Теги → схемотехника

Создан самый энергоэффективный высокоскоростной АЦП в мире — беспроводные устройства станут потреблять на порядок меньше

Инженеры из Университета Бригама Янга (BYU) в штате Юта спроектировали самый энергоэффективный в мире сверхширокополосный аналого-цифровой преобразователь, который на частоте 10 ГГц потребляет всего 21 мВт. Это на порядок-два меньше, чем предлагают современные аналоги. С такими АЦП устройства с беспроводной связью, например, смартфоны, смогут существенно увеличить время автономной работы.

Источник изображения: Brigham Young University

Источник изображения: Brigham Young University

«Многие исследовательские группы по всему миру сосредоточены на АЦП. Это похоже на соревнование, кто сможет построить самый быстрый и самый экономичный автомобиль в мире, — сказал глава группы разработчиков профессор университета Вуд Чан (Wood Chiang). — Очень сложно победить всех остальных в мире, но нам удалось это сделать».

Проект, финансируемый Министерством науки Тайваня и консорциумом технологических компаний, занял четыре года — три года на разработку чипа и один год на его тестирование. В команду исследователей вошли сотрудники из Национального университета Тайваня и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Добиться столь выдающегося результата работы АЦП инженеры смогли благодаря двум основным улучшениям в схеме и структуре преобразователя. Во-первых, конструкция и размещение конденсаторов в цепях ЦАП, которые также входят в аналого-цифровые преобразователи, была сделана такой, чтобы максимально уменьшить паразитные ёмкости схемы. Также конденсаторы собирались в группы, а каждая группа обслуживала один единственный разряд (канал или бит).

Вторым улучшением стало представление такого схемотехнического решения, как аналоговый ключ со следящей вольтодобавкой (bootstrapped switch) в виде двухканального маршрута, где каждый путь можно оптимизировать независимо. Это повысило скорость работы без усложнения схемотехники. Потребление практически не выросло, а скорость переключения значительно поднялась.

Источник изображения: Brigham Young University

Источник изображения: Brigham Young University

Всё вместе — снижение потребление за счёт уменьшения паразитной ёмкости схемы и повышение скорости переключения за счёт многоканальной схемы ключа — позволило добиться впечатляющих результатов. Будет интересно узнать, кто из производителей смартфонов или других беспроводных устройств первым возьмёт эту схемотехнику на вооружение.

Появилось настоящее изображение кристалла Apple A11 Bionic

В ходе презентации новинок этого года компания Apple уже рассказала вкратце о строении новейшей однокристальной схемы A11 Bionic. Процессор A11 Bionic стал сердцем смартфонов Apple iPhone 8/8 Plus и ожидаемых чуть позже моделей iPhone X. Настоящее изображение кристалла нового процессора Apple компания предпочла не показывать, придерживаясь этой традиции на протяжении всех лет со дня анонса первого «айфона». Эту интересную обязанность взвалила на себя компания TechInsights. Она занимается оказанием консультационной помощи при проектировании чипов и имеет в своём распоряжении всё необходимое оборудование для визуального и другого анализа кристаллов.

С началом продаж новинок Apple специалисты TechInsights приобрели модель iPhone 8 Plus и вскрыли как само устройство, так и процессор A11 Bionic. Вполне ожидаемо оказалось, что реальное изображение кристалла значительно отличается от показанного Apple схематического рисунка во время анонса. Но начнём мы с того, что A11 Bionic выпускаются компанией TSMC с использованием того же 10-нм техпроцесса, с помощью которого изготавливаются SoC A10X для планшетов Apple iPad Pro. Процессоры A10 для смартфонов Apple iPhone 7/7 Plus, напомним, выпускаются TSMC с использованием 16-нм техпроцесса. Поэтому простой перевод A11 Bionic на 10-нм нормы позволил уменьшить кристаллы SoC для смартфонов компании на 30 %.

Расположение основных блоков на кристалле Apple A11 Bionic

Расположение основных блоков на кристалле Apple A11 Bionic

Основные блоки A11 Bionic — вычислительные и графические ядра, блоки SRAM — уменьшились в размерах пропорционально уменьшению масштабов техпроцесса. Производительные вычислительные ядра уменьшились на 30 %, а ядра GPU и массивы SRAM уменьшились на 40 %. Энергоэффективные ядра в целом увеличили площадь расположения на кристалле, но их в A11 Bionic стало четыре — это в два раза больше, чем в A10. Добавим, по сравнению с A10 место расположения основных блоков не изменилось. Весовые доли основных блоков также не изменились: вычислительные ядра занимают 15 % кристалла A11 Bionic, графические — 20 %, а SRAM — 8 %.

Одна сторона основной платы iPhone 8 Plus

Одна сторона основной платы iPhone 8 Plus

Отличительной особенностью A11 Bionic стало появление в составе процессора нейронного процессора NPU. Этот блок специалисты TechInsights также смогли идентифицировать на кристалле. Что интересно, у них появились вопросы относительно определения данного блока, который ему дала компания Apple. Позже TechInsights обещает подробнее рассказать о NPU и намекает на «разоблачения».

Оборотная сторона основной платы iPhone 8 Plus

Оборотная сторона основной платы iPhone 8 Plus

Тип упаковки, в которой собран A11 Bionic, может относиться к фирменной упаковке package-on-package компании TSMC или InFo-PoP. Аналогичным образом упакован процессор A10. В качестве микросхемы памяти в составе процессора фигурируют 3-Гбайт чипы LPDDR4 компании Micron, а в другом случае — компании Samsung. Также специалисты TechInsights показали изображение платы iPhone 8 Plus и расшифровали названия всех установленных на них микросхем, с чем можно познакомиться на представленных выше фотографиях. Но это уже подтверждение ранее обнародованной информации специалистов iFixit, о чём мы сообщали.

Второе издание учебника по микроэлектронике снова «положило» сайт Imagination

На сайте Imagination Technologies стало доступно второе дополненное и исправленное издание популярного учебника Дэвида Харриса и Сары Харрис «Цифровая схемотехника и архитектура компьютера» на русском языке.

Ещё первый выпуск вызвал ажиотажный интерес и огромный трафик из России, что навело тогда администраторов сайта на мысль о хакерской атаке. Несмотря на принятые предварительные меры, и теперь не обошлось без остановки работы сайта на несколько часов.

Учебник был переведён на русский язык группой энтузиастов из России, Украины и русских специалистов из калифорнийских компаний Imagination Technologies, AMD, Apple, NVIDIA, Synopsys и других. Он был высоко оценён преподавателями МФТИ, МВТУ им. Баумана, харьковского ХНУРЭ и других университетов.

Изложенная в доступной и понятной форме книга открывает перед несведущим, но любознательным читателем сложный мир микроэлектроники и даёт минимальный набор знаний, позволяющий написать и реализовать работающий конвейерный процессор на базе FPGA.

Скачать книгу не так легко: вначале нужно вступить в сообщество Imagination, а затем принять участие в университетской программе — впрочем, обе регистрации теперь проходят на общей странице.

Intel представила передовые 14-нанометровые схемы преобразования

Корпорация Intel сообщила о разработке универсальной 14-нанометровой схемы параллельно-последовательного/последовательно-параллельного преобразования со скоростью передачи данных от 1 до 16 Гбит/с. Это первая разработка в рамках семейства продукции, которое будет включать высокопроизводительные схемы со скоростью от 10 до 32 Гбит/с и схемы с пониженной мощностью со скоростью от 1 до 10 Гбит/с.

Отмечается, что изделия предыдущего поколения изготавливались по 22-нанометровой методике с применением транзисторов Tri-Gate с объёмной структурой. Новая разработка благодаря более «тонкому» техпроцессу расширяет рабочий диапазон и уменьшает объём потребления энергии на 20%. Кроме того, представленные схемы более чем на 40% компактнее 22-нанометровых продуктов.

14-нанометровые схемы преобразования со скоростью передачи информации до 16 Гбит/с поддерживают различные протоколы, включая USB, PCIe, Ethernet и 10G-KR, и «обеспечивают минимальные флуктуации при сохранении энергоэффективности и компактных размеров». Высокоскоростные схемы со скоростью передачи данных от 10 до 32 Гбит/с позволят реализовать эти преимущества в новых интерфейсах, включая OIF, 100G Ethernet и 32 Fibre Channel, используемых в высокопроизводительных сетях. Версия с пониженным уровнем энергопотребления сможет предоставить те же самые преимущества и обеспечить минимальное энергопотребление в режиме ожидания для протоколов MIPI M-PHY и USB SSIC, используемых в беспроводных устройствах.

Intel подчёркивает, что архитектура схем постоянно оптимизировалась по мере выхода новых поколений продукции, что «позволяет корпорации обеспечивать ведущие показатели энергопотребления, скорости работы и  занимаемой площади».

Схемы параллельно-последовательного/последовательно-параллельного преобразования представляют собой готовые решения. Они включают развитую интеграцию, тестовую конфигурацию и способы моделирования системы. Помимо оптимизации таких показателей, как энергопотребление, скорость работы и размеры, были также улучшены другие характеристики, что обеспечило простоту интеграции, гибкость ориентации и настройки конфигурации протоколов. 

Toshiba разогнала технологию TransferJet до 522 Мбит/с

Компания Toshiba разработала миниатюрный беспроводной модуль и тоненькую соединительную муфту, что позволит использовать технологию TransferJet в смартфонах. Беспроводной модуль отличается габаритными размерами всего 4,8 х 4,8 х 1 мм. Это на 60% компактнее по сравнению с решением, которое японский производитель представлял в рамках академической конференции в 2012 году. По утверждению компании, её разработка является самой маленькой в мире среди устройств такого типа.

techon.nikkeibp.co.jp

techon.nikkeibp.co.jp

Соединительная муфта была сделана с использованием гибкой печатной платы толщиной всего 0,12 мм. Межсоединения между этой муфтой и беспроводным модулем были сформированы на той же самой печатной плате. В предыдущем решении использовался 0,8-мм коаксиальный кабель. Вместе с основой толщиной 0,5 мм такое устройство имело совокупную толщину 1,3 мм. В новинке толщина уменьшена за счет применения более тонких межсоединений и материалов.

techon.nikkeibp.co.jp

techon.nikkeibp.co.jp

Несмотря на малые габаритные размеры, решение Toshiba может похвастаться высокой скоростью передачи данных. Технология TransferJet предусматривает целый ряд скоростей, 522, 261, 130, 65, 32 Мбит/с. Большинство продуктов, как отмечает Toshiba, реализуют только первые четыре скорости, а 522 Мбит/с достигнуто впервые для продукта такого типа.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥