混合信号设计中的偏移

高速混合信号IC的设计需要深刻的改变，以应对其日益增加的复杂性和性能要求。

传统的功能分区和专业领域（如电路设计、布局设计和验证）正在迅速模糊。开发人员跨不同技术领域的创新能力是关键。这些技术趋势的影响不仅限于产品开发，它们还深刻影响着业务战略。

高速混合信号系统将数字信号处理、RF（包括微波/毫米波）和有线通信连接起来，创造了技术和业务相关挑战的强大组合。这些挑战是由对普遍访问高吞吐量数据传输的需求快速增长所驱动的。

5G通信承诺更快，更普遍的连接，支持多种通信标准，同时降低基础设施的尺寸和运营成本。对更高集成度、低功耗和降低成本的需求都有望加速到一个似乎根本不可能得到减速摩尔定律支持的水平。

摩尔定律的焦点是晶体管密度。但在过去，CMOS缩放也提供了速度提升，使数字和模拟电路都受益，尽管损害了许多其他关键的模拟特性。然而，更高的数字密度使ADI公司克服了纳米工艺的一些缺陷。

虽然晶体管密度的增加和成本的降低将持续至少五年左右，但更精细的光刻节点的速度改进正在大幅减少。数字电路在扩展到16纳米及以上时，开关能量和功率仍将下降，但我们不应期望门的运行速度比以前的节点快得多。毕竟，数字处理器的时钟速度在大约十年前就已经停滞不前，通过并行性实现了更高的处理速度。

尽管数字功能的成本持续下降，但公司仍然面临前期成本飙升和设计复杂性等财务障碍。这些因素正在迅速增加，这决定了工程和商业选择。

当我们继续在比例光刻中构建复杂的系统时，我们必须问，这种回报是否值得。比以往任何时候都更没有简单而广泛的答案。

正如我们行业其他转折点的情况一样，超越根深蒂固的假设的工程师的独创性将是关键。大幅降低功耗，从而减小尺寸和提高集成度的途径可以概括为三个步骤：

第一步是混合信号和数据转换器系统的架构创新，包括不同形式的模拟并行性、高阶连续时间循环和新兴的时域转换器。第二步是更多地使用数字辅助模拟技术，包括自调整和校准、动态元件匹配和抖动。最后，工程师需要智能地在不同芯片之间划分功能块，同时在适当的CMOS节点以及SiGe、GaAs和GaN等化合物半导体工艺中集成适当的技术，以创建高性能模块和封装。

通过这种方式，电源管理、RF和混合信号模块等传统组件之间的功能界限将变得模糊，从而为更大的协同设计打开大门。企业高管们请注意：我们不会通过营销或渐进式创新来摆脱这个难题。如果我们要继续提供财务回报，我们需要技术领先来承担所需的风险，为下一代混合信号系统的设计人员提供支持。

审核编辑：郭婷