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近日,CINNO Research公布了2021年中国大陆面板厂电源管理芯片采购金额排名,北京集创北方科技股份有限公司(以下简称“集创北方”)PMIC芯片以21.1%的市占率位列第一。

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图1:2021年中国大陆面板厂电源管理芯片供应商市场排名,来源:CINNO Research

PMIC是管理电子设备电能供应的心脏,占据模拟芯片半壁江山。集创北方取得这样优异的成绩,得益于前瞻性的战略布局和持续研发创新。经过10多年的努力,集创北方在LCD面板显示电源管理芯片领域开发了一系列偏置电源管理芯片、运算放大器、电平转换器、可编程Gamma/VCOM电压缓冲器等一站式电源解决方案,覆盖TV/MNT/NB/TPC/Mobile全尺寸应用类别。同时公司持续布局8K、电竞显示器等高端产品,获得了市场普遍认可。在AMOLED显示电源管理芯片领域,产品覆盖Wearable/Mobile/Tablet/NB全负载范围应用,其中iML752X系列产品可支持穿戴以及手机小电流AMOLED电源驱动,目前已稳定量产出货。iML753X系列产品可支持超高分辨率的大电流驱动,已在国内旗舰折叠手机、二合一平板、全球首款17.3英寸折叠笔记本量产。

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图2:集创北方电源管理芯片iML8976示意图

集创北方电源管理事业部总经理韩熙明先生表示:“一直以来,集创北方凭借自身在显示芯片领域的深入研究与创新,经过过去十几年对市场的深耕,积累了广泛的客户基础和多元化的市场触角。在快速变化的市场竞争中,公司在不断巩固现有优势满足客户需求的同时,积极探索市场短缺环境下的变化趋势,开拓新的客户、新的应用、新的领域。公司正通过提供丰富的产品线、可靠的品质保障以及优质客户服务,提升产品市场占有率,保持持续不断的成长动能。”

集创北方销售副总裁籍欣先生表示:“显示面板电源管理IC是集创北方最早在客户端量产,并服务客户时间最长的产品线。我们十几年来紧跟京东方、华星光电等龙头面板企业的技术发展,从分立器件到二合一、三合一集成IC,从LCD显示到OLED柔性显示,集创北方均实现了显示类电源管理IC全面应用覆盖。集创北方作为国产设计公司,从追赶欧美和台湾厂商到超越,今天的成绩离不开客户的认可和大力支持。未来,我们将持续提升技术能力和综合竞争力,努力成为客户最可靠的战略合作伙伴。”

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(作者:芯动科技 伍江华)

前言

不久前,芯动科技Innosilicon推出的“风华1号”高性能GPU引起了市场高度关注,160-320G Pixel/s渲染、5-10T Flops浮点算力、AI算力最高50Tops。

对于一款高性能GPU而言,算力是最核心的指标,而实现算力最基础的技术就是高带宽数据交换。如果说把GPU比作智能芯片中的战斗机,那么GDDR内存交互访问技术,就是配套的高速跑道了。GDDR6/6X接口技术成为各个大厂旗舰机的标配,这也是“风华1号”GPU能够在市场上领先竞争对手的重要原因之一!

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▲GDDR6/6X Combo IP是风华GPU高带宽的核心技术

今天,我们一起深入探讨一下GDDR内存技术在Soc中的重要性和发展历程,GDDR6/6X接口如何满足高算力GPU对高带宽数据交换的需求。

GDDR和GPU的关系

说起GDDR就必须要先讲GPU的发展历史,图形处理器GPU(Graphics processing unit),作为CPU的协处理器加速卡,早期主要对游戏、视频、图像等应用进行加速。

图像的计算包含了顶点着色、屏幕映射、片元着色、裁剪、三角形遍历等大量数学运算,GPU在大规模、并发计算上对比CPU有着先天的优势。

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▲ GPU主要实现的算法结构

GPU基于图形处理的架构上,有成百上千个计算核心,在高性能计算、并行计算、矩阵运算上有巨大优势,所以在需求的推动下,GPU自然成为了当下人工智能、高性能计算的硬件核心平台。

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与CPU相比,GPU的多核心计算架构有利于并行矩阵运算

由于GPU的架构有成百上千个运算核心,因此并行计算的流水线数据流,并不适用传统的CPU+DDR数据访问模型,相应的GDDR技术也就应运而生。

GDDR显存技术是主流先进GPU的标配

先进工艺半导体迅猛发展点亮了人工智能、自动驾驶、神经网络、高性能游戏等五光十色的海量新应用。而GPU作为高性能、高并发的基础算力平台,让黄教主和苏妈成为这个舞台最耀眼的双星!

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英伟达的RTX、titan系列和AMD YES不断轰炸着大家的想象力天花板!

当所有的高性能GPU都在追求极致算力时,内存数据交换逐渐成了整个SoC的瓶颈,高带宽高速率的内存交换技术,成为提升GPU运算效率的关键要点。

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▲ GDDR是GPU系统的核心数据交换技术

在需求的刺激和推动下,GDDR技术得到了飞速发展,DDR5 6.4Gbps/pin还没大规模铺开,GDDR早已经迭代到GDDR6X 21Gbps/pin速率了。一般DDR5的位宽为32~64bit,单Chip带宽为72Gbps,而GDDR6的带宽则达到叹为观止的512Gbps。

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▲ GDDR的发展迅速超过了DDR

好马配好鞍,GDDR是GPU算力提升最重要的技术环节之一,为GPU高性能引擎铺平了高速赛道。

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法拉利在泥巴里也跑不动!

GDDR主要优势

1、GDDR和传统的DDR做对比

§带宽优势

常规的DDR系列,是8、16位的预取,array 32~128bit,而GDDR5/6X是16n的预取,实现单个array 256~512bit的大块内容存取,单次Access granularity 32~64Byte,系统数据宽度能达到384bit,以满足GPU对高带宽的需求。

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▲ GDDR5X/GDDR6的预取更大

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▲ GDDR的结构和速率有利于更大的总线宽度

由于GDDR的颗粒array大,所以同等密度的情况下,列地址CA的宽度更小,如下图所示:

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▲ LPDDR4的列地址为10bit,而GDDDR6X的列地址为6~7bit

以上技术特征表明GDDR的内存单元更大,读取长度大,数据总线宽,与传统DDR呈现出不一样的鲜明特征。

§管脚对比

GDDR5~GDDR6X使用管脚170~180 pin,而传统的LPDDR4需要200个pin,当然比起DDR3 80~90pin还是有显著增长,但是获得的带宽收益更大。

GDDR和DDR则各有千秋。

GDDR在带宽、核心速率、管脚少的特点在GPU、NPU、AI等高并发计算等应用上有极大优势。DDR在随机访问、突发读写延时较小、高密度内存颗粒应用上,搭配CPU仍然更有优势。

2、最新的现存颗粒指标性能

GPU发展一日千里,各种旗舰机层出不穷的同时,GDDR的进步也毫不逊色,甚至大有技高一筹势头。

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▲ 美光的GDDR颗粒在GPU旗舰机的搭载对比

美光的主要显存颗粒在各个旗舰GPU上搭配应用,对于超大带宽的应用,美光在3个维度做出了对比。

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▲ 主流GDDR性能比较

GDDR6X已经达到21Gbps/pin速率、1TB/S带宽,GPU大厂都表示“这么大的带宽,我要搞多高算力才配用这么大带宽的GDDR颗粒嘛?”真是GDDR有多大胆,GPU有就有多大产!

美光于2020年9月宣布推出基于GDDR6X内存颗粒的超带宽解决方案产品,英伟达在高性能旗舰卡GeForce RTX 3090和GeForce RTX 3080 GPU中首次搭载了该显存颗粒。

GDDR6X与英伟达GeForce RTX 系列GPU的搭配引领了最先进的图形处理设备,榨干了我们的想象力,也榨干了玩家们钱包!

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▲ GeForce RTX 3080 Ti + GDDR6X 12GB显存颗粒

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▲  醒目的32GB GDDR6X喊着玩家快点打钱!

芯动率先推出商用GDDR6/6X combo IP

为全球智能芯片提供加速服务

作为数据交换基础的GDDR技术对于智能芯片发展重要性不言而喻。自动驾驶、人工智能、游戏引擎等产品需求呈现井喷式增长,而与之配套的GDDR6/6X高带宽接口技术因为太过复杂、工艺先进,在商用IP市场上的选择并不多。

因此,GDDR6/6x显存技术的发展需要颗粒厂商,IP技术公司和智能芯片公司共同的推动。

2021年美光和芯动共同开发推出首个硅验证GDDR6/6X Combo IP,为更多的芯片公司提供了GDDR6/6X的高带宽核心技术!

美光甚至表示:这个 IP 改变了人工智能的版图!

芯动科技的GDDR6/6X PHY和Controller IP 基于14纳米工艺,应用PAM4信号技术,单pin速率高达 21 Gbps,256 位宽度,系统带宽超过5Tb/秒,满足了众多高带宽热门应用,如图像处理,游戏引擎、信号分析和人工智能等。

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▲ 全球首个商用GDDR6/6X Combo IP量产

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▲ 21Gbps GDDR6X PAM4 DQ眼图

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▲ GDDR6 WCK眼图 15GHZ

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▲ GDDR6 DQ眼图5Gbps

芯动科技也成为实现从GDDR5到GDDR6X全覆盖的IP厂商,GDDR6X这个节点更是成为第一款商用量产IP,为全球广泛高性能芯片公司提供了重要的接口技术!

GDDR6/6X Combo IP技术解读

·PAM4信号技术

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▲ PAM4信号技术框架-有4个相位-单cycle发送2bit信息

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▲ QDR技术实现了每个时钟采集4个信号,满足PAM4的信号速率要求

·GDDR6和GDDR6X架构图对比

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▲ GDDR6和GDDR6X的结构对比(请注意时钟和数据采样的倍频关系)

GDDR6X和GDDR6最大不同的地方在于数据通道利用PAM4技术实现4倍的取样速率,实现21Gbps的单端速度。

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▲ GDDR6X-时钟频率和PAM4的倍频关系

主要的技术难点

·PAM4的信号要求高速采样速率

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▲ 低电压带来功耗优势,但是对信号提出苛刻的要求

为了满足高带宽要求,GDDR6X将核心频率设定为2.5GHZ,对比传统DDR5(400~800MHZ核心频率),为了实现预取的数据取样要求,换算2.5G x 16预取 ÷ 2 (PAM4) =20Gbps,于是I/O速率必须大于20Gbps才能完成采样。

GDDR6/6X的VDDQ电压1.25/1.35v、速率16~21Gbps高速信号,对内部高速缓存、IO(125~135pins)的设计、走线、封装都提出了极为挑剔的要求,任何微小的噪音在经过衰减路径之后,都将导致信号眼图无法张开。

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▲ GDDR6(8Gbps)和GDDR6x PAM4(16Gbps)的DQ眼图对比

·超低电压对先进晶圆工艺的要求

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▲ FinFet工艺对IP的设计有着极高的要求

GDDR6/6X IP速率高,电压幅值低,必须使用先进FinFet工艺,先进工艺的验证成本高,单次流片要200~300万美元,设计收敛规则复杂,测试设备和成本高昂,对研发团队的经验有极高要求。

芯动提供整套技术打包方案

除了GDDR6/6X Combo PHY+Controller本身,设计企业仍然面临着复杂的布线、封装等问题,在量产之前每一个技术点都有风险,对此,芯动提供打包的一站式方案。

芯动提供IP配套的IO走线、封装设计、PCB板级参考、信号完整性分析等,大大降低了用户的风险和集成时间,真正一站式将全球领先的GDDR6/6X技术部署到SoC中,实现超大带宽的内存访问。

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▲ PCB走线参考方案

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▲ 信号完整性分析-返回损耗和插入损耗

结语

芯动在先进工艺IP有着大量的量产和验证经验,从DDDR5/4/3/2到LPDDR5/4/3/2,以及领先的GDDR5/5X、GDDR6/6X、HBM3、Innolink Chiplet、32/56G Serders等等,芯动率先投入了巨大的研发力量进行量产验证,为广泛的高性能SoC提供了高速接口方案,为全球高性能芯片提供加速服务!

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▲ HBM3 6.4Gbps高速眼图

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▲ 全球首个GDDR6/6X Combo IP量产

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▲32/56G SerDes眼图(支持PCIE5/SATA/USB3.0/SGMII/MIPI等高速协议)

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▲ 风华1号应用Innolink Chiplet,GDDR6/6X 等先进接口IP

这些先进IP在技术层面互相依赖、相互关联,每一项单独拿出来在市场上都是独步领先的技术,更可贵的是以上的实物图可不是PPT产品,是16年来芯动团队在CEO敖海先生的带领下持续投入、专注研发、长期耕耘的收获,在当下浮躁的资本炒作造芯环境下显得尤为可贵。

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▲ 芯动科技CEO敖海先生

芯动的先进IP技术,一方面引领行业技术创新,塑造半导体企业的全球化长远发展视野,另一方面满足高性能芯片的市场需求,助力高端芯片发展,脚踏实地发展创新技术!

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▲ 丰富的应用场景

芯动16年来重兵投入全球先进工艺、专注高端IP研发,在高性能计算平台、多媒体终端&汽车电子平台、IoT物联网平台等应用领域打造了核心优势,超过200次的流片记录、逾60亿颗授权量产芯片、10亿颗以上高端定制SoC量产,默默耕耘、脚踏实地,为赋能高端芯片做出重要贡献!

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挑战赛邀请e络盟社区成员分享创新解决方案

安富利旗下全球电子元器件产品与解决方案分销商e络盟宣布与冠军水手Alberto Riva(航海水手、设计工程师兼e络盟品牌大使)合作,重新设计航海自动驾驶仪。

为此,e络盟发起本次“Ready for Tomorrow”挑战赛,邀请全球社区成员开发创新解决方案,帮助改进Alberto船上的航海自动驾驶仪,以实现更低成本及更高性能。

e络盟社区成员需提交一份可行且具成本效益的设计创意来报名参赛,并详细说明其设计作品将如何增强Riva自动驾驶仪的性能,进而助力Riva在未来的跨大西洋单人离岸赛中创造佳绩。比赛报名截止日期为514

航海自动驾驶仪用于执行两个关键任务,即数据采集和方向舵控制。该系统连接多个传感器,包括IMU罗盘、风传感器、船速传感器和舵传感器,可对风向进行矢量计算,进而获取船舶的航向信息。计算出来的变量可使船舶保持在某个特定的真实风向角或某条特定航线上航行。航海自动驾驶仪正是依靠所有组件来共同收集数据并传送给控制系统。

Riva认为,航海自动驾驶仪是水手最好的朋友。它无需水手时时调整船帆,让水手有更多时间睡觉、吃东西、关注天气状况,同时还能帮助确定最佳操舵方式,从而助力水手在持续数天的航海赛事赛程中大大提升航行速度和效率。

e络盟社区和社交媒体全球主管Dianne Kibbey表示:“Riva不仅是赢得多次比赛的船长,也是一名经验丰富的工程师,曾经担任过数据分析师和赛船船载电子产品专家。e络盟社区与Riva的合作可谓天作之合。我们相信,我们的全球设计师和工程师社区能够提出创造性的想法,帮助他进一步改进航海自动驾驶仪。”

本次“Ready for Tomorrow”挑战赛将于530日公布优胜者名单,他们将分别赢得奖池中的一项奖品,其中包括Multicomp Pro MC-120 3D打印机、Multicomp Pro手持式示波器、Multicomp Pro PC USB示波器、Multicomp Pro焊台或Mulitcomp Pro手持万用表。

社区成员可在此处分享有关改善航海驾驶仪的最佳创意:

https://community.element14.com/technologies/internet-of-things/w/documents/27490/sailing-auto-pilot---competition---ready-for-tomorrow-2022?_ga=2.194169448.492512492.1647257458-447568410.1643622825&_gac=1.216793634.1643823111.EAIaIQobChMIs5Dmk8bh9QIVRKR3Ch2kJAsUEAEYASABEgKPTvD_BwE

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关于我们

e络盟隶属于Farnell集团。Farnell是全球电子技术产品领导者,致力于科技产品和电子系统设计、生产、维护与维修解决方案的高品质服务分销已逾80年。凭借其丰富的业界经验,Farnell向电子爱好者、设计工程师、维修工程师和采购人员等广泛客户群体提供强有力支持,同时与全球领先品牌和初创企业积极合作,共同研发高新产品并推向市场。公司还全力协助推动行业的发展以期培养出一批优秀的当代和下一代工程师。Farnell在欧洲经营 Farnell 品牌,北美经营 Newark品牌,亚太地区经营e络盟品牌。Farnell通过其广泛的分销网络及在英国的CPC公司直接向客户供货。

Farnell隶属于安富利公司(纳斯达克代码:AVT。安富利是一家全球技术解决方案提供商,拥有庞大而完善的生态系统,可在产品生命周期的各个阶段为客户提供设计、产品、营销和供应链专业服务。

欲了解更多信息,敬请访问:http://www.farnell.com/corporatehttps://www.avnet.com

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近日,2022年珠海软件和集成电路产业年会暨数字经济创新与产业发展论坛上,芯动科技正式发布了全球首款GDDR6X高速显存技术,目前该技术已支持风华4K级高性能GPU的创新突破和量产,还将进一步赋能高性能计算产品,助力全球合作伙伴成功。

此次首发的GDDR6/6X Combo IP,单个DQ能达到21Gbps超高速率,在256位宽度下系统带宽超过5Tb/秒,是同位宽DDR4/LPDDR4最高带宽的5倍,整体带宽性能直追HBM,成本却远低于HBM,是当前最具性价比的高带宽存储解决方案,能有效促进GPU/NPU/DPU等高性能计算及人工智能产品打破内存墙,堪称HPC/Graphics领域大杀器。

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据介绍,GDDR6X首次在工业量产产品中使用单端PAM4技术,实现了更高的数据速率,也带来更大的设计挑战。相比NRZ信号的PAM2,PAM4技术可以将信号的基础频率降低一倍,从而大幅减小基础频率下的信号衰减。在串口差分接口技术中,PAM4已经广泛应用于56G/112G高速SerDes;而在DDR单端信号技术中,由于更高的串扰和噪声控制要求,PAM4过去一直没有真正使用在工业产品中。在GDDR6X技术研发过程中,为了保证单端PAM4信号的正确发送和接收,芯动使用了大量高性能IO接口技术、抗噪声和信号均衡恢复技术。因此在大幅提升接口数据传输速率的同时,GDDR6X实际内核频率甚至可以做到比上一代技术更低一些。这比业界常见的串口差分PAM4技术,难不止一个数量级。

值得注意的是,芯动科技的GDDR6X IP和GDDR6 IP可以二合一兼容。也就是说使用这个Combo IP的芯片,既可以使用GDDR6的内存颗粒也可以使用GDDR6X的内存颗粒,这样客户的选择性和灵活性就会更高。而且芯动科技的GDDR6/6X Combo IP不是设计完成阶段,也不是流片验证阶段,而是已经在多个先进FinFet工艺成功量产出货,是非常成熟且可以保证量产的IP技术,也是芯动和美光合作推出的世界首个硅验证的GDDR6X超带宽解决方案。美光在官网上盛赞这项技术,“芯动基于GDDR6X的PHY芯片使用PAM4信令机制,进一步提高了人工智能应用所需的高效率和数据速率。双方的合作展示了GDDR6X的高度实用性,通过内存改变了人工智能版图。”

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搭载GDDR6X自主创新技术,芯动首个4K级高性能GPU“风华1号”实现了图形GPU的性能突破,大幅提升现有图形GPU能力与用户体验,并成功应用于桌面和服务器领域。从DDR5/4/3到LPDDR5X/5/4以及GDDR6X/6,芯动科技也成为了唯一实现对DDR系列高带宽技术全覆盖的IP厂商,为全球广泛的高性能芯片公司提供重要技术支持,赋能全球合作伙伴产品成功。

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提供超丰富半导体和电子元器件™的业界知名新品引入 (NPI) 分销商贸泽电子 (Mouser Electronics) 宣布第八次荣获TE Connectivity (TE) 颁发的年度全球卓越服务分销商奖。TE是连接器与传感器领域的全球知名企业,此项大奖肯定了贸泽2021年在销售额增长率、市场份额增长率、客户增长率以及商业计划绩效方面的出色表现。

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贸泽电子亚太区市场及商务拓展副总裁田吉平女士表示:“我谨代表贸泽全体员工,感谢TE对我们全球团队出色工作的认可。八度荣获这项大奖,对贸泽而言是一种无上荣耀。TE是业界知名企业,也是我们非常重要的业务合作伙伴,我们非常荣幸能与TE携手并进,共铸辉煌。”

TE Connectivity全球客户经理Tammy Stine表示:“我非常高兴能够第八次为贸泽团队颁发这一年度分销商大奖。贸泽与TE始终以卓有成效的方式开展合作,这种牢不可破的业务伙伴关系,在2021年双方不断面对各种挑战的背景下尤为难能可贵。贸泽助力我们实现了出色的销售额和客户增长率,我们对此无比感激。”

此前,贸泽曾于2013年至2017年以及2019年和2020年摘得TE年度全球卓越服务分销商大奖。此外,贸泽于2018年分别荣获了TE的APAC、日本和EMEA客户开发奖,以及美洲应用工具业务部门和数据与设备业务部门年度分销商奖。

贸泽库存有适用于各种行业和应用的TE产品,包括汽车、工业、恶劣环境、数据通信、消费电子以及航空航天与国防等行业。如需进一步了解贸泽电子分销的TE新品,请访问https://www.mouser.cn/manufacturer/TE-Connectivity/

作为全球授权分销商,贸泽电子库存有极其丰富的半导体和电子元器件并支持随时发货™。贸泽旨在为客户供应全面认证的原厂产品,并提供全方位的制造商可追溯性。为帮助客户加速设计,贸泽网站提供了丰富的技术资源库,包括技术资源中心、产品数据手册、供应商特定参考设计、应用笔记、技术设计信息、设计工具以及其他有用的信息。

工程师还可以一键订阅免费的贸泽电子报,及时了解业界新品动态和资讯。在订阅贸泽的电子报时,我们可以根据您不断变化的具体项目需求来提供相关的新闻报道和参考信息。贸泽充分尊重用户的权利,让您能自由掌控想要接收的内容。欢迎登陆https://sub.info.mouser.com/subscriber-sc注册,及时掌握新兴技术、行业趋势及更多资讯。

关于贸泽电子 (Mouser Electronics)

贸泽电子隶属于伯克希尔哈撒韦集团 (Berkshire Hathaway) 公司旗下,是一家授权电子元器件分销商,专门致力于向设计工程师和采购人员提供各产品线制造商的新产品。作为一家全球分销商,我们的网站mouser.cn能够提供多语言和多货币交易支持,分销超过1200家品牌制造商的680多万种产品。我们通过遍布全球的27个客户支持中心,为客户提供无时差的本地化贴心服务,并支持使用当地货币结算。我们从占地9.3万平方米的全球配送中心,将产品运送至全球223个国家/地区、超过65万个顾客的手中。更多信息,敬请访问:
https://www.mouser.cn/

关于TE Connectivity

TE Connectivity(以下简称“TE”)总部位于瑞士,是全球行业技术企业,致力于创造一个更安全、可持续、高效和互连的未来。TE广泛的连接和传感解决方案经受严苛环境的验证,持续推动着交通、工业应用、医疗技术、能源、数据通信和家居的发展。TE在全球拥有逾85,000名员工,其中8,000多名为工程师,合作的客户遍及全球近140个国家。TE相信“无限连动,尽在其中”。更多信息,请访问www.te.com.cn或关注TE官方微信“泰科电子 TE Connectivity”。

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Microchip Technology Inc.

8位单片机产品部

Robert Perkel

摘要:处理特定任务的单片机可减轻主单片机或微处理器的任务和工作负荷,从而有助于简化各种应用的设计流程。

如今,运行实时操作系统(RTOS)的大型32位单片机(MCU)和微处理器(MPU)日益普及。不过,如果使用一个大型单片机处理复杂的应用,可能会在执行小型后台处理任务时遇到CPU资源方面的问题,这些任务虽然并不复杂,但十分耗时。8位和16位MCU等小型器件可用于减轻32位器件的工作负荷。

试想一下这样一个示例:将一个32位MCU用于控制汽车的非安全功能,如娱乐系统、环境照明和空调。此32位器件必须对其资源进行分配,以便处理与这些功能相关的所有任务。这样的任务还包括测量驾驶室内多个点的温度、打开/关闭空调系统、更新图形显示、处理用户输入、调整照明条件和播放音乐。即使对于大型32位器件,这些工作量也过于繁重。

但是,如果32位器件将部分任务负荷转移给几乎不需要监控的子处理器,每个子处理器仅负责处理其中的1或2个任务,那么这些任务会更易于管理。这可以释放主处理器上的CPU资源,从而降低软件的复杂性,同时提高性能并缩短执行时间。

这种解决方案与单片机中的外设有异曲同工之妙。外设是专用硬件的小型模块,可以添加新功能(例如运算放大器或模数转换器),也可以减少执行给定功能时CPU必须承担的工作量。在某些情况下,初始化后,外设可独立于CPU运行。

为了说明外设的优势,我们以产生脉宽调制(PWM)信号为例。要在没有专用外设的情况下产生PWM,只需将I/O线设为高电平,等待一定数量的周期后,将其设为低电平,再等待一段时间,然后重复操作。这会占用大量CPU周期,并且对于某些功能(如RTOS)来说,难以可靠地执行。相比之下,PWM外设允许CPU在执行其他任务的同时设置所需的波形参数。

本文中介绍的第一个示例说明了减轻CPU密集型任务负荷的优势。在该案例中,使用了一个8位MCU来创建I/O扩展器。I/O扩展器并不复杂;然而,由于需要频繁处理中断,因此它们会占用大量的CPU时间。通过使用专用MCU来完成这项任务,大型32位器件可以减少I/O使用和需要处理的中断次数。此外,I/O扩展器的功能集可在软件中设置,因此支持针对应用进行定制和调整。 

本文中的第二个示例以创建独立于CPU运行的电压频率(V/F)转换器为例,展示了独立于内核的外设的性能。在这个示例中,CPU的唯一功能是初始化外设并将调试打印消息发送到UART。在大型系统中,当V/F在后台运行时,CPU可以执行另一个简单的任务。

I/O扩展器

使用8位MCU创建I/O扩展器的最大好处是提高灵活性。I/O扩展器ASIC的功能集已嵌入到器件中,而MCU可基于其执行的软件定义其行为。这种灵活性使基于MCU的版本能够满足最终应用的需求。

实现高级I/O扩展器

在器件内部,高级I/O扩展器在基于查找表的结构上运行。在读取或写入之前,会发送一个虚拟地址。该地址与单片机上的寄存器无关——仅特定于查找表。这意味着,可以透明地添加不在单片机硬件寄存器中的功能。此外,还可以针对特定用途,轻松地重新排列表格中的条目。这种结构的另一个优势是,能够向查找表添加权限。例如,要创建一个只读寄存器,只需省略查找表的写条目即可。

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高级I/O扩展器的查找表

这种较为复杂的结构也适用于非标准功能。“MEM OP”功能允许MCU将其当前的通用输入和输出(GPIO)配置保存或加载到存储器中。

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器件中的存储器存储

MEM OP也可以将GPIO配置重置为编译时设置的参数。

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注:并非所有字段均可用于所有操作

MEM OP的功能

此外,也可以选择将单片机设置为在上电时加载保存的设置。如果已使能,单片机会尝试加载配置0中的设置。如果配置执行校验和验证失败,则MCU将恢复为编译时常数。如果不需要,可以在软件中禁用此功能。

该解决方案的要点

基于MCU的解决方案的优势在于出色的灵活性。与市场上的ASIC不同,我们可以为MCU配置特定于应用场景的非标准功能。此应用程序针对通用PIC16F15244系列MCU开发。

如需深入了解该实现或想要试用该示例,请参见源资源库中的README文件。此外,还提供带有Arduino的高级I/O扩展器的演示。

源代码、文档和演示:https://github.com/microchip-pic-avr-examples/pic16f15244-family-advanced-i2c-io-expander

电压频率(V/F)转换器

通过降低物料清单(BOM)成本,进而减小设计面积,电压频率转换器可改进传统的模拟解决方案。市场上的许多V/F转换器需要配备外部电阻和电容才能运行,而单片机只需使用通用去耦和上拉组件(所有MCU的必备组件)即可运行。

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TC9400/TC9401/TC9402 10 Hz至100 kHz V/F转换器的应用原理图

MCU不使用模拟技术进行数字化,而是使用独立于内核的外设和功能的组合。MCU使用内部带计算功能的模数转换器(ADCC)测量输入信号,然后对时钟信号进行分频,以创建可变频率输出。在该示例中,外设已设置为在初始化后独立于CPU运行。这意味着,CPU可以用于最终应用中的其他任务。

对于基于MCU的方案,其挑战在于性能不如模拟解决方案。输出的分辨率本身受到ADCC的限制。表面上看,ADCC为12位,但它会以配置为过采样的14位分辨率运行,具体取决于程序的配置方式。同样,用于合成输出频率的片内数控振荡器(NCO)具有有限的分辨率,并且其输出中可能存在抖动,具体取决于ADC测得的值。

基于MCU的解决方案可以分为三个不同的外设模块——模拟采样模块、输出振荡器模块和占空比发生器。

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解决方案框图

模拟采样模块

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模拟采样模块实现

模拟采样模块负责执行模数转换。为了在器件的频率限制下实现100 kHz的输出,已将ADCC配置为过采样,然后通过平均值处理获得14位结果。

这种过采样配置有一个缺点,即向结果中增加额外的统计噪声,可采取计算过采样的平均值并增加滞后的方法来补偿噪声。要实现滞后,可使用ADCC的阈值中断功能。(为简单起见,将仅介绍有关此示例如何使用阈值中断功能的细节。)

在ADCC完成过采样的平均值计算后,将得出的值与外设中的设定值寄存器进行比较。如果两者之差大于或小于设定阈值,则触发中断。CPU可屏蔽此中断且不受影响,然而,此中断会触发直接存储器访问(DMA),将经过平均值处理的过采样结果复制到ADCC的设定值寄存器,从而产生滞后。如果未超过阈值,则不会发生DMA复制,从而不会触发输出振荡器模块的DMA更新。

输出振荡器模块

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输出振荡器模块的结构

该解决方案的输出振荡器模块负责以所需输出频率产生时钟信号。该输出信号在内部连接到占空比发生器,该元件将输出频率减半,但会产生50%的占空比输出。因此,输出振荡器模块以输出频率的两倍运行。

输出振荡器模块的核心是数控振荡器(NCO)。NCO外设的工作原理是在输入时钟的上升沿向累加器添加增量值,然后根据累加器溢出导出外设的输出。(有关NCO的完整说明,请参见数据手册。)

在该示例中,已将NCO2设置为在内部创建所需的输入时钟频率,以通过14位输入获得100 kHz输出。之所以使用14位结果,是因为ADCC本身的12位结果不足以在没有外部时钟源的情况下产生100 kHz输出。

ADC结果

NCO1输出(翻倍)

输出频率

0x0000

0 Hz

0 Hz

0x0001

12.2 Hz

6.1 Hz

0x0100

3.1 kHz

1.6 kHz

0x1000

50 kHz

25 kHz

0x3FFF

200 kHz

100 kHz

100 kHz V/F转换器的理想输出(看门狗已关闭)

如果改变NCO2的输出频率或使用备用源,则输出频率将调整为不同的输出范围。例如,如果NCO2的频率降低到1.28 MHz,则输出最大为10 kHz。 

ADC结果

NCO1输出频率(翻倍)

输出频率

0x0000

0 Hz

0 Hz

0x0001

1.2 Hz

0.6 Hz

0x0100

312.5 Hz

156.3 Hz

0x1000

5 kHz

2.5 kHz

0x3FFF

20 kHz

10 kHz

10 kHz V/F转换器的理想输出(看门狗已关闭)

占空比发生器

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占空比发生器框图

该解决方案的占空比发生器模块负责创建50%的占空比输出。这是一个可选功能——可以直接使用NCO的输出,但这样做会增加占空比的变化幅度。

该生成器使用一个可配置逻辑单元(CLC)实现。CLC是可配置逻辑的小型模块,类似于现场可编程门阵列(FPGA)的一个单元。CLC可用作离散逻辑门(例如AND-OR或OR-XOR),也可以配置为锁存器或触发器。在该解决方案中,CLC实现为带复位功能的J-K触发器。J和K保持在逻辑高电平。输出振荡器模块用作触发器的时钟。每个输入时钟脉冲均会导致输出翻转,从而产生50%的占空比。注意:输出振荡器模块的频率抖动将对占空比产生影响。

Timer 6用作不稳定的“看门狗”定时器。如果输出没有产生边沿(上升沿或下降沿),则定时器将溢出,并将产生的时钟脉冲发送到CLC,这可以控制输出频率范围的下限。输出翻转到定时器频率的一半(输出为6 Hz),而不是达到直流。

该解决方案的要点

该示例表明,要使用硬件外设创建独立于内核的功能,通常必须使用外部集成电路。这种配置的一个最大优势在于,外设操作可在软件中设置,这样便可轻松地根据最终应用调整示例。由于使用了大量外设,因此选择PIC18-Q43系列MCU来实现该示例。 

有关该示例的更多信息,请参见示例资源库中的README文档。此外,示例资源库还包含频率电压转换器的实现,可与电压频率转换器在同一个器件上实现。

单击以下链接获取源代码和文档:https://github.com/microchip-pic-avr-examples/pic18f57q43-v-to-f-mplab-mcc

总结

尽管高性能单片机和微处理器都有一席之地,但在执行小型专门任务时,8位和16MCU的作用不容小觑。这类任务并不一定十分复杂,但可能十分耗时,或者是时间关键型任务。任务负荷减轻后,32位器件可拥有更简单的实现,从而提高可靠性、减少存储器占用率并降低功耗。

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恩智浦i.MX RT1180跨界MCU可以实现多协议工业物联网通信,同时为实时以太网和工业4.0系统提供支持

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恩智浦半导体(NXP Semiconductors N.V.,纳斯达克股票代码:NXPI宣布推出新型i.MX RT1180跨界MCU,作为系列首款集成千兆(Gbps)时间敏感网络(TSN)交换机的微控制器,能够同时实现时间敏感型和工业实时通信,并支持多种通信协议,弥合了现有工业系统和工业4.0系统之间的沟通间隙。这款跨界MCU还带有EdgeLock®安全锁区,它是一种预先配置的自管理式自主片上安全子系统,为工业物联网应用实现可靠的系统级安全智能降低复杂性。

产品重要性

工业环境逐渐向工业4.0发展,网络协议的组合变得越发复杂,时间敏感型通信和实时通信之间难以实现无缝的工业连接。i.MX RT1180提供了实现无缝连接所需的多协议连接能力,可在工厂所有边缘设备间推动实现统一、安全的工业物联网通信环境。集成的EdgeLock安全锁区可以为复杂的网络系统提供安全启动、验证调试、生命周期安全管理、高级密钥管理和篡改监控功能,从而满足对信任根的需求。

更多详情

i.MX RT1180提供多种封装选项,最小封装为10x10mm BGA,以超小尺寸满足实时工业网络所需功能,更轻松地将TSN和工业网络相关功能集成到更广泛的工业应用中,包括I/O管理、电机控制、紧凑型运动控制或网关应用。除了单独作为集成解决方案外,i.MX RT1180还可用作网络系统中的辅助芯片,通过可扩展连接能力为主机处理器提供所需的所有工业网络连接,无需板载PHY即可实现与主机的无缝千兆直接通信,从而可节省额外的功耗和成本。此外,汽车连接应用越来越依赖以太网TSN的支持以实现高带宽和传输实时控制数据,i.MX RT1180同样能够在这方面一展身手。在汽车领域,i.MX RT1180可用作不同的汽车ECU之间的智能开关。

恩智浦资半导体工业边缘处理事业部副总裁兼总经理Jeff Steinheider表示:工业和汽车行业的客户希望能够提供越来越先进的网络功能,因此要求解决方案不仅具备处理能力,还能管理时间敏感型网络流量。i.MX RT1180提供了集成交换机和EdgeLock安全锁区的一体化解决方案,能够同时满足汽车和工业物联网应用的需求,处理时间敏感型流量和非时间关键型流量,从而帮助客户实现具有先进实时通信功能的安全自动化系统。”

i.MX RT1180作为一款高性能跨界MCU,可在-40°C125°C的扩展工业级温度范围内工作,采用双核架构,集成800 MHz Arm®Cortex®-M7Cortex-M33内核,可实现设计灵活性。该器件的集成PMIC(电源管理集成电路),专为实现高能效而设计,适合设计功耗为250mW及以上的应用场景,有助于让许多工业应用实现出色的能效,同时还可降低电路板的复杂性和成本。i.MX RT1180配备多达5个千兆网口,并支持最新的TSN标准,以及多种工业实时网络协议,包括EtherCATProfinetEthernet/IPCC-Link IEHSR等。i.MX RT1180还可帮助OEM厂商轻松地使设备达到ISA/IEC 62443-4-1-4-2标准。

更多信息,请访问NXP.com.cn/iMXRT1180

关于恩智浦半导体

恩智浦半导体(纳斯达克代码:NXPI)致力于通过创新为人们更智慧、安全和可持续的生活保驾护航。作为全球领先的嵌入式应用安全连接解决方案提供商,恩智浦不断寻求汽车、工业物联网、移动设备和通信基础设施市场的突破。恩智浦拥有超过60年的专业技术及经验,在全球30多个国家设有业务机构,员工达31,000人,2021年全年营业收入110.6亿美元。更多信息,请访问www.nxp.com

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移动应用、基础设施与航空航天、国防应用中 RF 解决方案的领先供应商 Qorvo®(纳斯达克代码:QRVO)今日宣布推出新一代1200V碳化硅(SiC)场效应晶体管(FET)系列,这些产品在导通电阻方面具备业界出众的性能表征。新的UF4C/SC系列1200V第四代SiC FET非常适合主流的800V总线结构,这种结构常见于电动车车载充电器、工业电池充电器、工业电源、直流太阳能逆变器、焊机、不间断电源和感应加热应用。

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UnitedSiC(即Qorvo)功率器件总工程师Anup Bhalla称:“性能较高的第四代产品扩充了我们的1200V产品系列,让我们能更好地服务于将总线设计电压提高到800V的工程师。在电动车中,这种电压升高不可避免,而这些新器件有四个不同RDS(on)等级,有助于设计师们为每个设计选择最适合的SiC产品。”

新UF4C/SC系列的亮点就在于下表中出色的SiC FET性能表征:

品质因数

RDS(on) • A

 1.35 mOhm-cm2

RDS(on) • Eoss

 0.78 Ohm-uJ

RDS(on) • Coss,tr

4.5 Ohm-pF

RDS(on) • Qg

0.9 Ohm-nC

所有RDS(on)产品(23、30、53和70毫欧)都采用行业标准4引脚开尔文源极TO-247封装,在较高的性能等级下提供更清洁的开关。53和70毫欧器件还采用TO-247 3引脚封装。该系列零件在控制得当的热性能基础上实现了出色的可靠性,这种热性能是先进的银烧结晶粒连接方式和先进的晶圆减薄工艺带来的结果。

FET-Jet CalculatorTM是一种免费的在线设计工具,包含了所有的1200V SiC FET,可以立即评估各种交直流和隔离/非隔离直流转换器拓扑中所用器件的能效、组件损耗和结温上升。它可以在用户指定的散热条件下比较单个器件和并联的器件,从而得到最优解决方案。

新1200V第四代SiC FET的定价(1000件起,FOB USA)从$5.71(UF4C120070K3S)到$14.14(UF4SC120023K4S)不等。所有器件都由授权经销商销售。

Qorvo的碳化硅和功率管理产品可以为多种工业、商业和消费品应用提供充电、供电和控制功能。

关于 Qorvo

Qorvo(纳斯达克代码:QRVO)长期坚持提供创新的射频解决方案以实现更加美好的互联世界。我们结合产品和领先的技术优势、 以系统级专业知识和全球性的制造规模,快速解决客户最复杂的技术难题。Qorvo 服务于全球市场,包括先进的无线设备、 有线和无线网络和防空雷达及通信系统。我们在这些高速发展和增长的领域持续保持着领先优势。我们还利用我们独特的竞争优势,以推进 5 G 网络、 云计算、 物联网和其他新兴的应用市场以实现人物、 地点和事物的全球互联。访问 www.qorvo.com 了解 Qorvo如何创造美好的互联世界。

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据TrendForce集邦咨询研究显示,在价格反应较为敏感的NAND Flash wafer,由于零售端需求自3月以来表现疲弱,加上其他终端产品出货展望越趋保守,导致供应商采降价求售的动机升高,预期NAND Flash wafer价格可能自5月起开始走跌,NAND Flash下半年逐步转向供过于求,第三季NAND Flash wafer价格跌幅将可能来到5~10%。

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TrendForce集邦咨询同时表示,由于原本预期铠侠(Kioxia)污染事件恐将造成第二至第三季市况转为吃紧,但在高通胀及俄乌冲突的冲击下,市场对于下半年传统旺季消费性产品需求看法转趋保守,第三季client SSD、eMMC与UFS价格将从原先有可能上涨的预期,转为与第二季持平。

enterprise SSD方面,由于数据中心需求表现仍然强劲,故尚未观察到需求大幅修正的状况,惟因受到NAND Flash整体市况逐渐转为供过于求,第三季价格仅会微幅上涨约0~5%。

需求走弱、扩产不减,下半年NAND Flash恐面临供过于求

从需求面来看,受俄乌冲突、高通胀、疫情等影响,导致整体消费性电子需求欲振乏力。其中,Chromebook在全球进入2022年后需求快速走弱,疫情所带来的需求红利退场;常规笔电方面,商用机种与消费型机种也呈现两种情形,商用笔电需求受惠于各国重返办公室则有所支撑,消费笔电则反之,故今年整体笔电需求较2021年将仍呈现衰退。智能手机方面,也因疫情受到压抑,导致全年全球智能手机生产量持续下修。

在供给方面,三星(Samsung)着眼未来enterprise SSD领域大幅成长,仍持续维持原有的产能扩张计划,尤其在去年底西安封控管理后,NAND产线生产一度受阻,为了未来工厂营运的稳定性,位于韩国的P2L产能持续增加;长江存储(YMTC)也将于下半年增加投片规划,同时也加速武汉二厂的投产。

因此,TrendForce集邦咨询表示,在今年整体需求持续薄弱,但部分厂商维持扩产的格局下,下半年NAND Flash市场将面临供过于求的状况,各类产品如前述所提,第三季价格将出现持平或涨幅收敛的情形。(文:TrendForce集邦咨询

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新器件缩小封装尺寸60%,增强性能并减少损

领先于智能电源和智能感知技术的安森美(onsemi,美国纳斯达克股票代号:ON),在PCIM Europe展会发布全球首款To-Leadless (TOLL) 封装的碳化硅 (SiC) MOSFET。该晶体管满足了对适合高功率密度设计的高性能开关器件迅速增长的需求。直到最近,SiC器件一直采用明显需要更大空间的D2PAK 7引脚封装。

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TOLL 封装的尺寸仅为 9.90 mm x 11.68 mm,比 D2PAK 封装的PCB 面积节省30%。而且,它的外形只有 2.30 mm,比 D2PAK 封装的体积小 60%。

除了更小尺寸之外,TOLL 封装还提供比 D2PAK 7 引脚更好的热性能和更低的封装电感 (2 nH)。 其开尔文源极(Kelvin source)配置可确保更低的门极噪声和开关损耗 包括与没有Kelvin配置的器件相比,导通损耗 (EON) 减少60%,确保在具有挑战性的电源设计中能显著提高能效和功率密度,以及改善电磁干扰(EMI) 和更容易进行PCB 设计。

安森美先进电源分部高级副总裁兼总经理 Asif Jakwani 说:“能在小空间内提供高度可靠的电源设计正成为许多领域的竞争优势,包括工业、高性能电源和服务器应用。将我们同类最佳的 SiC MOSFET 封装在TOLL 封装中,不仅减小空间,还在诸多方面增强性能,如 EMI和降低损耗等,为市场提供高度可靠和坚固的高性能开关器件,将帮助电源设计人员解决对其严格的电源设计挑战。”

SiC 器件比硅前辈具有明显的优势,包括增强高频能效、更低的EMI、能在更高温度下工作和更可靠。 安森美是唯一具有垂直集成能力的SiC方案供应商,包括 SiC 晶球生长、衬底、外延、晶圆制造、同类最佳的集成模块和分立封装解决方案。

NTBL045N065SC1是首款采用 TOLL 封装的 SiC MOSFET,适用于要求严苛的应用,包括开关电源 (SMPS)、服务器和电信电源、太阳能逆变器、不间断电源 (UPS) 和储能。 该器件适用于需要满足最具挑战性的能效标准的设计,包括 ErP 和 80 PLUS Titanium能效标准。

NTBL045N065SC1 的 VDSS额定值为 650 V,典型 RDS(on) 仅为 33 mΩ,最大电耗(ID) 为 73 A。基于宽禁带(WBG) SiC 技术,该器件的最高工作温度为 175°C ,并拥有超低门极电荷 (QG(tot) = 105 nC),能显著降低开关损耗。 此外,该TOLL 封装是保证湿度敏感度等级1 (MSL1) ,以确保减少批量生产中的故障率。

此外,安森美还提供车规级器件,包括 TO-247 3 引脚、4 引脚和 D2PAK 7 引脚封装。

关于安森美(onsemi)

安森美onsemi, 纳斯达克股票代号:ON)正推动颠覆性创新,帮助建设更美好的未来。公司专注于汽车和工业终端市场,正加速推动大趋势的变革,包括汽车功能电子化和安全、可持续能源网、工业自动化以及5G和云基础设施等。安森美以高度差异化的创新产品组合,创造智能电源和感知技术,解决世界上最复杂的挑战,并引领创建一个更安全、更清洁、更智能的世界。了解更多请访问:http://www.onsemi.cn

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