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高度專業化ASIC解決方案足以克服任何挑戰
[作者 Georg Jedelhauser]   2017年06月07日 星期三 瀏覽人次: [3523]


今天,類比特殊應用積體電路(ASIC)已是手機、智慧家庭或醫療領域中產品開發的重要組成部分。 由於它們的架構已針對特定任務最佳化,因此相較於微控制器中由軟體實現的相同功能,ASIC的工作效率更高,速度也更快。 低功耗特性使其適用於電信、工業和建築自動化的電池供電裝置。此外,智慧型手機、平板電腦和健身追蹤器的大量採用感測器,也助長ASIC設計在消費市場中的主流地位。



圖一 :  智慧型手機、平板電腦和健身追?器的大量採用感測器,助長ASIC設計在消費市場中的主流地位。
圖一 : 智慧型手機、平板電腦和健身追?器的大量採用感測器,助長ASIC設計在消費市場中的主流地位。

半導體產業的周期極不穩定。在高度成長時期,亞洲晶圓代工廠的產能很快就會被填滿,唯有產量夠大的客戶才能獲得充分支援。對於那些能夠產出高密度和低功率控制器,完全滿足大眾市場需求的晶圓廠而言,高度專業化的類比技術太貴且獲利不足。因此,類比市場不太容易受到半導體產業起伏的影響。


此外,有時候類比ASIC的生產可以長達十年甚至更久的時間。長期存在的少數幾家製造商就能滿足量少的需求,進而與客戶維持多年的關係,這絕對是互利的。經驗豐富的類比ASIC公司,能為客戶及其產品帶來明顯的好處。


開發新技術以客戶為導向

ams能夠服務龐大產量,特別是在類比領域,開發自定義的解決方案有其意義,這些解決方案的設計需儘可能薄型,並聚焦於對客戶真正重要的部分,進而實現與眾不同的競爭差異化。這種以客戶為導向的新技術開發方法是ams的DNA一部分,與其他半導體公司的市場驅動策略顯然大不相同。


ams的ASIC部門主要針對工業自動化、醫療和智慧家庭應用提供服務。在這些應用情境中會使用電容、電感或電阻量測的感測器,此外,ams還提供流量、溫度和光學感測器等方面的專業。自從在2014年底收購感測器專業公司acam-messelectronic以來,高精度、低功耗的TDC-IP已成為ams的產品組合之一。加上近期併購的恩智浦(NXP)濕度感測器部門,以及在2015年買下的高階面掃描(area-scan)和微型CMOS影像感測器供應商 - CMOSIS,ams將己身定位為「感測器解決方案公司」,能為客戶提供旗下產品線的所有標準元件,以用於ASIC設計中。


IP模組互動將雜訊降至最低


圖二 :  ams的ASIC設計由四個元素組成 - 每一元素都配備客戶品所需的IP模組。(source:ams)
圖二 : ams的ASIC設計由四個元素組成 - 每一元素都配備客戶品所需的IP模組。(source:ams)

ams的ASIC設計由四個元素組成 - 每一元素都配備客戶品所需的IP模組。所有的感測器、處理器、電源管理和通訊介面都已由ams 針對尺寸、低功耗和高效能進行最佳化。為了與所有IP模組完美互動,ams的專家們已最佳化感測器的效能、功耗和外形尺寸,以滿足客戶的需求。


與採用「現成」元件的設計相較,ams提供的定製ASIC非常節省空間。利用TSV(穿矽通孔)和先進封裝解決方案(例如晶圓晶片級封裝 WLCSP、系統級封裝 SIP、覆晶薄膜flex-CoF)等創新技術,讓客戶可以生產體積極小的模組。


超低功耗是另一個關鍵特性,特別是對採用電池供電的應用而言。利用喚醒和輪詢(polling)等功能,ASIC的功耗最佳化,甚至已達到產品可在不更換電池的情況下工作10年或更長時間的程度。


ams大幅投資於製程開發,舉例來說,其所製造的微機電(MEMS)麥克風,能提供較其他競爭對手更低的雜訊和更小的外形尺寸。 IP模組的持續最佳化能將雜訊降至最低並實現最高效能。不同系統要求的組合通常是以品質因數(品質因數 - FOM)表示。Ams能為客戶提供高品質量因子組合以及極為穩定的參考和零偏移。


當產品能提供高水準的創造性時,它就可以在競爭中突顯己身的差異性。ASIC元件主要用於高度專業化的應用,以創建市場前所未有的產品。「在ASIC設計,所有的一切都能搭配得天衣無縫,如此能開啟大量的差異化機會。唯有能在小體積中提供優於其他應用的更準確、更高速及更佳功率效率的應用,才有機會在現今市場上屹立不搖。」Ams工業及醫療行銷經理Christian Feierl表示。


整個開發階段的需求

對ASIC的龐大需求,同時也導致了對供應商而言幾乎是無法管理的市場,僅有少數廠商會在產品開發期間擁有較大的控制權。大多數製造商以所謂的資料庫向其客戶提供各種各樣的ASIC元件,然而這是不夠的。產品不僅僅是將個別元件組合在一起,還必需在正確的時間滿足市場需求,善於掌握整個產品開發過程。


(本文作者Georg Jedelhauser任職於ams 集團acam messelectronic公司)


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