Mixed-Signal

FRAGE Was ist unter Mixed-Signal-Design zu verstehen?

Budde Eine allgemeingültige Definition dazu ist nur schwer zu geben. Im Generellen wird darunter eine Mixtur aus analogen und digitalen, sowie hoch- und niedervoltigen Komponenten verstanden. Über 80 Prozent der ELMOS-IC verbinden digitale Steuerelemente und Hochvolt-Ausgangstreiber. Die anderen Produkte vereinen zusätzliche Elemente, beispielsweise einen Sensor.

FRAGE Was zeichnet die Mixed-Signal-Technologie aus?

Bonk Die Mixed-Signal-Technologie von ELMOS zeichnet aus, dass wir Hochvolt-Komponenten, anspruchsvolle analoge Funktionen und komplexe digitale Schaltungen in einem kompakten Prozess fertigen. Diese Verbindung der eigentlich grundverschiedenen Anforderungen in einem Prozess, ist das Kernstück unserer Mixed-Signal-Technologie.

FRAGE Für welche Applikationen eignen sich Halbleiterchips mit Mixed-Signal-Technologie besonders und warum?

Budde Halbleiterchips in Mixed-Signal-Technologien sind besonders geeignet für Applikationen, bei denen der Chip eine hohe Packungsdichte aufweist und gleichzeitig unter rauen Umgebungsbedingungen arbeiten muss. Bezogen auf ein Automobil bedeutet dies, dass überall wo ausgewertet und geschaltet wird, ein Mixed-Signal-Chip sinnvoll ist. Beispielsweise bei sehr kleinen Signalen kann ein integrierter Sensor die Drehrate, Beschleunigung, Neigungswinkel, Druck oder sogar Licht detektieren und auswerten. Ein weiteres Beispiel ist der Luftmassensensor. Dieser muss sehr geringe Wärmeunterschiede genau messen können. Damit die Informationen nicht erst weite Wege durch das Auto fließen müssen, ist es sinnvoll die Messung und Auswertung direkt am Ort der Entstehung zu haben.

FRAGE Welche Besonderheiten ergeben sich beim Design von Mixed-Signal-Chips?

Budde Um es pragmatisch zu formulieren: Die Leistung ist es, analoge Leistungsstufen, empfindliche Signalverarbeitung und digitale Funktionen zu verheiraten. Die hohen Ströme dürfen beispielsweise die digitalen Schaltungen nicht stören – ein großer Digitalteil aber auch nicht einen empfindlichen analogen Block. Allgemein gesagt: Die Komponenten dürfen sich nicht negativ beeinflussen. Ein gutes Beispiel dafür ist der Airbag. Es fließen bei der Zündung eines Airbags hohe Ströme durch den ASIC, die Logik darf dabei nicht gestört werden. Sonst zündet der Airbag nicht richtig.

FRAGE Werden Design Bibliotheken eingesetzt?

Bonk Ja, im Digitalen setzen wir seit vielen Jahren auf Design Bibliotheken und im Analogen auf die Wiederverwendung bereits erfolgreich eingesetzter Komponenten. Dabei haben wir uns ein sehr umfangreiches Portfolio mit verfügbaren Funktionsblöcken erarbeitet. Für häufig verwendete Standardfunktionen bauen wir derzeit eine analoge Standardzellenbibliothek auf.

FRAGE Welche Vorteile ergeben sich dadurch für den Designer?

Bonk Der Designer spart viel Zeit bei der Entwicklung und kann sich dadurch auf besondere Anforderungen konzentrieren. Praktisch sieht dies so aus: Der Designer weiß, welche grundsätzlichen Funktionen in seinem Chip benötigt werden, und wählt aus einer Datenbank geeignete Komponenten aus. Der Designer kann dabei natürlich jederzeit Elemente verändern. So greift man häufig auf Komponenten zurück mit denen man schon in anderen Projekten gute Erfahrungen gesammelt hatte. Man weiß, wie sich die Zellen bei bestimmten Funktionen verhalten. Mit den Standardzellen ist es noch einfacher: Hier wählt der Designer während der Schaltungseingabe eine passende Zelle aus und bindet sie per Mausklick in sein Projekt ein.

FRAGE Was hat der Einsatz von Bibliotheken für Auswirkungen für den Kunden?

Budde Der Kunde erhält sein Produkt in kürzerer Zeit und das Produkt ist schon in einem sehr frühen Stadium zuverlässig. Ein Grund dafür ist, dass der Designer sich mehr auf die spezifischen Besonderheiten des Produkts konzentrieren kann. Schon im ersten Silizium ist sein Produkt fast serienreif. Unser Ziel ist es, dass der Kunde bereits das erste Muster in seine Applikation einsetzen und testen kann.

FRAGE Welche Entwicklungen erwarten Sie zukünftig?

Bonk Die Projekte mit integrierter Sensorik werden noch stärker zunehmen. Das dies für ELMOS problemlos umzusetzen ist, ist eine Auszeichnung für unsere Technologie. Zudem werden die digitalen Teile in den kommenden Jahren stark an Komplexität gewinnen. Außerdem erwarte ich, dass die Steuergeräte und Baugruppen in den nächsten Jahren teilweise standardisiert werden, insbesondere bei den Protokollen. Dies wird die Kommunikation bei Produkten von verschiedenen Herstellern erheblich erleichtern.