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物联网时代 模拟和数字世界沟通需求上升

导读: 模拟和数字电路集成在一起总是显得格格不入,而且这种状况随着SoC使用更小的特征尺寸而愈加凸显。 虽然数字晶体管可以继续扩展到远低于28nm,但现在有关于数字路线图能持续多远的争论一直存在。而模拟技术正在按照自己的节奏发展。然而,在许多情况下,它根本没有前进。

随着越来越多的传感器和致动器被添加到电子设备中,在模拟和数字电路之间来回无缝地移动数据之压力日益增长。

模拟和数字电路集成在一起总是显得格格不入,而且这种状况随着SoC使用更小的特征尺寸而愈加凸显。 虽然数字晶体管可以继续扩展到远低于28nm,但现在有关于数字路线图能持续多远的争论一直存在。而模拟技术正在按照自己的节奏发展。然而,在许多情况下,它根本没有前进。

如果模拟和数字不以同样的速度前进,至少它们要能较好的融合。这有助于解释为什么在28nm和16/14nm工艺节点下,标准的“模拟”IP包括大量的数字内容。随着物联网推动对模拟内容的需求,添加传感器以将物理世界与电子设备连接,对这两个世界之间,甚至更大的互操作性和通信的需求将继续增长。

ARM公司 CPU集团营销总监Ian Smythe表示:“对模拟硅产品的需求一直存在于嵌入式领域,但物联网(IoT)的出现正在增加对连接混合信号内容的需求。传感器正在改变一系列智能技术(智能设备,智能家居,智能建筑和智能城市)的深度嵌入式系统。”

为了能够有效地处理和传输信息,需要在这些嵌入式系统中更有效地处理模拟数据,包括边缘设备中部署的低功耗微控制器,家庭和建筑网关中使用的更复杂和更强大的处理器以及位于这些网关和云之间的所谓的雾化服务器。

通信需要改进的一个原因是:大多数IoT的有趣功能取决于整合来自多个传感器数据的能力。

Mentor Graphics的产品营销经理Jeff Miller表示:“传感器通常是MEMS或硅光子学器件,或与您想要感知的物理世界中的任何物体。模拟是创建传感器和数字系统之间接口的一部分,它将执行传感器融合等功能,以从多个传感器获取数据,将其与有用的信息相结合,然后传送。”

连接模拟和数字世界

以上这些大多数都适合物联网、连接设备或智能汽车等领域,基本的挑战是相同的。智能车有传感器负载,工业物联网也是如此,基础设施监控也是一个桥梁,以告诉它是否高于其设计负载。在医疗领域还有很多范例,在消费级健康监测系统领域,大量的新一代连接传感器将会应用到其中。

智能模拟的兴起导致处理能力继续被添加到模拟组件当中,Smythe表示:“今天,许多传感器设备内部都有处理器,通常用于自动校准模拟组件,以提高精度和性能。 这不仅在制造阶段至关重要,而且连续校准也可以提高、延长产品的使用寿命。”

以一个简单的路灯传感器为例。如果它被污垢覆盖,它可以早些打开。此外,光透镜本身变得模糊,并且有效光随时间变暗。随着数字和模拟之间更好的通信,灯光可以在镜头清晰时自动调低,并且随着镜头变得更加不透明而变亮。

汽车工业对模拟/混合信号设计也有新的要求,Smythe指出。例如,一系列安全特征需要各种形式的传感器,以提供关于车辆和环境的信息。“随着汽车自动化程度提升,对传感器和系统处理传感器数据的要求越来越高。对于这些应用,功能安全性和设计的可靠性至关重要。”

在这些车内,ADAS(摄像机、传感器、雷达、激光、声纳)和输出(导航、断开、安全气囊触发、碰撞避免)的输入都是模拟/混合信号设计。

Synopsys营销总监Geoffrey Ying表示:“关键的验证考虑因素是鲁棒性和可靠性,以满足ISO 26262的高标准要求。这种系统必须按照预期在各种情况下工作,这需要对PVT进行彻底的模拟和回归,以及任何潜在的故障条件和恢复。”

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