解決芯片工程師的兩大痛點(diǎn)

看看今天的物聯(lián)網(wǎng)和智能設(shè)備領(lǐng)域，你可能會(huì)覺得現(xiàn)在是成為芯片工程師最好的年代。設(shè)備越來(lái)越小，將越來(lái)越多功能集成到更小的尺寸中。從手機(jī)到可穿戴設(shè)備，再到家居、汽車和工作場(chǎng)所的各式智能傳感器，2018年是尖端創(chuàng)新的一年。創(chuàng)新而又體現(xiàn)未來(lái)感。

不過(guò)這個(gè)創(chuàng)新的未來(lái)，來(lái)的不是那么容易。你可以問任何一位現(xiàn)代芯片工程師。事實(shí)上，根據(jù)終端用戶的期望開發(fā)出尖端創(chuàng)新設(shè)備的壓力，正在加劇兩個(gè)特殊的痛點(diǎn)，而這兩個(gè)痛點(diǎn)使得工程師的工作變得越來(lái)越艱難。

哪兩個(gè)痛點(diǎn)呢?芯片的靈活性和不斷縮小的設(shè)備尺寸。

芯片缺乏靈活性會(huì)給未來(lái)埋下問題的隱患

在電子工程界，大家公認(rèn)的是，創(chuàng)建大而昂貴的設(shè)計(jì)有著它相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，就是這樣的設(shè)計(jì)本身會(huì)有很大的靈活性、編程能力以及按照個(gè)性化需求定制芯片的能力。那反過(guò)來(lái)，當(dāng)工程師需要設(shè)計(jì)較小、較便宜的電子產(chǎn)品時(shí)，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)設(shè)計(jì)層面上的各種靈活性和可編程性下降到幾乎為零。這類設(shè)計(jì)面臨的元器件選擇只有：沒有選項(xiàng)、沒有編程也沒有靈活性的分立器件。

這迫使工程師在設(shè)計(jì)的最初就要仔細(xì)研究好他們將要使用的具體元器件，一旦定下來(lái)之后就不能隨便調(diào)換或者更改了，不然可能會(huì)嚴(yán)重打亂他們的設(shè)計(jì)工作進(jìn)度。這樣一來(lái)，也就意味著設(shè)計(jì)過(guò)程中沒有了任何程度的靈活性，這也為整個(gè)過(guò)程增加了一層不必要的困難。它要求工程師展現(xiàn)絕對(duì)完美的預(yù)見能力，在設(shè)計(jì)工作開始之前，他們就需要確定采用哪些分立元件，而且這些分立元件必須能完美無(wú)暇地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能。在任何一個(gè)元件上選擇錯(cuò)誤，都可能會(huì)在某個(gè)階段嚴(yán)重顛覆整個(gè)項(xiàng)目。

或者，工程師確實(shí)可以不犯任何選擇錯(cuò)誤，但是芯片設(shè)計(jì)的需求可能在設(shè)計(jì)中途變了。如果出現(xiàn)了這兩種情況的任何一種，工程師都要面臨突如其來(lái)的頭痛問題，要么糾正錯(cuò)誤，要么按照新的芯片需求進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)過(guò)程可能需要幾天到幾個(gè)星期，甚至有時(shí)需要幾個(gè)月，而這最終又會(huì)導(dǎo)致連鎖反應(yīng)，耽誤所有等待這款芯片設(shè)計(jì)完成的其他環(huán)節(jié)的工作進(jìn)度。

越來(lái)越小的設(shè)備尺寸正在捆住工程師雙手

消費(fèi)者不斷要求便攜式設(shè)備變得更小更輕便。與此同時(shí)，消費(fèi)者還要求這些更小更輕便的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的電池續(xù)航能力。對(duì)工程師來(lái)說(shuō)，這意味著需要在設(shè)備中騰出更多空間來(lái)放置更大的電池，從而實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的電池續(xù)航能力。

這兩個(gè)要求是相互對(duì)立的，對(duì)工程師來(lái)說(shuō)，這無(wú)異于一根兩頭都在燃燒的蠟燭。

即使是智能手機(jī)這樣的應(yīng)用，雖然設(shè)備在外形上并沒有變小，甚至可能在往更大的外形發(fā)展，但它們也照樣希望內(nèi)部的電路板和元器件變得更小。特別是縮小設(shè)備中的電子元器件，來(lái)騰出更多的電路板空間給更多的元器件，或者將現(xiàn)有的元件替換成一個(gè)更大的，比如，更大的電池。

盡管設(shè)備可能變得更小了，但是一般來(lái)說(shuō)設(shè)備中的電路板上至少還有一個(gè)元件仍然比較大，比如微控制器或系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)。這類是核心元件，但尺寸也較大。工程師們不得不照常將它們包含到設(shè)計(jì)中，因?yàn)橹圃焐炭赡軙?huì)說(shuō)這類元件他們能拿到的貨只有這一款。所以，工程師只能圍繞這款SoC或微控制器的尺寸開展設(shè)計(jì)，而這會(huì)限制他們…例如…提高電池巡航能力。如果電路板已經(jīng)被不少分立器件占去了空間，就更加劇了這個(gè)問題，進(jìn)一步捆住了工程師的雙手。

更智能的設(shè)備要配更智能的芯片設(shè)計(jì)工程

隨著設(shè)備變得更智能、更復(fù)雜、當(dāng)然還有更小，這些設(shè)備中采用什么元器件不應(yīng)該使芯片工程師的工作變得不必要的艱難。用戶希望設(shè)備用起來(lái)直觀，為什么不能讓設(shè)計(jì)這些設(shè)備的工程師的工作也變得更直觀呢?

更大的靈活性和更簡(jiǎn)潔清爽的電路板空間，不僅可以讓工程師的生活更輕松，也會(huì)給客戶帶來(lái)好處。更靈活的芯片架構(gòu)意味著客戶和他們的工程師將有更多的余地來(lái)決定需要哪些元件，什么時(shí)候決定需要哪些元件都沒關(guān)系。

占板尺寸更優(yōu)化的芯片可以實(shí)現(xiàn)更好、更小、更高效的設(shè)計(jì)。優(yōu)化電路板空間不能去除那些必須保留的大元件，但是可以去掉那些相對(duì)不重要但又占據(jù)寶貴電路板空間的分立器件，替換成更有效的元件。如果優(yōu)化的電路板空間可以安裝更大更強(qiáng)的電池，這對(duì)設(shè)計(jì)公司和終端用戶來(lái)說(shuō)不就是雙贏嗎?

有一種替代多個(gè)小分立器件的好方法，就是Dialog半導(dǎo)體公司的GreenPAK可配置混合信號(hào)芯片。

對(duì)工程師好，也是對(duì)他們的客戶好，最終也會(huì)惠及使用產(chǎn)品的用戶。如果工程師們?cè)谠O(shè)計(jì)中有更多的余地、更多的靈活性、更多的選項(xiàng)、更多的電路板空間可以利用、不會(huì)被后期的需求變化而打亂設(shè)計(jì)和生產(chǎn)進(jìn)度，這將會(huì)使大家都受益。更智能和直觀的設(shè)備，要配上更智能和直觀的芯片設(shè)計(jì)工程方式。

作者：Roman Yankevych，Dialog半導(dǎo)體公司