Analog, mixed-signal og power: Det handler om meningsfuld miniaturisering Den løbende procesnedskalering i det digitale domæne baner vejen for chips, der inkluderer stadig mere funktionalitet og samtidig fylder mindre. Tankegangen er lidt anderledes, når det gælder analoge, mixed signal og power-kredsløb, hvor der kræves en lidt mere systemorienteret tilgang i forbindelse med miniaturiserings-bestræbelserne. Af Armin Derpmanns, General Manager Semiconductor Marketing, Toshiba Electronics Europe GmbH Miniaturisering har, lige siden de første halvlederkomponenter blev introduceret, været lokomotivet i halvlederindustrien og primært drevet af den løbende introduktion af nye design- og produktionsprocesser, der har gjort det muligt at nedskalere chip-litografien og dermed hele tiden producere mere ydedygtige chips med stadig flere funktioner (transistorer) på et givet chipareal. Når det gælder de rene digitale produkter og applikationer, er fordelene ved miniaturisering på komponent- og systemniveau normalt altid åbenlys. Men det samme er ikke altid tilfældet, når man taler analoge, mixed-signal og power komponenter. I det følgende vil der blive fokuseret på nogle af de udfordringer, der ligger i forbindelse med miniaturisering/nedskalering af specielt mixed-signal komponenter og nogle af de tilgange, der kan vælges i forbindelse med forskellige kredsløbsimplementeringer. De største udfordringer med analog og power Moores Law, der blev formuleret i 1960erne af den senere Intel-medstifter Gordon Armin Derpmanns, Toshiba Electronics Europe GmbH. Moore, beskriver overordnet en udvikling inden for chipproduktion, hvor antallet af transistorer på en chip vil fordobles inden for intervaller på omkring to år, samtidig med at chipstørrelsen og kostprisen reduceres. Denne lov har vist at holde gennem mange årtier specielt når man taler om rene digitale ICer som logikkredse og MCUer med mere. På det digitale område går størrelsesreduktion primært på at re- NYHEDSMAGASINET ELEKTRONIK & DATA - Nr. 8 - 2022 ED822_3-32.indd 19 ducere linjebredder gennem en løbende proces-evolution, der som nævnt i høj grad også drives af udviklingen inden for EDA (Electronic Design Automation) værktøjer. Når det gælder analoge og power kredsløb er billedet noget andet. Her er vejen mod størrelsesreduktion mere koncentreret om muligheden for at kombinere forskellige designblokke og forbedre designflowet på en måde, så en sådan størrelsesreduktion bliver muligt. Nogle komponenter som power MOSFETs stiller endda krav om en vis fysisk størrelse for at kunne holde de statiske tab på et lavt niveau og håndtere de høje strømme, som moderne applikationer ofte kræver. Nøglen til at integrere analoge og power kredsløb sammen med digital logik ligger i muligheden på en effektiv måde at samle forskellige produktionsprocesser. Der kræves med andre ord en fælles produktionsmæssig base for at realisere det højeste integrationsniveau. Tænk anderledes Helt overordnet kan man synes, at miniaturisering ganske enkelt handler om at gøre de indkapslede chipkomponenter så små som mulige, hvilket selvfølgelig også har nogle ...FORTSÆTTES NÆSTE SIDE 19 14/09/2022 15.37 Nr. 8 27. september 2022 Alt bliver anderledes... Foto: Somkiatyoyo / Dreamstime.com 5G har potentiale til at revolutionere kommunikationen inden for industri, automotive og enterprise applikationer. Læs om status på 5G og det store potentiale inde i bladet. Møn Print bliver del af international Møn Print bliver en del af ICAPE Group Læs side 4 E-22 samlede branchen Læs side 8 5G-status: 5G er klar til den næste udfordring Læs side 10 Real-time 5G i digitale fabrikker Læs side 15 Analog, mixed-signal og power: Det handler om meningsfuld miniaturisering Læs side 19 Historien om ADAS: ED822_3-32.indd 220902_NPSH_ELEKDA_DK.indd 220902 NPSH ELEKDA 3 DK i dd 1 14/09/2022 9/1/22 11 11:15 15 15.22 AM Møn Print bliver en del af ICAPE Group Møn Print er nu blevet en del af den fransk ejede, men globalt aktive PCBserviceleverandør ICAPE Group, hvilket åbner for nye muligheder for den erfarne danske printleverandør, som har været aktiv på PCB-markedet i over fem årtier. Af Lars Kristiansen De senes ED822_3-32.indd 5 14/09/2022 15.22 ICAPE Denmark vil fremadrettet operere fra virksomhedens eksisterende domicil i Stege med firmaets nuværende medarbejderteam herunder de to tidligere ejere Tina Pedersen, CEO, og Jan Husen, teknisk ansvarlig. Tina Pedersen ser meget optimistisk på fremtiden og den nye rolle som en del af ICAPE Grou Tak til de mange, der lagde vejen forbi E-22 i Odense Congress Center Vi vender stærkt tilbage den 3.5. september 2024 elektronikmesse.dk 210x297mm_E-22_elektronikogdata-september-2022-1.indd 210 297 E 22 l 7kt ik d t t b 2022 1 i dd 1 ED822_3-32.indd 07-09-2022 07 09 2022 09:16:44 09 1615.22 44 Produktion i Danmark temaområdet på E-22 gav en ekstrem imponerende og unik live demonstration af state-of-the-art elektronikproduktionsudstyr og -systemer. De to specialinitiativer, Produktion i Danmark og det nye initiativ, Udvikling i Danmark var på hver deres måde særdeles velgennemførte og spæ som vi ikke kendte, så vi har fået nogle gode leads med hjem. Det betyder heldigvis, at vi får travlt de kommende måneder, siger Lars Kongsted-Jensen fra EP-TeQ, der var en del af Produktion i Danmark. Spændende konferencer og indlæg I forbindelse med E-22 blev der afholdt en række spændende konfer 5G-status: 5G er klar til den næste udfordring Efter den massive 5G udrulning inden for konsumer-broadband området er leverandørerne af 5G-teknologier og -produkter nu klar til at ekspandere til industri, automotive og enterprise markederne. Her er der et utal af nye potentielle anvendelsesscenarie WELCOME Møn Print A/S joins ICAPE Groups worldwide organization to become ICAPE Denmark ED822_3-32.indd ED822_MønPrint.indd ED822 M P i t i 11 dd 1 14/09/2022 08/09/2022 13 15.22 13.40 40 FORTSAT FRA SIDE 10: ligere kommunikationstandarder, forklarer Cyril Buey, der er Technology & Market Analyst, RF Devices & Technologies hos Yole Intelligence. Han fortsætter: - Massive MIMO repræsenterer en markant teknologisk disruption på komponentniveau. Et massivt MIMO system kan levere fra 32 PÅLIDELIG OG HURTIG FUNKTIONSTEST MED ODU INTERFACES FU UNKTIONSTEEST Forbindelsesteknik til små og store testopgaver. s Alle voreer t k u prod es r kan leve teret n o m færdig abler med k Test-udstyr interface face DUT / UUT The Mass Interconnect Solution ODU-MAC Black-Line ODU elektriske konta FORTSAT FRA SIDE 12: med 4G, og med mmWave support skal der lægges yderligere 10 dollars til. Med det i tankerne er det selvfølgelig klart, at det er en markant kostmæssig og teknisk udfordring at bygge en 5G telefon ved brug af diskrete komponenter og samtidig opretholde en acceptabel fysisk formf Real-time 5G i digitale fabrikker Real-time 5G-baseret kommunikation og nye typer af robuste edge serverteknologier udgør vigtige byggeblokke i forbindelse med den igangværende digitalisering i fremstillingsindustrien. Server-onModuls, der er bygget op omkring den nye COM-HPC standard, kan komme til FORTSAT FRA SIDE 15: og mobile enheder, og det er på den måde muligt at opbygge en fuldt opkoblet produktionsenhed, uden at der i væsentligt omfang skal trækkes kabler. Udover de korte responstider i millisekund-området, takket være brugen af netværks-slicing, så understøtter 5G-teknologien også kr Server-on-Modules, der er baseret på den nye PICMG COM-HPC-standard, tilbyder et tidligere uopnåeligt højt ydelsesniveau, og de udmærker sig endvidere ved at være designet og optimeret til brug i barske anvendelsesmiljøer både uden- og indendørs. Der tilbydes nu ekstremt ydedygtige COM-HPC Server-o og autonome køretøjer, der kan udføre forskellige intralogistikmæssige funktioner. På den måde bliver det samlet lettere for driftsansvarlige i fabrikker at håndtere sikkerhedskrav og implementere SIL/ASILsikre løsninger. COM-HPC Server-on-Modules i 5G microceller COM-HPC Server Size E moduler (co Analog, mixed-signal og power: Det handler om meningsfuld miniaturisering Den løbende procesnedskalering i det digitale domæne baner vejen for chips, der inkluderer stadig mere funktionalitet og samtidig fylder mindre. Tankegangen er lidt anderledes, når det gælder analoge, mixed signal og power-kr Figur 1. Der findes adskillige integrationsmuligheder, når det gælder opbygning af motorkontrol-drivere. FORTSAT FRA SIDE 19: åbenlyse fordele. Men i nogle sammenhænge findes der faktisk bedre veje at gå. Målet for systemdesignerne er at reducere størrelsen og vægten af det samlede slutprodukt, og Figur 2. Integrations/miniaturiserings-processen understøttes af innovative designteknikker. Design eksempel: En motorcontroller Motorcontrollere er relativt komplekse enheder, og de tjener derfor som et godt eksempel på forskellige tilgange til integrations- og miniaturiseringsprocesserne. Typisk Historien om ADAS: Fra mekaniske systemer til SWdefinerede køretøjer Part 3/3 I den tredje ADAS-artikel fokuseres der bl.a. på fører-overvågning (herunder specielt detektering af en træt/døsig fører) samt surround-view og koncepter for erstatning af sidespejle. Fremtidens softwaredefinerede køretø køretøjer i 2024 skal være forsynet med et DMS system, hvis de skal opnå den højeste Euro NCAP kollisions- og sikkerhedsrating. Der findes en del proprietære løsninger på markedet, der rent funktions- og ydelsesmæssigt er meget forskellige. Generelt er problemet for bilproducenterne, at de opererer FORTSAT FRA SIDE 23: head-konsoller, der indeholder den samlede DOMS-løsning, og en installation i bakspejlet er noget, man nu ofte ser. Figur 3 illustrerer udviklingen af computing-arkitekturer i køretøjer. Til venstre ses det originale system, i midten et moderne system med domæne-controllere og Figur 4. Metaverse er en 3D-version af internettet, hvor alle produkter og applikationer har sin egen digitale tvilling (digital twin). (Image Courtesy of Nissan) samt samarbejdsmodeller. Der findes allerede køretøjer med head-up displays (HUD). HUD'en vil med tiden inkludere stadig mere AR digital FGPAer i edge AI-applikationer Der er mange fordele ved at benytte FPGA-platforme i forbindelse med integration af AI i edge-applikationer. Microchip tilbyder udviklingskoncept med tilhørende værktøjer, der gør det muligt at implementere de neurale netværk (NN) inferensengines i PolarFire FPGAer, ud som et sæt af objektklasse-sandsynligheder (figur 1). Hvorfor kræver inferensmodeller meget computerkraft? I sammenligning med den model, som bruges i løbet af træningsprocessen, er NN inferensmodellen reduceret i størrelse og kompleksitet, men alligevel repræsenterer den en processeringsmæssig udf Figur 5. PolarFire arkitekturen er designet til at supportere kravene i de mest krævende sammenhænge som bl.a. computer-intensive implementeringer af inferensmodeller. (Illustration: Microchip Technology). FORTSAT FRA SIDE 27: lere uden forudgående FPGA-erfaring at opbygge højtydende, low power in Figur 7. VectorBlox Accelerator SDKet kan håndtere alle detaljerne i forbindelse med implementering af en NN model på en FPGA, og kittet sørger for automatisk at generere de nødvendige filer til at køre en FPGA-baseret inferensmodel. (Illustration: Microchip Technology) Udviklingsflow simplificerer Figur 8. MPF300-VIDEO-KIT PolarFire FPGA Video and Imaging Kit med tilhørende software kan kickstarte udviklingen af FPGA-baseret inferens i videoapplikationer. (Illustration: Microchip Technology). FORTSAT FRA SIDE 29: Exchange (ONNX) format samt modeller fra en række frameworks som TensorFlow, C E L E K T R O N I K - K O N TA K T E N Product Development Electronics Embedded Software Wireless Communication Internet of Things IoT t:+45 87 400 300 e: info@develco.dk develco.dk Software Hardware Mekanik Projektledelse $ZCFS4FDVSJUZ XXXQSFWBTEL DREAM BIG. LEAVE THE DETAILS TO US. Hør mere Kombinationen, der sikrer kvalitet, leveringspræcision og en god pris Elprint Macaos - har et netværk af kvalitetssikrede producenter og dækker alle behov indenfor elektronik- og mekanikproduktion - er verdens mest omfattende softwareløsning og dokumentationssystem for elektronik- og mekanikprod