2018 MWC：22FDX讓物聯網更有魅力
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物聯網、22FDX
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全球移動通訊大會(MWC2018)即將在西班牙巴塞羅那舉行，物聯網領域大咖們將在大會上展示他們的晶元設計，其中幾家創業公司使用了格芯的22FDX技術。
Nanotel Technology公司的首席技術官Anup Savla表示，這家年輕公司正在設計幾個用於窄帶物聯網領域的多款晶元。Savla在英特爾工作了三年之後，又在高通做了11年的無線電集成電路設計。Savla說，Nanotel選擇使用22FDX工藝技術為混合信號窄帶物聯網數據機降低功耗。
他表示：「我們圍繞物聯網應用設計了一個數字引擎處理器，聚焦於低功耗和低泄漏。22FDX能夠關閉電源，防止漏電，這是你無法從批量CMOS工藝中獲得的。」
在最初的22FDX設計套件正式發布之前，Nanotel就已經開始設計收發器了，使用了0.5 PDK，但是庫的目標是0.4 V運行電壓。「從一開始我們就明確定位於0.4V庫，因為在0.8V的水平上，使用批量CMOS工藝無法作足夠的功耗分層。在0.4伏的電壓下，功耗水平要低得多，但成本接近批量CMOS工藝。」Salva說。
格芯的22FDX架構:物聯網、移動和射頻的新興產品
當被問及如何設計FD-SOI工藝時，Savla說：「 我們遇到了早期使用者都會遇到的問題。部分原因是使用後門所需的額外建模和測試，但是不管工藝的成熟度如何，這仍然是正確的。如果您真的想要開發這個工藝所能做的事，那麼您就要隨著建模的增加而改變背柵電壓。」
Savla表示，Nanotel晶元組的設計在數字和模擬上所花的精力是相同的。「在相同的設計中，當設備基本上處於睡眠和不使用狀態時，我們可以使用帶有後蓋控制的開關來切斷的泄漏電流。在某種程度上，這在批量CMOS工藝里是不容易做到的。另一方面，我們可以在主動模式的設備上使用背柵，以極低的供能使主動操作成為可能。」
Nanotel的主要著重點不是銷售IC —Nanotel是一家專註於解決方案的公司，為客戶設計設備和數據包，讓客戶可以使用遠程、低成本的蜂窩網路連接，而無需依賴WiFi。擁有自己的晶元組使得Nanotel能為客戶定製低成本、功能獨特的產品。
雙模連接解決方案
根據ABI Research的數據，領先的低功耗廣域(LPWA)連接標準— LTE-M，在美國市場上吸引了越來越多的關注。而在2021年前，歐洲和亞洲所採用的窄帶物聯網會將物聯網的部署提升至近5億。
格芯和VeriSilicon正在開發一套IP協議，讓客戶可以創建單晶元的LPWA解決方案，以支持使用雙模方案的LTE-M或NB -物聯網。該IP將包括集成基帶、電源管理、射頻無線電和前端組件的完整的蜂窩數據機模塊集成在單一晶元上。
VeriSilicon提供晶元設計平台即服務(SiPaaS)IP，這使得他的客戶可以專註於差異化功能。VeriSilicon首席執行官Wayne Dai表示，中國政府已經將窄帶物聯網全國範圍的部署作為未來一年的目標。格芯在成都新成立的300毫米晶元廠，以及IP平台，如集成NB-物聯網和LTE-M的單晶元方案，將對中國的物聯網和物人工智慧(AIoT)產業產生重大影響。
1微微安培每微米
Anubhav Gupta是格芯物聯網、人工智慧和機器學習部門戰略營銷和業務發展主管。他說：「一些客戶正在使用舊的多晶元設計，並用22FDX工藝創建單晶元解決方案。由於SOI和FET有效疊加可獲得高功率PA和高開關線性，22FDX工藝在轉移到單晶元設計時具有面積、功耗和成本的優勢。我們看到了該工藝的短溝道效應，更高的跨導增益，以及與28nm批量晶元的等效設計相比具有更好的偏模和低噪音性能。」
在數字化方面，Gupta表示，這種基底偏壓的功能使客戶可以在低於1微微安培每微米的情況下，使用低至0.4V的備用泄漏電流來運行。另外，格芯現在提供了嵌入式MRAM，其喚醒速度非常快，讀取速度與flash類似，但寫入速度要快1000倍。Gupta說，當eMRAM與晶元上的SRAM結合使用時，客戶可以完全避開片外快閃記憶體。
眾望所歸的路線圖
Dan Hutcheson是加州聖克拉拉市市場研究公司VLSI Research的首席執行官。他在2016年對設計師們進行了一項調查，讓他們比較FD-SOI與批量生產的CMOS。設計師們反饋，問題在於他們不知道是否有FD-SOI路線圖。於是，格芯開發出從22FDX到12FDX的平台，這個問題就迎刃而解了。
Dan Hutcheson，VLSI Research公司首席執行官
Hutcheson說，他相信一些公司正在起步進行設計，他們卻就此對外界保密。「從2016年開始，市場上出現更多的IP，而格芯已經解決了12FDX的路線圖問題，因此22不僅僅是一個一站式服務。」
意法半導體公司擁有多項應用於28nm晶元的FD-SOI設計。該公司最近宣布將把格芯22FDX工藝作為其FD-SOI路線圖的下一站。
意法半導體的一位發言人說：「自從22FDX集成了第二代有源器件(晶體管)之後，意法半導體選擇格芯22FDX技術作為下一站技術便順理成章，目前我們已在使用28nmFD-SOI技術。」
這位發言人表示，「意法半導體對德累斯頓22FDX節點技術的發展持積極的看法，該節點技術目前已經具備了批量生產的資格，並為其發展的黃金時間做好準備。因此意法半導體可以立即用它來開發產品」。德累斯頓的製造團隊的晶元產能和經驗「使得我們對格芯的生產能力和產量充滿信心。」
性能優化的視覺處理器
Dream Chip Technologies公司首席運營官Jens Benndorf說，他的團隊把0.8 V庫用於其「性能優化」的汽車視覺處理器。Dream Chip主導了一系列獲歐盟支持的設計項目，這些項目包括ARM的A53 Quad和Cortex-R5，Cadence的四維Vision P6，ArterisIP的FlexNOC，INVECAS的LPDDR4控制器，以及其他的IP合作夥伴。基於22FDX工藝設計的多核視覺處理器，在2017年的MWC上首次亮相。從那時起，該設計為歐洲汽車製造商和一級汽車零部件供應商提供了一個平台，使他們可以創建定製的衍生產品。
據Benndorf介紹，「汽車行業意識到他們的輔助駕駛解決方案，除了需要雷達和激光雷達，還需要更多來自多個攝像頭的整合信息。因次，多處理器晶元設計採用了正向偏差來提高性能，而不是反向偏差。」由此產生了一種計算機視覺處理器晶元方案，面積64平方毫米，有約10億個晶體管，卻只消耗4瓦。他補充道：「想像一下晶元上有多少視覺處理器，可見這個功耗數字有多麼令人矚目。」
Riot Micro公司押注蜂窩鏈路
Riot Micro的首席執行官Peter Wong：Riot Micro的價值存在於功耗領域
Nanotel所進行的設計在數字和模擬上投入的精力相同，另一家使用22FDX工藝的創業公司則擁有全數字的窄帶物聯網數據機設計。位於溫哥華的Riot Micro公司首席執行官Peter Wong表示，其公司不用數字信號處理(DSP)的方法，允許物聯網用戶關閉大部分晶元以節省電力。對於電池驅動的物聯網邊緣設備來說，這一點尤其受歡迎，因為這些設備可能需要使用電池運行10年。
Riot Micro的第一個設計是用競爭工廠的55nm批量CMOS來完成的，但是後續的晶元設計則用22FDX工藝來完成。Riot Micro的LTECat-M/窄帶物聯網數據機包含一個超低功耗處理器來運行協議棧。PeterWong說：「我們借鑒了藍牙領域的設計方法來降低電力和成本。PHY是用柵來設計的，而不是用有緊密耦合和高度優化的協議棧的信號處理器（DSP）來設計的，這使得我們可以對數據機進行超細粒度的功率控制。」
PeterWong說：「有了22FDX工藝，我們的價值體現在潛在的能源和空間的節省。此外，利用IP越來越豐富可用的22FDX工藝中生態系統，有助於縮短產品進入市場的時間。」
RiotMicro設計的是一款支持LTE Cat-M和窄帶物聯網蜂窩標準的數字蜂窩數據機；Peter Wong說，今年Riot Micro的數據機將通過幾家主要的移動運營商的認證。中東的一名客戶正計劃將其用於緊急警報系統。
Peter Wong說：「現在有很多方法可以連接互聯網，如WiFi、藍牙、Zigbee、蜂窩網路等等。有一些應用適用所有的方法，但對於許多應用來說，蜂窩網路有很多優勢。從本質上說，蜂窩網路更安全、更容易部署、提供了移動性，而且頻譜也是經許可和管理的。只要打開它，它就能連接起來。您不必擔心頻譜制式問題；這都是由運營商來管理的。」他表示，資產追蹤和資產管理為其中主要應用程序。
來源：Riot Micro —窄帶物聯網網路在電力不足的大範圍網路中使用蜂窩網路
集成化電源管理
Gupta表示，格芯留意到一些混合信號的物聯網用戶傾向於採用0.4V的電源為其數字電路電源，而採用0.8到1.8伏為其模擬部分電源。在22FDX中，LDMOS的可用性消除了對低功耗物聯網應用的外部電源管理單元(PMU)的要求。通常在批量生產工藝中，他們沒有高壓LDMOS，而且由於很多物聯網應用都使用鋰離子電池工作，這些應用需要一個外部電源轉換晶元來驅動使用電池驅動的應用程序。
Gupta表示，0.4V的設計有足夠的數字性能來支持ARM核心，例如，從100Mhz到最高500Mhz的運行速度。
格芯的市場總監Tim Dry表示：「通過利用動態基體偏壓，工程師們更全面地理解了22FDX技術的模擬設計性能。事實證明，SOI的基底偏壓可以實現很多模擬縮放，這是我們直到最近才了解到的。對於ADCs(類似於數字轉換器)、無線電和電源組件來說，我們相信我們可以得到比FinFETs更小的晶元面積。」
22FDX解決方案可以降低窄帶物聯網系統的功耗，如智能電錶、增強現實和虛擬現實頭盔、效用控制和安全攝像頭的功耗。TimDry說：「智能揚聲器是另一個吸引大量關注的應用。」
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