Auf unserem Elektronikportal all-electronics haben wir die Stacked- Silicon-Interconnect– Technik von Xilinx bereits vorgestellt. Das FPGA Virtex-7 2000T ist nach sechs Jahren Entwicklungszeit der erste Baustein, der diese 2,5-D-IC-Stacked-Silizium-Verbindungstechnik nutzt. Der FPGA verfügt mit 6,8 Milliarden Transistoren über die doppelte Logikdichte im Vergleich zum Wettbewerb. Da in den vertikalen Verbindungselementen keine aktiven Bauelemente vorhanden sind, spricht Xilinx nicht von 3 D, sondern nennt seinen dreidimensionalen Aufbau ganz bescheiden 2,5 D.
Programmierbare Logik wird immer komplexer
Die Stacked Silicon Interconnect Technology von Xilinx löst das Problem große monolithische Chips fehlerfrei zu produzieren, indem der programmierbare Baustein mit der größten Logikkapazität mittels vier individuelle FPGA-Dies (bestehend aus Logik, DSP und andere) aufgebaut ist, die über einen passiven Silicon-Imposer miteinander verbunden werden (Bild 1).
Bild 1: Xilinx hat als erstes ein FPGA mit einem dreidimensionalen Aufbau im Programm. Mittels einem Interposer werden vier individuelle FPGA-Dies über 10 000 Routing-Kanäle verbunden.Xilinx
Der Imposer, verheiratet die Vorteile von Silizium und einer Leiterplatte. Die vier FPGA-Dies sind mittels Mico-Bumps auf dem Imposer auch Interposer genannt, aufgebracht, der als eine Art Zwischenverdrahtung anzusehen ist und der 10 000 Routing-Kanäle bietet. Die Stacked-Silicon-Interconnect-Technik bietet eine über 100fach größere Verbindungsbandbreite von Chip zu Chip pro Watt, bei einem Fünftel der Latenz, ohne serielle oder parallele I/O-Ressourcen nutzen zu müssen. Die ersten Engineering-Muster des FPGAs Virtex-7 2000T werden derzeit ausgeliefert. Anwender können mit der Entwicklung sofort beginnen, um die Vorteile bezüglich Preis, Leistungsfähigkeit und geringer Verlustleitung zu nutzen, die von den FPGAs der 7-Serie geboten werden. Während es sich bei Xilinx um die Hardware handelte, ging es beim nächsten Mitbewerber Altera um eine FPGA basierte erste Videoanalyse-Lösung für 1080p/30fps, die gemeinsam mit Eutecus entwickelt wurde. Die FPGA-basierte Videoanalyse-Lösung von Altera und Eutecus ist die erste und bisher einzige Lösung, die die erforderliche Rechenleistung für die HD 1080p/30fps-Echzeit-Videoverarbeitung liefern kann. Mit dieser hohen Performance kann der Nutzer außerdem Dutzende von anwenderdefinierbaren Regeln verfolgen. So kann er Regeln definieren, Alarmmeldungen konfigurieren oder die Regeln per Fernwartung für bestimmte Ereignisse ändern, wenn z.B. eine Person unberechtigt einen Raum betritt oder Autos auf Kollisionskurs sind (Bild 2).
Bild 2: Mit einer HD 1080p/30fps-Echzeit-Videoverarbeitung Leistung kann der Nutzer mit der FPGA-basierte Videoanalyse-Lösung von Altera und Eutecus Dutzende von anwenderdefinierbaren Regeln z.B. zur Verkehrsüberwachung verfolgen. Altera
Mit dieser Videoanalyse kann der Überwachungsprozess automatisiert werden. Mit den Cyclone IV-FPGAs und der MVE-IP von Eutecus können Video-Designer ihre Applikation flexibel gestalten. Die IP-Funktion kombiniert massive parallele Algorithmen und spezielle Coprozessoren mit mehreren Nios II-Cores in einem einzigen Cyclone IV-FPGA. Zur Lösung gehört auch eine Software-GUI mit der Entwickler die Parameter für die Ereigniserfassung und die Regeln einfach anpassen können. Die IP-Funktion von Eutecus enthält auch eine API. Damit können die Kunden die Lösung an ihr Video-Management-System anschließen oder ihre eigene Nutzeroberfläche (GUI) kreieren.
LED-Treiber in verschiedenen Ausprägungen
Das Interesse an LED-Treibern ist seit der Verfügbarkeit von hellen LEDs besonders gestiegen und ein heftiger Wettstreit bei Treiberleistung und Zusatzmerkmalen ist ausgebrochen.So bietet Fairchild verschiedene Topologien für LED Lighting-Applikationsen einschließlich Primary Side Regulating (PSR) flyback, single-stage Power Factor Correction (PFC) flyback, PFC + Quasi-Resonant (QR) flyback und LLC half-bridge Lösungen. Als neuestes Produkt aus diesem Portfolio wurde der FL7701 (Bild 3) vorgestellt, ein nicht isolierter Buck LED Treiber mit PFC für Anwendungen in denen der Platz das Kriterium ist und in denen ein niedriger THD-Wert bis herunter zu 20% gefragt ist.
Bild 3: An Spannungen von 90 bis 264 V AC/DC arbeitet der LED-Treiber FL7701 und liefert bis zu 3 W am Ausgang mit hohem Wirkungsgrad bis 93%.Fairchild
Der kleine IC im 8L-SOIC spart bis zu 60% Platz auf der Leiterplatte und bietet Wirkungsgrade bis über 90%. Er erkennt automatisch die AC-Eingangsspannungskonditionen, was zu einem hohen Leistungsfaktor von über 0,9 führt. Er kann an DC und AC arbeiten und benötigt keinen Elko auf der Ausgangsseite, was zu einer langen Lebensdauer der Applikation beiträgt. Gedimmt wird von 1…100% über eine Analogspannung von 1…10V. Zu den Schutzmerkmalen zählen thermischer Schutz sowie Schutz bei Kurzschluss und Leerlauf. Als Buckregler benötigt er keinen Trafo, auch eine Snubberschaltung ist nicht erforderlich, ebenso keine VDD.
Linear Technologie hat den LT3798 u.a. deshalb entwickelt, um einen isolierten Vorregler für seine high-performance LED-Treiber im Programm zu haben. Der IC ist eine isolierte Constant Voltage / Constant Current Stromversorgungmit einer einstufigen aktiven PFC Flybacktopologie (> 0,97) ohne Optokoppler (Bild 4). Der Regler für Leistungen bis 100W und darüber und mit einem geringen THD-Wert liefert die Ausgangsspannung auf ±5% genau und ebenso den Ausgangsstrom. Ein Boundary Mode Betrieb erhöht die Effizienz und die EMV und über Kontrollpins können verschiedene Schutz- und Funktionsmerkmale geschaltet werden (Strombegrenzung, Unterspannungsschutz, hohe Umgebungslichtpegel und andere mehr).
Bild 4: Mit dem LT3798 im kleinen MSOP16–Gehäuse lassen sich platzsparende Regler-Lösungen aufbauen, zumal nur wenig externe Komponenten benötigt werden. Linear Technology
Zu weiteren neuen Produkten, die LT vorstellte gehörte der LTC5584/85, ein Hochleistungs-I/Q-Demodulator für 0,1 bis 1 GHz bzw. 0,7 bis 3 GHz und mit einer I/Q-Bandbreite von >530 MHz. Er ist ab Januar 2012 erhältlich. Desweiteren die ADCs LTM9012 ( 14-Bit, 1,8 V, 4fach ADC mit Treiber), der LTC2158 (14-Bit, 310 MS/s, 1,8 V 2fach ADC für Senderapplikationen sowie der LT3690 Buckregler und für den Einsatz im Automobil der LTC3115-1. Dieser synchrone Buck-Boostregler liefert 2 A bei Uout von 2,7 bis 20 V aus einem weiten Eingangsspannungsbereich von 2,7 bis 40 V. Er arbeitet mit fester Frequenz im Bereich 100 kHz bis 2 MHz und mit hoher Effizienz von >95%. Unter zahlreichen Demos ragte der Batterie-Monitor-IC LTC6803 heraus. Er ist völlig galvanisch isoliert und kann auf Null µA heruntergeschaltet werden. Der über SPI steuerbare IC ( bis zu 16 Zellen) bietet eine Conversionsrate bis -300mV pro Zelle herunter, er verfügt über passives Zellbalancing und viele Schutz- und Steuerungsmöglichkeiten.
Der IRS2980 LEDrivIR IC von International Rectifier für nicht isolierte LED-Treiberapplikationen bietet verbesserte Leistung und ein gutes Preis/Leistungsverhältnis (Bild 5).
Bild 5: Der IRS2980 Hochspannungs-LED-Treiber-IC von International Rectifier für nicht isolierte LED-Treiberapplikationen arbeitet an 70 bis 240V AC und DC.IR
Es ist ein Hochspannungs-Buckregler für bis zu 600V (bis 375 V im Dauerbetrieb), gedacht für LED-Anwendungen, die Glühbirnen in allen Arten von Lampen ersetzen. Der Regler im SO-8-Gehäuse misst den LED-Strom mit einem Widerstand im Hochvoltkreis, der interne Hochvoltregler kommt ohne separate Vcc aus. Er kann ohne zusätzliche Bauteile von 0…100% mittels PWM gedimmt werden. Eine Frequenzbegrenzung bei 150 kHz verhindert Überhitzung und verringert die Schaltverluste im MOSFET und in der Diode. Zusammen mit einer passiven PFC (passive Vallay Fill PFC bestehend aus drei Dioden und zwei Kondensatoren) werden Leistungsfaktoren >0,9 erzielt. IR liefert ein kleines Demoboard für Eingangsspannungen von 70 bis 130 VAC (230V optional) und mit Ausgangsspannungen bis 50V, der Ausgangsstrom bis 350 mA ist geregelt, Dimmen ist nicht vorgesehen.
Intersils Vorstellung betraf eine ganze Zahl von Automobil-ICs. Darunter der ISL76671, der erste Umgebungslichtsensor mit AEC-Q100 Grad 2 Zulassung (Bild 6). Er ist im kleinen 2,1 x 2,1 mm SMD untergebracht und arbeitet im Bereich -40 bis + 105 °C. Die Lichtempfindlichkeit beginnt bei 0,01 Lux, sie wird mittels externem Widerstand eingestellt und entspricht dem Spektrum des menschlichen Auges. Filter unterdrücken IR-Strahlung wirksam und der Spannungsausgang kann ADCs direkt ansteuern.
Bild 6: Der ISL76671 von Intersil ist der erste Umgebungslichtsensor mit AEC-Q100 Grad 2 Zulassung. Er ist im kleinen 2,1 x 2,1 mm SMD untergebracht.Intersil
Die Firma präsentierte einen platzsparenden ebenfalls AEC-Q100 qualifizierten, synchronen, abwärts wandelnden Zweifach-DC/DC-Wandler, der eine Schaltfrequenz von 2,25 MHz besitzt, um die Abmessungen der gesamten Lösung zu minimieren. Der zweifache Abwärts/DC/DC-Wandler liefert 800 mA an zwei voneinander unabhängigen Ausgängen. Sein nur 3 mm x 3 mm großes Gehäuse und die Schaltfrequenz von 2,25 MHz ermöglichen sehr kompakte Stromversorgungen. Neu und auch AEC-Q100 qualifiziert ist auch der ISL78200 ein 2,5A Buckregler mit Pre-Boost, der an Spannungen bis herunter zu 3 V ( bis 40 V) arbeitet und ohne Kühlkörper auskommt. Der Ruhestrom ist 180 µA und der Betrieb ist wählbar zwischen PWM und PFM. Viel Interesse fand auch der ISL78600, eine robuste Li-Ionen Überwachungs-Lösung hoher Genauigkeit von 2 mV, die dem Sicherheitsstandard ISO26262 ASIL Level C entspricht und die viele Schutzfunktionen beinhalted ( open-wire, Über- Unterspannung, HotPlug, Balancing u. a. m.)
MEMS-Technologie für Oszillatoren und Sensoren
SiTime zeigte einen MEMS-Oszillator mit Differenzausgang, der mit einer Stabilität von 10 ppm und einem Jitter von nur 500 fs industrieweit führend ist (Bild 7).
Bild 7: Die All-Silicon-Oszillatoren mit Differenzausgang SiT5301/2 decken mit besten Daten den Bereich 1 bis 650 MHz ab. SiTime
Der SiT9121/22 für Betriebsspannung 2,5 bis 3,3 V eignet sich so für Hochleistungsanwendungen im Bereich Telekom, in Speicher- und Netzwerklösungen, 10G Ethernet- und Cloudanwendungen, SATA, SAS und FibreChannel und andere mehr. Der abgedeckte Frequenzbereich ist 1…220 MHz (Typ 9121) und 220…650 MHz (Typ 9122), die Ausgangspegel sind konfigurierbar auf LVPECL und LVDS. Bemerkenwert sind die Schockresistenz bis 50 000 g und 70g für Vibration zusammen mit einer MTBF von 500 Mio. Stunden.
Nach Rückkehr in Deutschland erreichte uns die Meldung, dass SiTime jetzt eine OCXO-Lösung für Stratum 3 Applikationen parat hat. Die programmierbaren SiT5301 und 2 sind die kleinsten OCXOs mit +-100 ppb Stabilität, sie sind im 2520 SMD untergebracht und benötigen nur ein Zehntel der Energie eines herkömmlichen OCXOs.
Memsic wendet die MEMS-Technologie für seine Sensorprodukte. Der vorgestellte MMC3280MA ist ein Magnetfeldsensor basierend auf der Anisotropic Magneto Resistive (AMR) Technologie. Der Sensor benötigt nur 0,22 mA bei einer Abtastrate von 50ms, das ist 3 bis 8 mal weniger als andere Magnetsensortechniken (Hall, GMR und andere) benötigen. Der Sensor benötigt Strom nur beim Messen und hat eine Responsezeit von 7 ms. Die Winkelgenauigkeit ist +-3 Grad und der Versorgungsspannungsbereich geht von einfachen 1,6 bis 3,6 V, damit ist einfaches eindesignen möglich. Andere Sensorlösungen benötigen zwei Versorgungsspannungen (z.B. 2,4 V für den Core und eine weitere Spannung für die I/Os). Memsic hat auch den MXP7205VF/VW im Programm. Ein Beschleunigungssensor für Kfz-Anwendungen wie Stabilitätssteuerung, Rollover, Fernlichtassistenz und Berganfahrhilfe, der die Vibrationen des Autos ausfiltert.
Software für viele Zwecke
Mentor Graphics kündigt die dritte Generation seines Nucleus-Echtzeitbetriebssystems an. Das Nucleus-Produkt verfügt über integrierte Power-Management-Funktionen, die Hardware-Merkmale wie Dynamic Voltage and Frequency Scaling (DVFS) nutzen, und ist dadurch die ideale Lösung für energiebewusste, batteriebetriebene Anwendungen. Neue Konnektivitäts- Funktionen beinhalten einen zertifizierten „IPv6 Ready“-Netzwerk-Stack und Sicherheitsprotokolle sowie eine Vielzahl von drahtlosen Kommunikationsmöglichkeiten wie Wi-Fi, Bluetooth und Zigbee, die bei der Entwicklung vernetzter Geräte eine schnellere Time-to-Market ermöglichen. Das Nucleus-Echtzeitbetriebssystem unterstützt zahlreiche Architekturen und Prozessorfamilien, darunter ARM, MIPS, Power PC und SuperH sowie DSPs und Soft-Prozessorkerne auf FPGAs.
AWR, eine NI-Firma, präsentierte sein Angebot an Tools für das Hochfrequenzdesign. Dies unter anderem im Zusammenspiel mit NI-Produkten. So beispielsweise VSS und LabView, da werden die Stärken von VSS (Visual System Simulator) wie HF-Modeling und HF-Systemspezifikationen mit den LabView Möglichkeiten wie die Signalverarbeitung und die Instrumentensteuerung kombiniert. Die Messmöglichkeiten umfassen da ACPR, EVM, BER und andere. Zum Leistungspaket gehört auch das Schaltungsdesign unter Verwendung von Microwave Office. Weitere Produkte von WAR sind Analog Office und Axiem, ein asynchroner EM-Simulator für PCs unter Verwendung von Anwender-definierten Parametermodellen. In Ausgabe ½ der elektronik industrie stellen wir dieses leistungsfähige Tool beim Einsatz für die Antennenmodulierung für EMV-Messungen ausführlich vor.
Calypto hat nach eigener Aussage das ESL Hardware Design neu definiert. Zu den Merkmalen des Electronic System Level Design Pakets gehört die High-Level Synthese Catapult, da ist Calypto laut Gardner die Nr. 1. Außerdem hat man mit SLECes die einzige Prüflösung für sequentielle Logik Equivalenz (prüft die Equivalenz zwischen Modellen verschiedener Abstraktionen) am Markt und mit PowerPro, ein RTL Leistungsoptimierer, das führende Leistungsoptimierungs-Produkt. Die Vorteile beim Einsatz dieser Tools sind eine verringerte Entwicklungszeit (da technologieneutral und 100mal weniger Codezeilen, die geschrieben werden müssen), eine verringerte Zeit zur Verifikation (Korrektur durch Construction RTL), eine bessere Qualität der Ergebnisse (durch Designexploration) und ein verringertes Risiko. Mit der High Level Synthese Catapult hat Calypto einen Marktanteil von 50%.
Berkley Design Automation bezeichnet sich als Marktführer in der Schaltungsverifikation im Nanometerbereich. Dies für Analogschaltungen, für Mixed Signal-, HF- und kundenspezifische Schaltkreise bis in den GHz-Bereich.
Die AFS Plattform der Firma bietet eine 5 bis 10mal schnellere SPICE Simulation, sie ist von den führenden Waferfoundries qualifiziert für 28nm und bietet einen – >120 dB Transienten Dynamikbereich, außerdem 2 bis 4mal bessere Performance durch 4 bis 8 Core Multithreading und die präziseste und effizienteste Analog/RF circuit Charakterisierung. Weitere besonderen Merkmale sind die rauschanalys mit einer Genauigkeit von 1…2 dB, die schnellste Schaltungs – und Postlayout Transistorlevel Verifikation sowie schnellste Spice-nahe Funktionsverifikation. Dabei bewältigt die AFS-Plattform mehr als 10Mio. Elemente ohne Genauigkeitseinbuße degradation und die Mixed-mode Co-Simulation mit Verilog Simulatoren.
Serielle Speicher sind gefragt
Spansion kündigte die Spansion FL-S NOR Flash Speicherfamilie mit 65-nm-Struktur an. Sie bietet 20% schnellere DDR-Lesezyklen und 3mal schnellere Programmiergeschwindigkeit verglichen zu bestehenden seriellen Flash-Lösungen. Die Spansion Speicher der FL-S Serie bieten höchste Leistung in Konsumergeräten, haben Automobil-Eignung (Bosch verwendet sie im Armaturenbrett), sie ersetzen DRAMs in vielen Applikationen, so beispielsweise in Smart Metern und in Medizingeräten. Es gibt sie mit Komplexitäten von 128 MBit bis 1 GBit.
Spansion Portfolio an seriellen Speichern geht von 4 MBit bis 1 GBit und ergänzt so die parallelen NOR Flash Speicherfamilie der Firma. Bei seriellen Flashspeichern hat Spansion einen Marktanteil von 70%, davon finden sich 25% im Automobil. Die Firma garantiert viele Programmierzyklen und eine lange Liefertreue. Neu ist Spansion FFS Software. Sie ermöglicht schnellere Schreib- und Lesezyklen bei parallelen und seriellen NOR Flash Speichern. Bestandteil der Pressereise war auch ein Vortrag von Apex Venture Partners. Die 1987 gegründete Venture Capital Gesellschaft hat in über 150 Firmen investiert und ist eine der ältesten Venture Capital Firmen in Mittelamerika. Sie verfügt über 140 Mio. US $ und bietet Investitionsgrößen von 200 00 US$ bis 6 Mio.US$ Gründungskapital, der geografische Fokus liegt auf Nordamarika. Der industrielle Fokus liegt auf Technologie-aktivierte Dienste im Konsumer- und Businessbereich, die IT und andere.
Siegfried W. Best
(Siegfried W.Best)
