近幾個(gè)月來,一些主要的半導(dǎo)體業(yè)者與IC代工廠陸續(xù)宣布微縮IC的電晶體尺寸至14納米(nm),從而為物聯(lián)網(wǎng)(IoT)系統(tǒng)單芯片(SoC)降低尺寸與成本的下一步鋪路。
然而,Objective Analysis半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分析師Tom Starnes表示,從發(fā)展時(shí)程上看來并沒有這么快。他指出,“目前所發(fā)布的消息大部份都與標(biāo)準(zhǔn)的微處理器架構(gòu)有關(guān),而與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的要求關(guān)系不大。”
“這些主要都是數(shù)位系統(tǒng),真的要微縮至這么小的幾何尺寸并不容易,密切掌握基于微控制器的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需求才能輕松地實(shí)現(xiàn)?!?/p>
基于MCU的SoC不僅僅是數(shù)位元件的組合,同時(shí)也包括了大量的類比功能、無線RF電路、快閃記憶體與靜態(tài)隨機(jī)存取記憶體(SRAM)——其中沒有一項(xiàng)能夠像數(shù)位電晶體一樣輕松地微縮或具有可預(yù)測(cè)性。
“最終將會(huì)針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)一個(gè)可行的MCU SoC市場(chǎng),它將能夠利用微縮至14nm~20nm或更小的制程節(jié)點(diǎn),但并不是現(xiàn)在,”Starnes表示。
芯科實(shí)驗(yàn)室(Silicon Labs)全球營(yíng)運(yùn)資深副總裁Sandeep Kumar對(duì)此表示認(rèn)同。他并指出,相對(duì)于全數(shù)位化的SoC,終端節(jié)點(diǎn)的物聯(lián)網(wǎng)SoC具有不同的要求與挑戰(zhàn)。
“無線連接性、整合型MPU、低功耗作業(yè)、低漏電SRAM與非揮發(fā)性記憶器(NVM)智財(cái)權(quán)(IP),種種因素都使得制程技術(shù)選擇更具關(guān)鍵?!盞umar還補(bǔ)充說:“這些物聯(lián)網(wǎng)SoC并不會(huì)采用與數(shù)位SoC普遍使用的相同方式來追逐摩爾定律(Moore’s law)?!?/p>
無線物聯(lián)網(wǎng)端點(diǎn)中的MCU SoC結(jié)合一系列的功能,包括非揮發(fā)性記憶體以及感測(cè)器、類比/混合訊號(hào)、窄頻寬頻RF等各種電路,以及天線、電池與電源管理等周邊設(shè)備功能
Kumar以Silicon Labs公司的經(jīng)驗(yàn)為例表示,該公司的設(shè)計(jì)瞄準(zhǔn)了消費(fèi)性穿戴式設(shè)備、家庭自動(dòng)化、智慧電表、智慧照明、健康與健身、工廠自動(dòng)化、運(yùn)輸、物流與農(nóng)業(yè)等市場(chǎng)的低功耗、低資料率無線連接應(yīng)用。為了支援這一類的設(shè)計(jì),Silicon Labs仍然采用90nm制程制造基于ARM的32位元無線SoC,Kumar表示,該公司并未看到短期內(nèi)有進(jìn)一步推動(dòng)制程節(jié)點(diǎn)進(jìn)展的迫切需要。
“針對(duì)無線連接的復(fù)雜、高能效射頻(RF)設(shè)計(jì),以及用于感測(cè)或連接低壓電流感測(cè)器的類比功能,都和物聯(lián)網(wǎng)SoC的數(shù)位性能一樣至關(guān)重要?!盞umar說:“這些SoC并非用于桌上型個(gè)人電腦(PC)、行動(dòng)PC、平板電腦或甚至手機(jī)等功耗要求像物聯(lián)網(wǎng)終端節(jié)點(diǎn)那么關(guān)鍵的應(yīng)用。
“物聯(lián)網(wǎng) SoC用于經(jīng)常以鈕扣電池運(yùn)作5-10年壽命的無線應(yīng)用。在這項(xiàng)技術(shù)節(jié)點(diǎn)中選用的低漏電SRAM與高耐受性NVM IP,使其于設(shè)計(jì)這些SoC產(chǎn)品時(shí)難以遵循追蹤摩爾定律的最小制程。”