La nuova tecnologia Bipolar-CMOS-DMOS (BCD) a 65 nm, per il design di circuiti analogici, misti e ad alta tensione consente riduzioni significative nel consumo energetico e nell’area occupata, migliorando al contempo le prestazioni, rispetto a tecnologie precedenti come quelle a 180 nm.
Con un approccio che integra dispositivi ad alta tensione (5V-90V) con circuiti analogici e digitali a bassa tensione, la piattaforma Treo di onsemi supera le alternative tradizionali in applicazioni automotive, industriali e di automazione e si posiziona come leader nei circuiti analogici e misti.
Capacità della Piattaforma Treo
Di seguito una panoramica delle capacità della piattaforma Treo di onsemi:
- Concetto PPA (Power, Performance, Area): permette di ottimizzare i compromessi tra consumo energetico, prestazioni e area dei circuiti integrati, ottenendo circuiti con alte prestazioni, minore consumo energetico e dimensioni ridotte.
- Riduzione del consumo energetico: tensione operativa ridotta da 3,3/5 V a 2,5 V, e consumo energetico del 25%-50%. Inoltre, i circuiti a 65 nm permettono una riduzione delle correnti parassite, mantenendo le stesse prestazioni, e offrono frequenze di funzionamento superiori, migliorando l’efficienza.
- Ottimizzazione dell’area del silicio: La migrazione dalla tecnologia a 180 nm alla 65 nm consente una significativa riduzione dell’area del circuito fino al 50% per i circuiti analogici a bassa tensione. Inoltre, dispositivi più piccoli e un routing ottimizzato dei segnali aumentano la densità dei componenti, consentendo di integrare più funzioni in una singola unità.
- Miglioramento delle prestazioni: I circuiti a 65 nm offrono una migliore precisione grazie a transistor e resistori meglio abbinati, supportati da una metallizzazione a bassa costante dielettrica che riduce il rumore e migliora le prestazioni ad alta velocità. Ad esempio, i convertitori analogico/digitali (ADC) beneficiano di frequenze di campionamento più elevate, migliorando risoluzione e capacità di multiplexing. Il flusso a porta sottile a 1,2 V migliora ulteriormente il matching dei transistor, consentendo parametri altamente accurati.
Vantaggi tecnici della tecnologia a 65 nm
In generale, i circuiti adesso disponibili sulla piattaforma Treo offrono un prodotto guadagno-banda più elevato per lo stesso consumo di corrente, grazie alla riduzione delle capacità parassite e alla migliore conduttività.
L’impego di materiali a bassa costante dielettrica (low-K) nelle parti inferiori dello stack metallico riduce l’accoppiamento parassita e il rumore di cross-talk, essenziale per operazioni ad alta velocità.
L’integrazione del flusso digitale a 1,2 V consente un’operatività a clock più elevati, migliorando le capacità di multiplexing e aumentando il rapporto di sovracampionamento (OSR), che porta a una risoluzione migliore nei convertitori ADC.
L’innovativa metallizzazione affusolata della piattaforma Treo, che utilizza tracce strette nei livelli di metallo più bassi, riduce in modo significativo le interferenze parassite, migliorando le prestazioni dei circuiti analogici a frequenze più elevate.
Esempi pratici e risultati
Amplificatore Operazionale: Quando è stato trasferito dalla tecnologia a 180 nm alla piattaforma Treo a 65 nm, ha mantenuto le stesse prestazioni, ma con una riduzione del consumo di corrente del 40% e una riduzione dell’area del 43%.
Comparatori: Mostrano un aumento significativo della densità dei componenti e possono raggiungere frequenze di funzionamento più elevate, permettendo applicazioni più sofisticate.
Progettazione analogica ad alte prestazioni: la guida tecnica di onsemi
In un contesto in cui ogni millimetro quadrato di silicio e ogni microampere contano, progettare circuiti analogici ad alte prestazioni richiede soluzioni che ottimizzino al massimo il rapporto tra potenza, prestazioni e area (PPA).
Il white paper “High Performance, Precision Analog Capability Enabled by the Treo Platform” approfondisce come la piattaforma Treo di onsemi, basata su tecnologia BCD65, consenta un miglioramento medio del PPA superiore a 5x rispetto ai nodi precedenti a 180 nm.
Grazie a una combinazione di scaling tecnologico, matching migliorato e soluzioni layout avanzate, la piattaforma permette di integrare più funzionalità in meno spazio, con maggiore efficienza e precisione.
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