定積分

正如我們在本系列的前幾期專欄中所探討的那樣，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點是微小的眼睛，耳朵和大腦，它們說著一種共同的語言來相互通信并與更高性能的系統(tǒng)進行通信。因此，它們需要多個集成設備來執(zhí)行其功能。隨著系統(tǒng)中使用的設備數(shù)量的增加，尺寸和成本也會增加。預計物聯(lián)網(wǎng)設備的數(shù)量將遠遠超過PC和智能手機。這創(chuàng)造了，是的，你猜對了 —— 一個非常有競爭力的市場。為了在這個快速增長且競爭激烈的物聯(lián)網(wǎng)市場中發(fā)揮作用，嵌入式設備需要能夠在關鍵領域（集成）中采用更快的創(chuàng)新速度。

顯然需要密集包裝電子產(chǎn)品，以便它們占用最少的空間，同時保持全部功能。因此，設計人員尋求在單個芯片中實現(xiàn)功能的最大集成。MCU是嵌入式市場持續(xù)集成的一個很好的例子。MCU將標準外設以及易失性和非易失性存儲器推入其他獨立的MPU中。SoC 將更多的外設、穩(wěn)壓器和時鐘推入設備。對于市場喜愛的豐富用戶界面，需要集成顯示驅動和觸摸傳感電路。我們還沒有完成，因為我們可以將更多功能打包到單個設備中，從可編程無線，高復雜性模擬傳感器接口和用于連接用戶界面的語音命令開始。物聯(lián)網(wǎng)設備的另一個重要先決條件是安全性 - 數(shù)十億個互連設備帶來了重大的安全挑戰(zhàn)。正確完成的安全性是在硬件和固件中完成的安全性。這種混合安全方法將自定義硬件的穩(wěn)健性與固件的可升級性相結合。

圖1顯示了典型物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的單芯片集成：

如今，有MCU將整個可編程系統(tǒng)集成到單個芯片中。這種集成的嵌入式系統(tǒng)使得使用強大、靈活的可編程片上系統(tǒng)架構實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)變得快速、簡單且經(jīng)濟高效。這些器件能夠創(chuàng)建具有可編程模擬模塊的各種傳感器接口，以及具有可編程數(shù)字模塊的自定義顯示和通信接口，因此可以適應各種物聯(lián)網(wǎng)應用。

制造技術的不斷進步導致加工節(jié)點越來越小。在大多數(shù)情況下，較小的加工節(jié)點可以降低芯片的總體成本，因為它們允許在同一片硅晶圓上制造更多的設備。性能和功率也受到直接影響;較小的處理節(jié)點具有更低的功耗和/或更高的頻率余量，可實現(xiàn)更高的性能。然而，在未來，節(jié)點的萎縮給物聯(lián)網(wǎng)設備的制造過程帶來了重大挑戰(zhàn)。這是因為除了數(shù)字功能之外，未來的集成物聯(lián)網(wǎng)設備還需要具有低泄漏的高性能模擬，以及更快、更低功耗的無線電。沒有適合所有人的制造節(jié)點可以最佳地適合模擬、數(shù)字和無線電。這就是封裝和多芯片模塊（MCM）的進步所在。

Analog 喜歡高電源電壓和大型晶體管，LDO 和開關穩(wěn)壓器等電源模塊也具有這些功能。此外，模擬模塊不會像處理節(jié)點較小的數(shù)字模塊那樣縮小。畢竟，他們必須擔心載流能力，集成的無源元件和晶體管需要具有較大的有源區(qū)域，而不是簡單的開關，這對于數(shù)字電路來說已經(jīng)足夠了。這導致模擬在小型處理節(jié)點上變得昂貴。模擬和電源將適合180nm – 90nm芯片。另一方面，數(shù)字處理節(jié)點更小，收縮得相當不錯。這就是給定的芯片復雜性和集成存儲器可以承受的最小處理節(jié)點有意義的地方。低于40nm適用于具有MCU，外設和存儲器的數(shù)字芯片。RF子系統(tǒng)更喜歡優(yōu)化的批量工藝或完全耗盡的絕緣體上硅（FDSOI）概念，為具有巨大前景的集成物聯(lián)網(wǎng)無線電量身定制。

雖然MCM可以是“兩全其美”的解決方案，但MCM和整體式物聯(lián)網(wǎng)設備之間的選擇歸結為所需的性能和成本。但有一件事是肯定的，集成將把物聯(lián)網(wǎng)推向以前從未被認為可能的應用！

是呢環(huán)保局：郭婷