數(shù)字技術(shù)逐漸成為主流技術(shù)，模擬技術(shù)衰落的原因是什么

（文章來源：PARKER）

在這樣一個(gè)對(duì)數(shù)字電路處理有利的世界中,模擬技術(shù)更多地用來處理對(duì)它們不利的過程。但這個(gè)現(xiàn)象可能正在改變。

我們生活在一個(gè)模擬世界中,但數(shù)字技術(shù)已經(jīng)成為主流技術(shù)。混合信號(hào)解決方案過去包含大量模擬數(shù)據(jù),只需要少量的數(shù)字信號(hào)處理,這種方案已經(jīng)遷移到系統(tǒng)應(yīng)用中,在系統(tǒng)中第一次產(chǎn)生了模數(shù)轉(zhuǎn)換過程。

模擬技術(shù)衰落有幾個(gè)原因,其中一些是建立在自身缺陷上的。摩爾定律適用于數(shù)字電路而不是模擬電路;晶體管可以而且必須做得更小,這有利于數(shù)字電路。但這對(duì)模擬晶體管的影響并不大,反而器件尺寸越小,模擬器件特性往往越差。器件的小型化一直是這個(gè)世界技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵,在這一點(diǎn)上模擬技術(shù)不能跟上時(shí)代,漸漸被遺忘了。

工藝技術(shù)已經(jīng)針對(duì)數(shù)字化進(jìn)行了優(yōu)化,這并不奇怪,但這對(duì)剩下的模擬元件造成越來越大的壓力。產(chǎn)品生命周期中的制造工藝變化和參數(shù)退化在模擬世界中更具挑戰(zhàn)性。這意味著模擬元件需要比數(shù)字元件更多的分析和巧妙的設(shè)計(jì)。

模擬技術(shù)仍然被認(rèn)為是一種藝術(shù),而且自動(dòng)化并沒有以數(shù)字方式遷移到工具中,這意味著模擬生產(chǎn)力繼續(xù)下降。我們正在發(fā)現(xiàn)在芯片中,即使是非預(yù)期的模擬內(nèi)容也占據(jù)了SoC表面積很大的一部分,而且模擬器件的設(shè)計(jì)需要很長(zhǎng)時(shí)間,也要承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。

諷刺的是,隨著數(shù)字設(shè)備越來越小,芯片越來越大,SoC設(shè)計(jì)的幾個(gè)方面開始看起來更像是模擬問題。時(shí)鐘和功率分配正在迅速成為模擬問題。芯片依賴于PHY電路移動(dòng)圍繞系統(tǒng)移動(dòng)數(shù)據(jù),這些是模擬電路的特點(diǎn)。對(duì)于不能兼容模擬內(nèi)容的芯片(基本上也就意味著所有芯片),上述幾個(gè)方面僅僅是為什么摩爾定律無法實(shí)現(xiàn)芯片總面積、功率、性能提升的部分原因,缺乏對(duì)模擬信號(hào)和器件的關(guān)注,這是數(shù)字芯片現(xiàn)在付出代價(jià)的原因。

業(yè)界對(duì)這一趨勢(shì)沒有任何論據(jù)。Morton CTO首席技術(shù)官Oliver King表示:“領(lǐng)先的高級(jí)工藝非常適用于邏輯密度和性能設(shè)計(jì),因此模擬電路必須遵守設(shè)計(jì)規(guī)則所帶來的限制。同樣的情況是,這些過程的建模并沒有針對(duì)模擬設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化?！?/p>

西門子商業(yè)顧問公司的產(chǎn)品營(yíng)銷經(jīng)理杰夫·米勒補(bǔ)充說:“小功能尺寸的先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)確實(shí)可以滿足大規(guī)模數(shù)字邏輯的需求。低電壓、低功耗和地成為的邏輯晶體管是促進(jìn)摩爾定理繼續(xù)想數(shù)字方向發(fā)展的關(guān)鍵因素。然而,對(duì)于模擬設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來說,將其用于越來越小的特征尺寸的好處并不能轉(zhuǎn)化。雖然在16nm及以下確實(shí)有很多模擬設(shè)計(jì)正在使用finFET和多模式化的工藝節(jié)點(diǎn),但這通常是允許大數(shù)字和模擬(元件)在同一個(gè)芯片(die)上共存。”
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