Globalpress電子峰會(huì)專輯：低功耗成為主導(dǎo)

21IC記者應(yīng)邀了參加了4月下旬在美國(guó)加州Santa Cruz召開的2010 Globalpress電子峰會(huì)，“Globalpress電子峰會(huì)專輯”將與大家分享我們?cè)诖舜畏鍟?huì)上了解到的行業(yè)動(dòng)態(tài)、最新趨勢(shì)和解決方案。

為期一周的2010 Globalpress電子峰會(huì)上，低功耗成為主導(dǎo)。不論是我們熟悉的美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體，還是歷史不長(zhǎng)的Silego公司，絕大多數(shù)與會(huì)廠商都對(duì)低功耗產(chǎn)品和設(shè)計(jì)表現(xiàn)出了極大的熱情。

Silego公司成立于2001年，曾在德勤的“硅谷高科技高成長(zhǎng)50強(qiáng)”評(píng)選中獲得“明日之星”獎(jiǎng)項(xiàng)，這一獎(jiǎng)項(xiàng)授予快速成長(zhǎng)的初創(chuàng)公司。該公司現(xiàn)已成為全球最大的筆記本電腦和上網(wǎng)本時(shí)鐘方案提供商，他們的愿景是為打造“綠色世界”提供高能效的混合信號(hào)IC。在本次峰會(huì)上發(fā)布的3款新產(chǎn)品將把Silego從其起家的筆記本電腦市場(chǎng)帶入通用產(chǎn)品市場(chǎng)，它們分別是GreenPAK和GreenSAK混合信號(hào)FPGA、N溝道MOSFET驅(qū)動(dòng)器GreenFET，以及DDR3寄存器IC GreenDDR3。

Silego Green（綠色）產(chǎn)品系列的目標(biāo)是全面降低系統(tǒng)的成本、尺寸和功耗。該系列2009年的出貨量為1300萬(wàn)，約占總量的15%。而2010年這一產(chǎn)品系列將不斷擴(kuò)充，出貨量預(yù)計(jì)可達(dá)1億2千萬(wàn)，占總出貨量的比例將提高到56%。

圖：Silego Green（綠色）產(chǎn)品系列將不斷擴(kuò)充

高能效的嵌入式設(shè)計(jì)不僅能夠使消費(fèi)者節(jié)省電費(fèi)開支，同時(shí)還能降低電網(wǎng)的負(fù)荷，減少購(gòu)買電子產(chǎn)品后的擁有成本，特別是電池供電的設(shè)備，延長(zhǎng)電池的使用壽命也意味著減少?gòu)U電池對(duì)環(huán)境造成的污染。Silicon Laboratories公司副總裁Mark Thompson表示，當(dāng)前的嵌入式設(shè)計(jì)需要納安（nA）級(jí)功耗。

針對(duì)便攜式設(shè)計(jì)和其他強(qiáng)調(diào)省電的嵌入式系統(tǒng)，如智能儀表、RFID標(biāo)簽和個(gè)人醫(yī)療設(shè)備等，Silicon Laboratories在2009年推出了超低功耗MCU系列C8051F91x/0x。該器件提供極低的工作模式電流（160μA/MHz），可大幅節(jié)省系統(tǒng)工作時(shí)的電力。在睡眠模式中，不論是有實(shí)時(shí)時(shí)鐘和低壓檢測(cè)電路（300nA）工作，還是沒有實(shí)時(shí)時(shí)鐘和低壓檢測(cè)電路（10nA）工作的情況下，均能保持RAM全部?jī)?nèi)容。

圖：超低功耗MCU系列C8051F91x/0x

如何滿足對(duì)帶寬越來(lái)越高的需求？Altera公司高級(jí)市場(chǎng)副總裁Danny Biran認(rèn)為，更高的處理能力才能滿足這一需求，不過(guò)，現(xiàn)在功耗已經(jīng)成為比價(jià)格和性能都更為重要的指標(biāo)，我們需要關(guān)注的要比摩爾定律更多，要能夠提供不以犧牲低功耗為代價(jià)的高性能解決方案。以視頻處理為例，如果從標(biāo)清提高到4K*2K超高清方案，DSP的性能就要從每幀0.4M像素提高25倍，達(dá)到每幀10M像素，處理器精度要從9位×9位提高到18位×18位。這時(shí)，采用可變精度的DSP方案就能夠比傳統(tǒng)固定精度的方案節(jié)省高達(dá)2/3的資源。

圖：將標(biāo)清提高到4K*2K超高清，DSP的性能就要從每幀0.4M像素提高25倍

Altera開發(fā)的精度可調(diào)DSP模塊是Stratix V FPGA體系結(jié)構(gòu)的一部分，在編譯時(shí)可以采用18位模式或者高精度模式來(lái)配置每一模塊。 在一個(gè)精度可調(diào)的DSP模塊中，Stratix V FPGA能夠在每一模塊基礎(chǔ)上支持從9位×9位到單精度浮點(diǎn)的各種精度范圍。這樣，可以不受FPGA體系結(jié)構(gòu)的限制，在每一級(jí)DSP數(shù)據(jù)通路上使用最佳精度。這種精度可調(diào)的特性不僅能帶來(lái)更好的系統(tǒng)性能，還能實(shí)現(xiàn)更低的功耗。

高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)中心的互連密度持續(xù)增加，在高數(shù)據(jù)速率時(shí)線纜就會(huì)發(fā)生信號(hào)被極度衰減產(chǎn)生嚴(yán)重形變，以至于系統(tǒng)根本無(wú)法可靠將其還原等棘手的難題。

Intersil于2009年收購(gòu)的Quellan公司就致力于為數(shù)據(jù)中心提供高性能有源線纜互連方案，他們推出的Q:Active芯片能夠在延長(zhǎng)傳輸距離、提升傳輸速率的同時(shí)有效降低功耗。該芯片能夠被整合到線纜總成的每一端，通過(guò)放大信號(hào)并降低噪聲，顯著縮小了線纜規(guī)格并延長(zhǎng)了傳輸距離，采用該技術(shù)后，能傳輸?shù)木嚯x達(dá)到原線纜的3倍。

圖：Q:Active通過(guò)放大信號(hào)并降低噪聲有效改善了信號(hào)質(zhì)量

晶圓廠也是實(shí)現(xiàn)綠色產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。據(jù)三星半導(dǎo)體晶圓代工副總裁Ana Hunter介紹，采用低功耗晶圓加工工藝，在32nm/28nm的產(chǎn)品中動(dòng)態(tài)功耗和漏電流都將有相當(dāng)程度的降低，從而實(shí)現(xiàn)總體的更低功耗。在制造過(guò)程中，三星遵循了4R原則，即降低（Reduce）、重用（Reuse）、循環(huán)（Recycle）和節(jié)制（Refrain）。到2013年為止，三星還將投入43億美元用于綠色技術(shù)的研發(fā)、綠色設(shè)備的采用和綠色產(chǎn)品的開發(fā)，并實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體和LCD產(chǎn)品線的排放再降低50%。

Gartner最新研究表明，由于受限于有害物質(zhì)使用的政策指導(dǎo)，實(shí)施無(wú)鉛焊接技術(shù)已耗費(fèi)超過(guò)350億美元。登記、評(píng)估、許可與限制化學(xué)品議案也可能會(huì)花費(fèi)高達(dá)5至6億美元來(lái)實(shí)施。

隨著新材料、工藝和設(shè)備的研發(fā)，先進(jìn)的解決方案能夠在降低對(duì)環(huán)境影響同時(shí)提高能效并降低成本。中國(guó)企業(yè)要想走向國(guó)際市場(chǎng)，就要沖破綠色貿(mào)易壁壘，將綠色科技貫穿從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造等各個(gè)環(huán)節(jié)，此次峰會(huì)上與會(huì)廠商很多成功的經(jīng)驗(yàn)值得我們借鑒和學(xué)習(xí)。