傳感器本質(zhì)上是模擬的，它們通過使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 塊進(jìn)行數(shù)字化處理。在最近的IP SoC活動中，國外科技媒體semiwiki有機會了解到Alphacore首席運營官Ken Potts關(guān)于他們的 ADC 半導(dǎo)體 IP 的演講。Alphacore 于 2012 年成立，是總部位于亞利桑那州的全球組織，主要為 AMS、射頻、成像和抗輻射電子產(chǎn)品提供標(biāo)準(zhǔn)和定制 IP。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器可以在任何 IC 工藝節(jié)點中設(shè)計，但是 FD-SOI 技術(shù)提供最低的功率，同時可以承受輻射效應(yīng)。與體 CMOS 工藝相比，28 納米 FD-SOI 芯片的功耗將降低 70%。

射頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器需要同時具有高帶寬和低功耗，以適應(yīng)相控陣架構(gòu)、直接射頻采樣、波束成形和 5G 無線電等應(yīng)用。

Alphacore 采用 GlobalFoundries 的 22nm FD-SOI 工藝設(shè)計了一款名為 A11B5G 的混合 ADC，采樣率為 5GS/s，分辨率為 11 位，電源電壓為 800mV，功率僅為 50mW。該 ADC 的一個有用特性是集成自動校準(zhǔn)，因為它消除了交錯雜散。

校準(zhǔn)前輸出頻譜

校準(zhǔn)后去除雜散

另一個功耗更低的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是 A10B3G，采樣率為 3GS/s，100MS/s 時有效位數(shù) (ENOB) 為 8.6，功耗僅為 13mW，采用 GlobalFoundries 的 22nm FD-SOI 工藝制造。

A10B3G ADC

Ken 展示的第一款低功耗數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) 是 D6B5G，它的功耗僅為 16mW，具有 5.4 ENOB、6 位輸入并以 5GS/s 的速度運行。

鎖相環(huán)(PLL) 電路可用于解調(diào)信號、在 SoC 內(nèi)部分配時鐘信號、創(chuàng)建新的時鐘頻率倍數(shù)或從通信通道恢復(fù)信號。PLL5G 是一種極低抖動 <150fs 的設(shè)計，于 2023 年 1 月在 22FDx 節(jié)點中流片。

對于串行通信，使用了 SerDes 電路，Alphacore 有一個基于 22FDx 的設(shè)計于 2023 年 1 月流片，稱為 SD16G，支持從 1Gb/s 到 16Gb/s 的數(shù)據(jù)速率，使用 8 或 16 位進(jìn)行序列化/去中心化-序列化寬度。支持所有流行的協(xié)議：PCIe、JESD204、SATA、SRIO、SG-MII、USR/XSR。

四個代工節(jié)點共享了 ADC、DAC、PLL 和 SerDes 的路線圖：TSMC 28HPC+、TSMC 12FFCP、Intel16、GF 22FDx。因此，2023 年對于經(jīng)過硅驗證的 IP 來說是非常繁忙的一年。

Alphacore是設(shè)計抗輻射電路的專家，特別關(guān)注總電離劑量 (TID) 和單粒子效應(yīng) (SEE) 等效應(yīng)。他們現(xiàn)在在 GF 22FDx 中有抗輻射 ADC 和 DAC，然后計劃在 Q2'23 中使用 Intel16，在 Q3'23 中使用 GF 22FDx，在 Q4'23 中使用 SkyWater RH90。

另外三個抗輻射設(shè)計示例是電源管理 IC (PMIC)、2 色像素內(nèi) ADC 和具有 120 FPS 高幀速率的成像器/相機。

總結(jié)

低功率和抗輻射應(yīng)用是一個利基市場，需要專業(yè)知識。Alphacore 在提供不斷增長的 ADC、DAC、PLL、SerDes、PMIC 和成像器系列方面有著良好的記錄。2023 年的流片時間表看起來很滿，這意味著您將獲得更多經(jīng)過硅驗證的 IP，可用于您在 5G、太空通信、汽車甚至量子計算領(lǐng)域的設(shè)計。

原文

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