Design Leistungsschaltung in der Halbleiterindustrie

Vertikal integrierte Entwicklungs- und Produktionssysteme schaffen Raum für einen spezialisierten Prozess für Leistungsschaltungen. (Bild: ROHM)

SiC: Technologie, Effizienz, Miniaturisierung

Elektronik für die Zukunft - Vor dem Hintergrund der globalen Erwärmung, die künftige Generationen bedroht, steigt die Nachfrage nach energieeffizienten Geräten. Der Einsatz der SiC-Technologie führt zu erheblichen Energieeinsparungen und CO₂-Reduzierung. In diesem Kanal informieren wir Sie über unsere Schlüsseltechnologien, Produktionsprozesse und Dienstleistungen. Außerdem zeigen wir, wie ROHM als Unternehmen dazu beitragen will, die Welt mit unseren Produkten grüner zu machen.
(Bild: Rohm)

Elektronik für die Zukunft - Vor dem Hintergrund der globalen Erwärmung, die insbesondere künftige Generationen bedroht, steigt die Nachfrage nach energieeffizienten Geräten. Der Einsatz der SiC-Technologie führt zu erheblichen Energieeinsparungen und CO₂-Reduzierung. In diesem Kanal informiert ROHM über Schlüsseltechnologien, Produktionsprozesse und Dienstleistungen.

Die Einführung vielseitiger System-on-Chip-(SoC) Steuerungen hat die Art und Weise, wie elektronische Anwendungen entwickelt und betrieben werden, grundlegend verändert. Als Reaktion auf diesen Trend hat die Bedeutung von Power Management ICs (PMICs) stark zugenommen, da sie dazu beitragen, den Aufwand für das Systemdesign zu verringern und wertvollen Platz zu sparen.

Der Vorteil von PMICs für SoCs

PMICs, oder Power Management ICs, bieten zahlreiche Vorteile für System-on-Chip-Anwendungen. Ein SoC, wie der Name "System-on-Chip" bereits suggeriert, integriert eine Vielzahl von IC-Komponenten und einen Mikrocontroller in einem einzigen Chip. Dies ermöglicht nicht nur mehr Platzersparnisse, sondern vereinfacht auch das Design für Kunden erheblich. Die Integration verschiedener Mikrocontroller-Peripherie-Schaltungsblöcke führte zu einer größeren Vielfalt von Stromversorgungen für SoCs.

Dies wiederum erschwert das Stromversorgungsdesign für Kunden und stellt eine Herausforderung dar: Der SoC-Anbieter muss Informationen über das Stromversorgungsdesign, einschließlich der eingebauten Schaltungen, bereitstellen. Die Implementierung von PMICs in Verbindung mit SoCs bietet daher erhebliche Vorteile sowohl für die Kunden als auch für die SoC-Anbieter.

PMIC
Das PMIC (BD71850MWV) von ROHM integriert alle für das iMX8M Nano uCOM Board System von Embedded Artists benötigten Stromversorgungen auf einem einzigen Chip. (Bild: ROHM)

Unterschiedliche Stromversorgungen für Mikrocontroller und Anwendungsschaltungen

Komplexe SoCs erfordern unterschiedliche Stromversorgungssysteme, um die verschiedenen Komponenten effizient zu betreiben. Diese Systeme umfassen beispielsweise eine 2,5 bis 3,3-V-Stromversorgung für den E/A-Bereich, eine 1,0 bis 1,8-V-Kernstromversorgung für den digitalen Teil, der das Herzstück der Verarbeitung komplexer Sequenzen bildet, sowie Stromversorgungen für die digitalen und analogen Teile im SoC.

Die Anzahl der erforderlichen Stromversorgungen kann leicht über 10 hinausgehen, und es ist nicht immer ausreichend, die gleiche Spannung aus einem einzelnen Netzteil zu beziehen. In einigen Fällen ist es notwendig, die Spannungen getrennt zu liefern oder individuell ein- und auszuschalten. Hierbei ist die Auswahl des richtigen Systems von entscheidender Bedeutung, da die Kapazität der einzelnen Netzteile variieren kann.

Die Stärken und Merkmale von ROHMs PMICs

ROHM, ein Vorreiter in der Entwicklung von Power Management ICs, verfügt über ein integriertes Produktionssystem von der Entwicklung bis zum Vertrieb. Dies hat dem Unternehmen ermöglicht, in der Vergangenheit viele maßgeschneiderte ICs zu kommerzialisieren.

PMICs sind speziell auf die jeweiligen SoC-Anwendungen zugeschnittene Produkte. ROHM arbeitet daher eng mit SoC-Anbietern zusammen, um den geeigneten Prozess und die erforderlichen Komponenten auszuwählen, die in die Stromversorgung integriert werden müssen. Dies maximiert die Leistung des SoC auf Grundlage von Diskussionen mit den SoC-Designingenieuren.

PMIC
Mit dem PMIC (BD71850MWV) von ROHM lassen sich sowohl die Leiterplattenfläche als auch die Anzahl der benötigten Teile erheblich reduzieren. (Bild: ROHM)

Herausforderungen bei der Steuerung der Stromversorgungen

Die automatische Steuerung der Ein- und Ausschaltvorgänge der Stromversorgungen in einem SoC ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Jede Stromversorgung weist aufgrund der internen Struktur des SoC eine eigene Anstiegs- und Abfallsequenz auf. Das Ignorieren dieser Sequenzen kann zu Fehlfunktionen oder sogar zum Ausfall des SoC führen.

Für Entwickler von Anwendungen, die SoCs verwenden, kann die Gestaltung und Steuerung solcher Stromversorgungen eine große technische Herausforderung darstellen. ROHM verfügt über fundiertes Wissen im Verhalten von SoCs, bis hin zum Testmodus, der sich von realen Einsatzszenarien unterscheidet. Durch die Bereitstellung von optimal gestalteten PMICs wird Kunden die aufwändige Ausarbeitung von Stromversorgungslösungen für SoCs abgenommen, sodass sie sich auf die Entwicklung von Anwendungen mit SoCs konzentrieren können. Dies stellt einen erheblichen technischen Vorteil dar.

Fazit: Technisch im Vorteil

ROHMs PMICs bieten eine elegante Lösung für die komplexen Herausforderungen, die mit der Stromversorgung von System-on-Chip-Anwendungen einhergehen. Mit langjähriger Erfahrung in der Entwicklung von Stromversorgungs-ICs und einer engen Zusammenarbeit mit SoC-Anbietern hat ROHM bewiesen, dass seine PMICs die Leistung von SoCs maximieren und den Entwicklungsprozess erheblich vereinfachen können. Dies ermöglicht es Kunden, sich auf die Entwicklung innovativer Anwendungen zu konzentrieren, anstatt sich mit den Feinheiten des Stromversorgungsdesigns zu befassen.

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