为边缘设备完整性问题

电池边缘的设备需要节省每微微焦耳的能量,这通常意味着运行在电压很低。这可以创建信号和电源完整性问题通常看到的最新技术节点。但是因为这些往往之举,低成本的设备,开发人员常常不能在这些设备上执行相同级别的分析。

噪音可以有许多形式。一些是静态的,是动态的。

可能是由于诸如静态噪声过程变化。“变化是一个巨大的问题,”莫费萨尔说,总裁兼首席执行官Movellus。“如果你运行你的芯片在阈值附近,你的变化缓慢的角落快速不再是2或3次。它可能是20倍。”

动态噪声来自热散粒噪声、干扰、不完美的电力供应,和许多其他来源。“这是不一定,低电压设计更敏感。那就是噪音,容易有可能导致产品失败,”布拉德·格里芬说,产品管理组multi-physics系统分析主管节奏。“如果电压摆幅是5伏,你有很多的噪音。但如果0.8伏特电压摆幅,你没有那么多利润。”

模拟电路可以比数字更容易受到噪声。“我们面临的一大挑战是在模拟,特别是与无线接口,”理查德·埃德加说产品管理高级主管想象力的技术。“我们对功耗有挑战。我们显然有对权力的挑战泄漏,追踪正变得如此之近。同时,我们有电感非常擅长造成干扰的其他部分的设计。我们最终没有看到一个巨大的收缩与数字模拟相比,我们所看到的,因为我们需要保持隔离差距那么宽高是两个或三个节点。大约40 nm,缩小我们可以实现模拟使我们能够减少模拟电路的干扰限制。”

这些设备正在积极推动较小的节点,尽管他们仍然远远落后于设备中发现手机或高性能的应用程序。“有些事情更糟糕的新节点,“说Movellus费萨尔。“一个是闪烁噪声,模拟设计师——特别是如果你正在设计一个放大器或高灵敏度电路。闪烁噪声带宽成反比几何增长。在过去你只需要担心上面几兆赫年长的节点,但是今天你需要担心20 mhz。噪声带宽越大,噪声能量积累,因此更糟糕的设计。新技术将会发明为应对这些挑战,如果你想在先进的高性能射频节点。”

较小的节点的另一个问题是泄漏电流。“这是开始主导,”想象的埃德加说。“当你应该关掉一切,你仍然有漏电流。即使你把电压,漏电电流仍然存在。我们得到的,当然非常低功耗物联网应用程序,人们想要关掉整个越来越多。有效唯一一点你可能总是继续PMU在SoC内部运行,所以它可能带来其他芯片。”

甚至数字接口包含大量的模拟内容。“任何权力的涟漪将产生负面影响,”节奏的格里芬说。“我们认为这所有的时间与内存接口,尤其是DDR的低功耗版本。这些电压波动很小,这就是信号完整性的工具扮演着一个关键角色,能够模拟和预测总体之间的交互能力,地面和信号。你不处理这样的问题你解决上大学的时候,你在哪里有完美或理想的电力和地面。你处理真实世界的信号返回路径不是一个完美的回报。有很多挑战。”

自适应系统
这些挑战往往会导致不同的方式思考问题。“考虑系统运行在0.8伏特,”格里芬说。”这意味着从0到1 0.4伏左右,如果有什么原因一点点力量或地面上的噪声,信号可以开关的噪音。这是一个不必要的开关,这意味着你的数据完整性不再是可靠的。你误比特率。在最新的DDR接口和低功耗DDR接口,你必须用一个比特误码率测试资格。要做到这一点,我们必须模拟传输的比特被数百万从A点到B点,并确保一些错误的数量是小到足以通过考试。”

这就是事情可能会变得很复杂。“内部,并行转换器设备,有很多的工作,使得车内外的信号,所以当我们反序列化的数据我们可以得到正确的水平1和0,”格里芬说。“但实际上测量是不可能的。很多公司做的是建立一个测量装置进入芯片。测量设备可以发送信息,这样你可以看到发生了什么。有这样的信息,一个控制器可以做决定的比特误码率增加,也许是因为我不能够充分平衡信号,所以我要节流回到较低的数据速率。限制版本的接口可以维护数据完整性即使表现完整性可能不是维护。”

类似的事情发生在模拟接口。“你不一定要在全功率发射,”埃德加说。”,而不是发送15岁dBm,你可以去10 dBm。可以节省电力和帮助管理事情,但巴勒斯坦权力机构操作通常比数字在更高的电压。巴勒斯坦权力机构在操作3或者3.3伏特,而不是数字,这是在0.9或0.6与较小的节点。你开始遭受低效率的结果。巴勒斯坦权力机构调整是在特定的输出功率,有效和效率下降。虽然你后退,你变得不那么有效,所以你不是真的拯救你可能认为。”

面临的挑战是设计一个装置,可以从组件获得的反馈了解数据完整性或权力的完整性。“我们可以模拟所有这些功能,”格里芬说。”然后物联网设备制造商可以解决这些问题通过创建必要的显示器,创建软件或固件设备,所以监控行为适当和正确的调节。”

改变结构
许多公司都不得不重新考虑整个架构,不仅对物联网设备本身,而且对系统连接。“如果我们必须关掉整个芯片,我们需要力量,你需要考虑内存,”埃德加说。“它需要保留多少,应该被保留?这可能不是物联网的一部分。它可能是在主机。我们不得不改变我们思考的方式使我们真正权力的架构下芯片,能够把它很快。”

解决这些困难的另一种方法是内容更多的模拟到数字的转变。“模拟电路对噪声往往更敏感,“费萨尔说。“如果你有一个电路,试图产生一个精确的电流,然后缩放、噪声将会更高。如果电路固有的转换从0到1,你能忍受更多的噪音。这是一个大数字的优点。通过传统的模拟电路,你必须意识到非常敏感的偏置电流和电压,和在数字,你现在对待,就像一个数字解决方案。它变得更免疫吵闹的环境。”

这正是想象力的方向。“我们想看看我们可以摆脱一个模拟semi-digital RF射频,”埃德加说。“锁相环,例如。我们想看看我们可以移动的模拟域和数字域。通过移动semi-digital模拟系统,我们可以获得更好的收缩。有了更多的数字锁相环,这将是一个良好的开端,因为锁相环是一个相当大的功耗。有问题今天带的宽度。例如,如果我们想要这个WiFi,我们需要一个能够工作范围很广,我们真的没有。”

成本问题
规模与成本,成本是一个重要因素。“因为成本是一个大问题对于物联网和边缘设备,整个产品需要高度优化的,”乔·戴维斯说产品管理总监导师,西门子业务。“在设计,有很多方法来处理诸如环境影响(热、电磁、振动等),但这些技术需要区域或设计时,影响一部分成本。因此,物联网设计团队需要能够优化模拟和数字功能,功率输出,一起和可靠性得到最好的整体系统成本、功能,和可靠性。这将是至关重要的设计工具,跨越两个模拟和数字空间,以及可靠的物理模型和验证制造过程。”

有多适合物联网设备的设计工具吗?“当我们处理一些非常高端的设备,如手机,我们预计这些公司和农场的计算机可以模拟包含数以百计,如果不是数以千计,可用的核心做模拟,”格里芬说。“很多物联网设备来自小公司,他们可能没有相同级别的计算技术。我们有整个multi-physics分析工具,在大多数情况下,可能更先进公司的定位。但最终,技术,算法是相同的。我们可以提供一定程度的性能,是公司没有足够预算能够运行1000 -核心模拟。”

很难找到合适的模型。“这些设备正在推动边界的标准单元库和可靠性,以及晶体管能够精确模型,“费萨尔说。“这些模型需要不仅对你设计的部分,但对于您可能使用的所有的IP。可以使小公司很难能够利用这些概念。”

结论
虽然很多物联网设备仍在旧的节点,通常拥有更少的信号和电源完整性、担忧或变异,他们操作这样的低电压意味着他们必须处理这些都是非常现实的问题。在某些情况下,问题比高端设备,设计成本平摊在更大数量的设备。设计团队由寻找新的体系结构和适应问题的新方法。