JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
 ETN.fi  Annonsera Utgivningsplan Månadsmagasinet Prenumerera Konsultguide Om oss  About / Advertise
fredag 6 december 2019 VECKA 49
Svenska Sicon har en egenutvecklad AD-omvandlararkitektur och passar utmärkt i konsumentelektronik. För ett år sedan släpptes Sicon sin första standardprodukt: en AD-omvandlare med inbyggt videogränssnitt. Nu satsar företaget på att bli världsledande på att skapa snygga digitala signaler till videoprocessorn i exempelvis en tv. På längre sikt vill man nå en världsledande position inom AD-omvandling.
– För ett till två år sedan var det många som tvivlade på att vi skulle klara att ta fram kretsar, men nu har vi vår arkitektur i kisel och levererar. Och vi har en väldigt intressant utveckling framåt, säger Roland Andersson, vd på Sicon.

Idag erbjuder det lilla halvledarbolaget i Linköping en hel familj standardkretsar. Det handlar om AD-omvandlare med inbyggda videogränssnitt tänkta att sitta i morgondagens tv-apparater, projektorer eller monitorer. Det är alltså en mångmiljonmarknad som Sicon ser framför sig.

– Ja, och klarar vi att ta andelar av den marknaden så har vi bevisat att vår AD-omvandlararkitektur har de fördelar som vi själva anser att den har, säger Roland Andersson.

Arkitekturen är egenutvecklad och har styrkor i flera dimensioner. Den kan konstrueras för hög upplösningen likaväl som hög samplingshastighet. Den tar dessutom liten yta och bränner jämförelsevis lite effekt, vilket gör att den passar väl i konsumentelektronik inom videoområdet. Ytterligare en fördel är att arkitekturen skalar bra när processgeometrierna krymper.

Standardprodukterna som Sicon hittills tagit fram har upp till 10 bitar, samplar som mest 270 miljoner gånger per sekund och är tillverkade i 130 nm CMOS. Men planen är att leverera kretsar i 80 nm redan mot slutet av året. Fast då handlar det om en betydligt mer integrerad lösning än dagens.

– Vi jobbar med att integrera vår AD-omvandlare med grafikgränssnitt och videodecoder samt HDMI-mottagare. Men en sådan krets kan vi ta hand om alla analoga signaler från hela ingångspanelen på baksidan av en tv eller en projektor och leverera en snygg digital signal till videoprocessorn, säger Rolf Sundblad, utvecklingsansvarig på Sicon.

Flera steg är redan tagna i utvecklingsarbetet. En AD-omvandlare med inbyggda videogränssnitt har realiserats i 80 nm, tillverkad av TSMC. Kislet har tagits fram för att visa att det fungerar att krympa arkitekturen.

– Det är helt världsledande. Ingen annan klarar det idag. Även dekoderdelen är löst och vi har våra HDMI-lösningar på en FPGA-plattform. Om några månader kan det finnas kisel framme. Helheten med allt integrerat ska vi leverera mot slutet av året.

Till skillnad från konkurrenterna använder inte Sicon en AD-omvandlare med pipelineariktektur, som ju är den klassiska arkitekturen i tillämpningar som samplar med megasampelhastighet. Istället har Sicon utvecklat den betydligt enklare SAR-arkitekturen (Successive Approximation Register) som traditionellt är klart långsammare.

För att skapa en snabb omvandlare har man valt en parallell arkitektur med flera tidsflätade omvandlare (time interleaved), en så kallad PSAR. I dagsläget innebär det att en AD-omvandlare

FÖRETAGSFAKTA

Sicon har huvudkontor i Linköping samt säljkontor i Boston, Santa Clara, Tokyo, Seoul, Singapore och i Kina. Den globala spridningen beror på att kunderna – de stora tillverkarna av tv-apparater, projektorer och monitorer – finns i Asien medan videoprocessorutvecklingen främst sker i USA.

Under 2007 startade företaget ett konstruktionscenter i Indien med tio anställda. Sicon har totalt 54 anställda, varav 35 i Sverige.

består av 14 mindre AD-omvandlare som klockas parallellt.

– Det är ett attraktivt koncept, men i praktiken är det svårt att matcha alla AD-omvandlare så att det ser ut som en enda, säger Rolf Sundblad, utvecklingsansvarig på Sicon och en av grundarna.

Grunden till Sicons AD-omvandlararkitektur lades redan i början på 1990-talet, då forskare på Linköpings universitet deltog i ett projekt i Cern inom vilket man skulle bygga en partikelaccelerator. Till en detektor behövdes 200 000 AD-omvandlare och dåtidens flashomvandlare drog 10 watt styck, vilket var ett ohållbart alternativ.

– Det var så vi tog fram arkitekturen som vi nu har patenterat och använder i våra nuvarande kretsar. Nu tittar vi framåt på hur vi ska kunna utveckla vår arkitektur för andra applikationer, säger Rolf Sundblad.

Idag känner han sig säker på att arkitekturen passar väldigt bra vid högre hastigheter, säg två till kanske fyra miljarder samplingar per sekund, och 4 till 8 bitars upplösning.

Visserligen finns det omvandlare i det området redan, men de bränner jämförelsevis mycket effekt och kostar många tiotals dollar. Sicon talar om betydligt billigare kretsar för konsumentelektronik som ska klara sig med mindre än 50 mW. Det är ingen annan i närheten av idag.

– Trådlös video är ett hett område just nu, som håller på att standardiseras. Där saknas riktigt bra AD-omvandlare med tillräckligt låg effektförbrukning. Vår teknologi passar väldigt bra där, säger Jan-Erik Lennefalk, marknadsansvarig på Sicon.

Väljer man att blicka i den andra riktningen – mot högre upplösning med lägre samplingstakt – så finns det också lockande tillämpningar inom närtid. Video är en.

Dagens videodekodrar använder faktiskt redan 12 bitar internt, och det kravet är inget problem för Sicon att möta. Företaget ser inte heller något hinder rent arkitekturmässigt att gå upp till 14 eller till och med 16 bitar. När bitarna blir fler kan det däremot finnas behov av digital kompensering om samplingshastigheten är hög, säg 100 till 300 miljoner bitar per sekund.

– Men vår arkitektur håller redan idag för högre upplösning utan kompensering, förtydligar Roland Andersson.

En annan trevlig egenskap med PSAR-arkitekturen är att den skalar bra när processgeometrierna krymper. Hittills har man, som sagt, tagit fram kisel i 80 nm. Men det stoppar inte där. Volymtillverkning i 65 och 45 nm är också fullt möjligt på sikt, tror Sicon.

Skalbarheten beror av att arkitekturen innehåller väldigt få analoga block, bland annat kräver den inga förstärkare. En tumregel säger att analogt skalar linjärt med processen, medan digitalt skalar kvadratiskt.

– Om man ska jämföra pipeline och flash, som är våra största konkurrenter idag, så skalar 80 procent av deras arkitektur linjärt, medan det är tvärt om för oss. Det gör att vår arkitektur blir mer attraktiv ju finare geometrier och högre integration, säger Jan-Erik Lennefalk.

För att utvärdera sin AD-omvandlararkitektur har Sicon precis låtit göra en större undersökning baserad på industristandarden Figure-of-Merit (FOM), som ger ett mått på omvandlaren utifrån hur snabb, högupplöst och effektsnål den är. Ju lägre FOM en omvandlare får, desto bättre är den.

I undersökningen jämförs PSAR med 69 olika flash- och pipelineomvandlare från välkända halvledarbolag som samplar med mellan 100 och 500 miljoner gånger per sekund. Och nu när resultatet redovisas ser det onekligen bra ut.

– Vi fick fram ett fantastiskt fint resultat där vår arkitektur låg bäst både vid 170 och 270 megasampel per sekund, säger Jan-Erik Lennefalk.

Efter det budskapet kan jag inte hålla mig. Borde inte Sicon hålla på med diskreta AD-omvandlare?

– Lite av det du ser här är våra beslutsunderlag. Du drar den slutsatsen som vi kommer att sitta och diskutera snart. Vi blev naturligtvis glada när vi såg resultatet av benchmarkingen. Den säger ju bara att denna arkitektur slår undan benen på väldigt mycket annat, säger Roland Andersson.

Läs även:

Fjorton parallella omvandlare i takt

MER LÄSNING:
 
Branschens egen tidning
För dig i branschen kostar det inget att prenumerera på vårt snygga pappers­magasin.

Klicka här!
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik

Anne-Charlotte
Sparrvik

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)