Können Sie einen passiven ASIC bekommen?

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In superkleinen Geräten mit geringem Stromverbrauch, bei denen der Platzbedarf eine große Rolle spielt, können komplizierte passive Netzwerke viel Platz beanspruchen. Ist es möglich, einen passiven oder größtenteils passiven ASIC herzustellen? Wenn es möglich ist, wie viel würde es kosten? Natürlich würde es sich niemals den winzigen Kosten diskreter Passive annähern, aber wenn Sie diesen Platz wirklich brauchen, könnte es sich lohnen.

In Bezug auf die Kosten für die ASIC-Herstellung war diese Frage wirklich hilfreich, aber es handelt sich um traditionellere ASICs, bei denen die aktiven Komponenten die Hauptsache sind.

Ich frage mich auch, vielleicht ist ASIC das falsche Wort? Gibt es ein anderes Wort für so etwas?

BeB00
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Was meinst du mit "passiv"? Wie ein Haufen winziger Widerstände und Kondensatoren?
Eugene Sh.
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Ja, so ziemlich. Ich denke, Sie würden nur FETs für Widerstände verwenden. Siliziumkondensatoren sind räumlich ziemlich ineffizient, daher ist dies nicht die beste Idee.
BeB00
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Vielleicht sprechen Sie also eher von "analog" als von "passiv"?
Eugene Sh.
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Sie unternehmen große Anstrengungen, um Widerstände, Kondensatoren und insbesondere Induktivitäten in ASICs zu vermeiden, sodass Sie zunächst an einem schlechten Ort sind. Was Sie tun, ist, sehr schwache Stromquellen und winzige kleine Kondensatoren, Opamp-Intregratoren usw. zu erzeugen, um den passiven Wert zu fälschen, den Sie benötigen.
Winny
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Wenn Sie angeben, um welche Anwendung es sich handelt, können wir möglicherweise vorschlagen, wie diese Anwendung von einem passiven Schaltkreis in einen aktiven Schaltkreis umgewandelt werden kann, der dann einfacher in einem ASIC platziert werden kann.
Horta

Antworten:

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Keine Expertenantwort, aber einige nicht zusammenhängende relevante Fakten:

Einer der Gründe, warum ICs häufig externe Passive benötigen, ist, dass Standard-Silizium-ICs kein gutes Substrat für die Herstellung von Kondensatoren und Induktivitäten von signifikantem Wert auf dem Chip sind. Somit ist ein herkömmlicher IC, "AS" oder nicht, kein platzsparender Weg , um große Passive auf eine Platine zu setzen (außer hochwertigen Widerständen). Es könnte sich immer noch als Verbesserung herausstellen, wenn nicht der Wert, sondern die Anzahl der Teile ein Problem darstellt (dh Pakete und Verbindungen machen den größten Teil des Bereichs aus), aber aus diesem Grund verfügt beispielsweise Ihr Mikrocontroller immer über eine externe Entkopplung Kondensatoren.

Widerstandsnetzwerke und Kondensatornetzwerke sind eine existierende übliche Form von Passiven in einem einzigen Paket. Ich habe jedoch noch keine gemischten passiven Typen in einem einzigen Gehäuse gehört - ich gehe davon aus, dass dies genauso schwierig sein würde wie das Einfügen von Passiven in einen normalen Silizium-IC, da diese sehr unterschiedliche Materialien und Herstellungstechniken aufweisen.

Widerstandsnetzwerke können verwendet werden:

  • Platz auf der Tafel sparen; Ich glaube, sie waren in den Tagen durch das Loch viel häufiger und relevanter. Selbst wenn Sie die Widerstände vertikal platzieren würden, würden Sie ein ganzes Loch für den anderen Pin benötigen, und ein Netzwerk würde Ihnen Widerstände mit nur N + 1 ermöglichen Stifte).N.N.+1
  • Als hochpräziser Spannungsteiler oder andere Konfiguration angepasster Widerstände (dies wird häufig bei High-End-Messgeräten beobachtet). Mehrere Widerstände aus dem gleichen Prozess und auf dem gleichen Substrat unter Verwendung engere Toleranz haben kann, temperaturstabiler Verhältnisse der Widerstände als Widerstände unabhängig voneinander hergestellt.

Hybride integrierte Schaltkreise oder Hybridmodule sind eine Art Zwischentechnologie zwischen Leiterplatten und ICs mit einem Halbleiterchip, die Passive enthalten können, die entweder auf der Platine selbst gebildet oder aufgelötet sind - aber sie sind weder bemerkenswert kompakt noch billig. Der Wert liegt in einem präzisen, vorgefertigten, versiegelten Modul, das Sie in eine größere Platine einstecken / löten können.

Kevin Reid
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Wissen Sie, welche Komponentenhersteller in Widerstandsnetzwerken groß sind?
BeB00
@ BeB00 Ich habe hier keine Erfahrung, aber das klingt nach einer Frage, die zu beantworten ist, indem Sie zunächst sehen, wer die Widerstandsnetzwerke bei Ihrem bevorzugten Komponentenlieferanten zur Verfügung stellt ( z . B. ).
Kevin Reid
Bei Widerstandsnetzwerken sieht es so aus, als wären die kleinsten im Grunde nur eine Reihe von 0201-Widerständen in einem Gehäuse, sodass keine Platzersparnis entsteht.
BeB00
Es kann erwähnenswert sein, dass die Toleranz für Dünnschichtwiderstände tendenziell sehr locker ist, aber die Widerstandsverhältnisse können sehr genau sein. (Ohm pro Quadratschichtwiderstand ist eine Prozessvariable, aber die Anzahl der Quadrate in einem Entwurfselement hängt nur von der lithografischen Genauigkeit ab.) Daher kann es sinnvoll sein, ein Widerstandsteilernetzwerk aufzubauen, aber das Ersetzen nicht zusammenhängender diskreter Widerstände funktioniert möglicherweise nicht so gut.
MarkU
@ MarkU Das war es, worauf ich mich einließ, indem ich "Matched" sagte, aber ich habe noch ein paar Worte dazu gesagt.
Kevin Reid
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ASIC bedeutet anwendungsspezifische integrierte Schaltung. Wenn diese integrierte Schaltung nur passive Komponenten enthalten würde, könnten wir sie immer noch als ASIC bezeichnen.

Die Herstellung eines Siliziumchips mit nur passiven Komponenten ist sehr gut möglich, es gibt jedoch schwerwiegende Einschränkungen . Auf einem IC sind Kondensatoren nur bis zu wenigen nF praktisch. Induktivitäten können nur wenige nH betragen. Widerstände können in nahezu jedem Wert hergestellt werden.

Diese passiven Komponenten (mit Ausnahme der Induktoren) haben möglicherweise parasitäre Dioden auf dem Substrat, sodass sie möglicherweise nicht zu 100% passiv sind.

Das Entwerfen und Produzieren eines ASIC ist niemals billig. Abhängig vom Herstellungsprozess kann die Herstellung der Masken (die zum Definieren der Muster für die Herstellung der Komponenten erforderlich sind) zwischen 10000 und 1000000 US-Dollar liegen (ja, auf Millionen US-Dollar).

Die tatsächlichen Kosten für die Herstellung eines ICs, sobald Sie die Masken haben, sind niedriger. Je nach Größe können sie einige Cent bis zu zehn Dollar betragen (kleinere Größe billiger). Bei hohen Maskenkosten müssten Sie jedoch viele dieser Chips herstellen (und verwenden / verkaufen), damit dies kostengünstig ist. Die Maskenkosten werden auf alle von Ihnen hergestellten ICs aufgeteilt. Je mehr, desto besser.

Ich habe in der Vergangenheit bei Philips Semiconductors gearbeitet und sie hatten ein spezielles Verfahren nur für Passive. Die Idee war, dass diese ICs die Versorgungsentkopplungskondensatoren und HF-Anpassungskomponenten für einen separaten, kleinen IC mit den aktiven Komponenten bereitstellen und in einer teureren Prozesstechnologie hergestellt werden. Dieser kleinere IC würde dann mit den passiven Komponenten auf dem Chip montiert.

Die Herstellung war etwas kompliziert und wurde meines Wissens nur für einige Nischenprodukte verwendet. Es ist sicherlich keine Mainstream-Technologie.

Bimpelrekkie
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Sie müssen keine aktiven Mitarbeiter auf einem ASIC haben (obwohl ich nicht weiß, ob dies jemals jemand getan hat). Es gibt Hersteller, die so etwas machen , es ist teuer und Sie brauchen große Mengen.

Es gibt bessere Möglichkeiten, die immer noch teurer wären als eine Leiterplatte mit Komponenten, aber billiger als ein ASIC. Komponenten können in die Leiterplatte eingebaut werden .

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein
Quelle: EDN

Oder Sie können integrierte Pakete erhalten :

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Diese beiden letzteren wären wahrscheinlich billiger als eine integrierte Schaltung, bei der die Passive in Silizium eingebaut sind. Das Einbetten von Komponenten in diese neuen Prozesse ist jedoch viel teurer als die Verwendung einer Leiterplatte mit Micro-Vias und das Stapeln von Leiterplatten

Spannungsspitze
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Ich denke, ASICs sind eher im digitalen Bereich. Nicht wahr, ich habe im Laufe der Jahre an vielen ASICs gearbeitet und all diese hatten einen bedeutenden Anteil an der analogen Elektronik. Was ich teilweise entworfen habe ;-)
Bimpelrekkie
Ja, meiner Erfahrung nach habe ich das gehört. Mir ist klar, dass es eine unscharfe Unterscheidung ist.
Spannungsspitze
Digital / Analog hat nichts damit zu tun, dass es sich um einen ASIC handelt. ASICs haben heutzutage normalerweise analoge Frontends und digitale Interna. Aber es gibt keinen Grund, warum Sie es nicht ganz so oder so haben könnten. Es sind einfach orthogonale Ideen.
Horta
Schauen Sie, in jedem Fall habe ich gehört, dass ASIC mit Digital und IC mit Analog zu tun hat. Ich sage dir, was mir gesagt wurde, ich habe nicht gesagt, dass es richtig ist.
Spannungsspitze
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Ich denke, wir schlagen nur vor, dass Sie diesen Wortlaut aus Ihrer Antwort entfernen, damit die Leser Ihre ansonsten gute Antwort nicht weiter verwirren.
Horta
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Ja definitiv. Hier bei Keysight erstellen wir beispielsweise einige unserer eigenen grundlegenden Streifenfilter für Sonden und andere Geräte. Der Einbau passiver Komponenten in Chips ist Standard.

Andere Klarstellungen. ASIC vs. IC - Wenn Sie einen Chip für einen bestimmten Zweck entwerfen, ist der "AS" gültig. Es ist eine Kartoffel / Potahto-Situation.

Digital vs. Analog? - Beides ist üblich. Digitale ASICs verarbeiten und berechnen im Allgemeinen, analoge ASICs massieren ein Signal im Allgemeinen in eine benutzerfreundlichere Form. Wir sprechen hier im Podcast zur Elektrotechnik von EEs Talk Tech über Folgendes:

https://eestalktech.com/2017/07/13/fast-adc/

Daniel Bogdanoff - Keysight
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