创造研发设计人员在各方面的优势先机

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为了达成现今市场对于价格、功耗、以及效能的要求目标, 除了持续缩小工艺尺寸以外,芯片设计业者还须进行更紧密的集成,以及达到各方面的产品效能规格,包括像集成式电源管理、影像感测、以及强化型显示驱动器。这些半导体工艺广泛多元的发展,或许不常登上媒体的头条版面,但对于最终产品在市场的长期成功而言,其重要性丝毫不减。


谈到集成,我们自动会纳入考虑运算效能- 包括信号处理与微控制器 – 不过我同样感兴趣的其它设计领域,就是各种实体接口,像是感测、启动、以及特定应用的驱动信号能够让每位研发人员能发挥其专业长才,为SoC组件注入竞争优势。特别是在模拟领域,研发业者关心质量,信号噪声比、及被动组件线性的系数。随着核心逻辑组件持续缩小,模拟工艺技术供货商必须发挥更多创意,调适与配合半导体物理的法则,藉以满足顾客的种种需求。


节省资源与能源的必然趋势,促使业界发展出各种令人振奋的崭新半导体应用,使得电压转换与功耗效率成为商业上成功的关键因素。


个人认为当前在功耗效率方面最为关键的领域包括: 传统住家与工业照明替代产品市场的高效能LED驱动芯片; 绘图与影音系统采用更好且更省电的负载调节系统; 在睡眠模式及音效放大的应用上达到接近零耗电的切换式变压器,随着集成的压力持续攀升,符合class D规格的省电性能就变得越来越重要。


在上述所有应用中,性能的关键在于省电效率,以及尽可能压低每个晶体管的on-channel 之开启通道电阻 (Rdson)。能够达到较低的Rdson,意谓我们能制造出体积大幅缩小的MOSFET晶体管以与门极驱动器(如图1所示),尤其是低端的MOSFET。

 

 

 




图1:典型的降压稳压器,显示出三个领域,其中较低的Rdson能带来优异的整体效率 。

 

 

 

 


另一方面,减少耗电也是有利可图。使用电池供电的装置,需要在多种低电压上维持精准的电源管理。独立驱动基频、射频、以及显示系统的电源管理质量,是建立使用者印象的重要因素之一。若您的装置(手机、便携式媒体播放器、摄录像机、或个人数据装置),能长时间正常运作而不必充电,这就是一项实质的利益; 顾客不仅很容易了解,而且愿意付钱来买。此外,所有针对第三世界开发的新型便携式产品,经常见到采取多样化功能的设计,也让电源管理的重要性持续攀高。


为让芯片研发业者得到所需的武器,抢攻各领域的市场版图,业界必须维持与现有混合信号与标准产品之间的兼容性,让业者能重复使用IP以搭配各种优异的集成电源管理功能来开发各种新SoC设计。我们的作法是采取以应用为中心的模式,根据输入电压与输出电压来开发一系列电源IC技术。从手机领域发展已久的5伏特技术,支持15伏特与20伏特的输出电压; 一直到专为满足液晶电视面板30伏特所设计的技术; 或是最高支持800伏特的高电压变压器。


台积公司运用 BCD (双极, CMOS &DMOS)的作法已广为业界所认识。我们技术的关键是DMOS组件以及它与现有CMOS区块之间的兼容性。这方面的兼容性非常重要,因为它让我们的顾客能重复使用经过试验与测试的CMOS功能,并加入许多先进的电源功能,而不必重新开发现有的设计方案。例如,顾客可能已经有一个设计完善且验证完善的模拟至数字转换器区块,能移植到新组件上,并加入一些高效率的新型电源管理技术。尤其对于大小规格与功能不能两者兼顾的便携式装置而言这特别显得弥足珍贵。


最后,我要强调,为实现这些特殊研发需求以扩展额外市场,并非仅仅是一个附属的部门所能达成。而是已成为台积公司核心研发不可或缺的一部分,尽管在经济不景气时期,台积公司今年在核心研发上的投资仍有30%的成长幅度。设计支持团队今年将扩增15%的人力。除了这些进展,我们的设计套件推出三种等级版本,最基础的是核心技术手册,里面提供设计规则、模型建构、以及特性等方面的数据。另一层的PDK套件提供更多项工具以加快作业流程,最后就是提供特殊IP; 预先验证的IP包括CMOS、标准单元数据库、逻辑区块、以及MTP、OTP内存。这都足以证明台积公司坚持的理念,也就是让研发设计人员只需专注于发挥专业与知识在其开发的组件上,帮助他们在不同的领域赢得优势,最终并透过这些价值优势来获得实际的商业利益。

 

 
 

 

 

 

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创造研发设计人员在各方面的优势先机

为了达成现今市场对于价格、功耗、以及效能的要求目标, 除了持续缩小工艺尺寸以外,芯片设计业者还须进行更紧密的集成,以及达到各方面的产品效能规格,包括像集成式电源管理、影像感测、以及强化型显示驱动器。这些半导体工艺广泛多元的发展,或许不常登上媒体的头条版面,但对于最终产品在市场的长期成功而言,其重要性丝毫不减。