级或在现场被重新配置的时候,固件修补也会受到NVM内容的极大支持。
本文小结本文小结
从前后模拟整修到升级现场产品,多次可编程NVM提供了重要的功能,不仅仅是创新工具,而且是实用器件。在电源管
理之类的热门市场应用中,意味着制造商能够在开发周期期间多次重新对器件编程,从而能够灵活地快速响应瞬息万变的市场
需求,更不要说在现场简化制造业务、提高性能并更正问题的好处了。
利用针对若干应用而优化的架构,并采用从16位到256位(具有无数的功能选项)的配置,Impinj公司的嵌入式AEON NVM方案
在电源管理应用中适合于降低成本、提高性能、增加功能、加强安全性、提高可靠性并缩短市场时间。通过利用先进的通用
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