- Advertisement -
首頁 技術頻道

技術頻道

- Advertisement -

在晶圓階段確認特性 點測設備助力氣體感測器開發

物聯網的發展風潮,帶動了感知層中感知技術、辨識技術、控制技術各種需求的增加,感測器種類繁多,動作、聲音、影像、溫度、濕度、氣壓、氣體、紫外線等各式各樣的感測器,空氣品質監測與氣體感測器便屬於其中之一。 2018年法國市調機構Yole Dévelopment預估,2021年氣體感測器市場可成長至9.2億美元的規模,2022年挑戰10億美元(圖1),其中又以行動裝置與穿戴式裝置的成長幅度最大。 圖1 2018-2023氣體感測器市場發展趨勢。 資料來源:Yole Développement(11/2018) 目前市面上的氣體感測器種類繁多,依其偵測的機制跟原理可大致區分為以下幾種:電化學式氣體感測、觸媒燃燒式氣體感測器、光學式氣體感測器、半導體式氣體感測器。其中仍在發展中的半導體式氣體感測器,易於整合於高密度積體電路中,能做到小型化、高效能、低耗能、低成本適合低價量產等優點而備受矚目。 晶圓製程階段確認特性     加速半導體氣體感測器開發 半導體氣體感測器的流程,大致可以為晶圓製作、封裝、測試,如圖2所示,若以一個功能完整的模組為例,我們分析其成本結構可以發現前段晶粒製程約占29%,後段封裝製程占比約28%,感測器功能測試占比21%,其他的電子零件占比則是22%(圖3)。在元件的開發階段,若是每一個實驗或是參數的調整,都必須完成封裝至元件或是模組,除了每一階段製程的材料成本,還必須增加該製程所需要的時間成本,而此時間動輒數週甚至數月,大幅度地增加元件開發的時間;因此若可以在晶圓製程階段確認氣體感測器的特性,等於提供了一種強而有力的工具,讓氣體感測器的開發者可以在晶圓製程階段得到結果的確認,並即時地回饋,讓開發者挑選調整各種方案或參數,有效地縮短開發所需要的時程。 圖2 半導體式氣體感測器的製作流程圖。 圖3 感測器的製造成本分配圖。 晶圓級半導體式氣體偵測器元件驗證機台,在元件封裝前即以具計量追溯之檢測程序進行元件效能評估,可提早至少1/3的製程製作時間,得知元件的特性,大幅縮短研發該氣體偵測器元件所需要的時間;若能搭配實驗計畫的設計,將材料、圖案,或結構等參數的變化整合於單一晶圓上,則縮短研發的時間幅度,更能達到倍數以上。若將此機台設置於生產線,不但可以避免讓不良的晶粒進入封裝與測試製程線,造成無效成本的浪費,更可能提早發現不良或不穩定的晶粒產出,讓產線人員得以及時矯正,避免產出更大規模的瑕疵產品,進而降低生產成本,增加產品競爭力。 金屬氧化物半導體式氣體感測器需在一定的工作溫度(200℃~400℃)下使用,其感測原理則因半導體氧化物表面的導電率會因為氣體吸附而發生變化(氧化或還原),達到偵測有害氣體目的。根據其工作原理可知若需在元件封裝前即確認氣體感測器的特性,則此點測設備至少需具備以下不可或缺之基本功能:(1)可通入特定目標氣體濃度,(2)具備晶圓加熱功能,使感測器晶片達到工作溫度;(3)精密點測控制電路,量測微小電流與電壓變化。然而為了達到晶圓級氣體感測器高效能點測系統,本設備更具備了自動光學對位系統、線陣列探針點測裝置、氣體濃度調整與吸附劑篩選裝置。根據以上需求所開發出之晶圓級氣體感測器高效能點測系統與各部說明如圖4。 圖4 晶圓級氣體感測器高效能點測系統外觀與次模組說明。 自動光學對位系統主要由兩組光機取像模組、調校滑台與機構及對位解算軟體等所構成,以提供線陣列探針點測裝置之調校對準及以定位Keys(晶圓上對位用之十字標)進行晶圓的精確定位,以及解算兩光機取像模組與線陣列探針點測裝置和晶圓之間的幾何關係與調校參數,量測畫面如圖5,並建立晶圓之座標系統與地圖(Wafer Map),以執行線陣列探針點測裝置之定位調校及感測器晶粒之電性點測,並連結原來的晶圓地圖屬性資料(Attributes),以利於取得晶圓的基本資訊及更新點測結果資料到晶圓地圖資料中。 圖5 自動光學對位量測晶圓四角落十字Key偏移量。 圖6為整合自動光學對位系統與高效能進氣腔裝置之點測架構之實體圖,此架構設計亦為本量測系統設備之重要核心技術,可使得系統設備具有操作簡單及備便時間短等優良的操作性。 圖6 整合自動光學對位系統與高效能進氣腔裝置之點測架構實體圖。 本設備標準氣體供應系統為利用流量控制器配合背景氣體(N2+20%O2)氣體調整標準氣體濃度,以單一標準濃度氣體稀釋出各種欲量測之濃度,其方法以1000sccm流量控制器背景氣體流量,標準氣體可配合欲稀釋比例選擇以1000、500或10sccm流量控制器控制通入腔體流量,以此方式可以調整標準氣體濃度由原濃度調整至1%,1%以下則改以10sccm流量控制器控制標準氣體流量,最小可調整至0.0002%原濃度,若原標準氣體濃度為2000ppm,則最小可將濃度調整至0.4ppm,即可稀釋為原濃度1/5000。 感測器受其他物質干擾易造成量測失準 在工業或民生的應用上,感測器若是受同一環境中其他物質之干擾時,除了使量測值誤差過大,更常造成誤判的困擾;例如酒測,藉由氣體感測器偵測人體呼氣中的特定氣體濃度時,這項技術面臨到的問題大致上可分為兩個:一為選擇性,所檢測的特定氣體濃度,可能會受到呼吸中其他氣體的影響,導致檢測的結果出現誤差;二則為濕度,由於檢測是透過呼吸中的氣體成分,而呼氣中有相當高的水氣含量,所以在檢測的過程中可能會受到水氣的干擾,而影響檢測的準確度。又例如,慢性肝炎患者的呼氣中除了有氨氣外,尚有丙酮、氧氣、二氧化碳及水氣等,會對感測器造成訊號干擾。因此,在氣體進入腔體前設計一吸附劑容器,可於量測時選擇是否通過吸附劑,藉此可篩選有效之吸附劑材料。 根據計畫規格需求,選定以懸臂式探針卡作為本計畫使用的探針卡,如圖7所示,懸臂式探針卡又稱環氧樹酯式(Epoxy Probe Card)約在60年代由Rucker與Kolls所發展設計出來的,優點:價格低廉、製造時間較短、清針容易、裝配和修理起來較容易。 圖7 懸臂式探針卡設計式意圖。 由於待測晶圓須要加熱至200℃,探針卡待測環境高溫,為了避免探針卡印刷電路板(Printed circuit board, PCB)板因受熱而形變,結構加強環增加結構強度,選用圖8之公版PCB,60pin走線左右各走30條線,末端排Pin將與電路PCB板對接,完成之60pin懸臂式探針卡實體圖如圖9所示,10die 60pin懸臂式探針卡待測元件(Devices Under Test, DUT)分布與探針針尖顯微鏡局部放大圖分別如圖10、圖11所示,針尖直徑量測為直徑範圍落在17.5~18.75μm,針點z軸水平位置落在+/-2.5μm,x-y平面位置落在+/-5μm。 圖8 懸臂式探針卡所選用之公版PCB。 圖9 10 die 60pin懸臂式探針卡。 圖10 10die 60pin CPC Probe card DUT分布。 圖11 探針OM圖。(a)焦距在針身,(b)焦距在針尖。 點測控制電路模組提供多種檢測電源訊號 點測控制電路模組主要工作為提供感測器晶粒多種檢測電源訊號,並量取、紀錄其對應電性特徵,以作為判斷晶粒品質好壞的參考依據。點測控制電路板直接以商規排針與母座,和上方的探針卡模組對接,透過排針與探針串接方式,將驅動訊號分別傳送至每個晶片輸入電極;除此之外,點測控制電路亦利用其他組探針探測晶粒輸出電氣特徵,經由訊號處理電路將此類比訊號,轉換成數位形式,再傳回主控電腦繪製關係曲線,以代表每顆晶粒原始電性特徵。依照現階段檢測需求,點測控制電路模組共配置10組相同的檢測電路,可同時點測10顆感測器晶粒,縮減每片晶圓檢測時間。每組檢測電路包含:-10V~+10V可程式設定電壓輸出源、20mA定電流輸出源、精密電流感測電路、以及迴路壓降量測電路。其中輸出點測電壓部分,可根據需求自行以程式控制方式,準確設定-10V~+10V之間的電壓值輸出予晶粒,其最小調整量為±0.1V,最高可支應500mA的電流消耗。檢測電路在輸出驅動電壓同時,利用精密電流感測電路量取迴路中消耗電流,作為晶粒電性特徵之一;此外,檢測電路亦可供給20mA定電流至晶粒另一組電極,再讀取此部分壓降狀態,當作另一項特徵資訊,而其量測精度可分別達到1uA與0.1mV。點測控制電路與探針卡可視不同檢測晶圓型式,設計客製化模組並可輕易置換,以因應多樣化點測需求,增加檢測機台應用彈性。 (本文作者卓文浩、林儀豪、林郁欣、陳柏睿任職於國研院儀科中心、葉瑞鴻任職於晶圓光電)
0

SDR靈活性更高 sub-GHz滿足LPWAN需求

為了提供設計人員和用戶所需的功能和優勢,需要能夠連接IoT和IIoT節點,以便將收集到的資料傳輸處理,或接收使用者或另一個節點的指令。 有線連接始終是一項選擇,有時是非常短距離連接或者需要最高可靠性連接應用的首選。它還用於環境不適合基於射頻(RF)的通訊情況。然而,對於所有IoT/IIoT應用,有線並不總是實用的或具性價比的。 無線適用於IoT/IIoT應用;它可支援幾乎無限的節點數,可攜且易於重新配置,部署快速且更易於擴展。透過選擇專為應用定制的通訊協議,無線也可以以最小的功耗運行。 早期的無線系統基於1GHz以下的RF載波頻率,現今將其稱為sub-GHz。通常,這些sub-GHz應用使用專有協定,並且對於每個給定的應用程式或安裝是唯一的。在過去的5~7年中,基於標準的2.4GHz通訊使用Wi-Fi和藍牙的普及率大幅提升。智慧手機作為連接到雲的閘道,其激增推動了這些基於標準的通訊方案的巨大成長。2.4GHz頻段的另一個好處是它是全球非授權的工業、科學、醫學(ISM)頻段。 sub-GHz協議靈活性高 另一方面,sub-GHz協議提供了更大的靈活性,因為它們受標準控制較少。光譜通常不那麼擁擠,但這些頻帶在全球範圍內變化,使互通性變得不那麼容易。然而,sub-GHz用於IoT/IIoT的最大優勢是能夠以非常高的效能提供遠端通訊。低功耗遠距離通訊的能力對於IoT/IIoT至關重要,特別是對於遠端感測器和資產追蹤器或任何其他可遠離基礎設施運行的技術。對於這些應用,基於sub-GHz技術的廣域網路(WAN)正迅速成為首選方案。蜂窩就是個很好的例子,除了功率要求與IoT/IIoT不相容外,它是個很好的方案。然而,基於標準或專有的低功耗廣域網路(LPWAN)正開始流行。隨著非蜂窩LPWAN技術獲得動力,蜂窩市場已經推出了自己的LPWAN版本NB-IoT。NB-IoT是現有協議的低功耗版本,可以利用當今廣泛的蜂窩網路,並且通常屬於5G。NB-IoT更適合LPWAN的IoT應用,但仍然比其他一些方案成本更高,功耗更大,其折衷方案是網路覆蓋。 為IoT/IIoT設計通訊方案,對於那些必須選擇最佳協議並迅速將方案上市的設計人員是具有挑戰性的。使挑戰複雜的是方案必須是低成本、非常高效、安全,並能夠遠程更新。 使用傳統基於硬體的設計方法,一旦選擇了方案通常是相當固定的,需要大量的重新設計才能從一個協定轉向另一個協定。鑒於圍繞IoT/IIoT的快速技術進步,軟體配置無線介面的能力將帶來許多好處,包括靈活性和未來適用性。 從最簡單的層面而言,軟體定義的無線電是一種設備,其中天線分別連接到類比數位轉換器(ADC)或數位類比轉換器(DAC)用於接收/發送路徑。系統的其餘部分是數位的,基於FPGA、DSP和ASIC等元件,可實現充分的靈活性和重新配置。 SDR成主流有利有弊 隨著SDR進入主流,有許多可用的硬體平台以及許多開放式軟體工具,如流行的GNU Radio。這意味著設計過程稍微容易一些,因為設計人員能夠配置標準硬體並生成協定無關的通訊系統,可現場升級,而使其具有前瞻性。但是,標準的SDR對IoT/IIoT實施有一些挑戰。首先,天線的介面通常更複雜;其次,包含諸如DSP和FPGA之類的設備會增加功耗和物料清單(BoM)成本。 透過將SDR的功能限制在LPWAN,可以實現IoT/IIoT相容的方案。在LPWAN環境中,協議更簡單,並且處理的頻段更少。因此,許多通用協定可以在硬體中輕易管理,而不是使用需要昂貴的FPGA或DSP的純SDR。更便宜、更節能的方案標準微控制器也可用於運行系統。而且,資料速率較低並且設備不是不斷地發送/接收,從而進一步降低功耗。因此,現在可採用低成本CMOS技術高效實現基於SDR的LPWAN方案。針對上述問題,有廠商推出系統單晶片(SoC),基於經過驗證的窄頻RF收發器和高性能Arm Cortex-M0+微控制器(MCU)內核,以實現真正的單晶片無線應用。為因應市場需求,廠商致力於開發完全可軟體程式設計的收發器,並提供最廣泛的調製方案,涵蓋幾乎所有的sub-GHz協議,無論是專有的還是基於標準的。這種靈活性支援在通用硬體平台上構建不同的協定,和能設計複雜的多協定閘道。 IoT和IIoT依靠通訊有效工作。事實上,如果沒有通訊,它們就不存在。有許多基於標準的協議,但不完全適用於IoT/IIT,因為它們不能滿足遠端、低功率和低成本的綜合要求。但依賴於sub-GHz無線電技術的LPWAN等技術能夠滿足IoT/IIoT的需求,特別是與SDR相結合。當基於SDR的LPWAN優化以降低功耗時,可以在低成本、低功耗的CMOS系統上實施。 (本文作者為安森美半導體產品行銷經理)
0

IoT從消費走向農漁牧業 智慧土壤監測確保環境品質

因此,為了了解生存的土地與善盡保護所居住的土壤環境,進而設計此智慧型土壤感測與物聯網系統。其中,結合LoRa與NB-IoT通訊協定,以及整合多種感測器,如土壤感測器與溫溼度感測器。此外,為了讓各個節點可以不受到地域的影響,透過太陽能電池供電,布建出可偵測大範圍面積的適量LoRa節點。最後,進而達到讓整體系統可快速安裝與監測的目的,並可延伸至農漁牧產業等多方面的產業應用。 物聯網感測從消費走向農業 隨著目前的資訊產業與通訊技術不斷地快速發展,將各項消費性產品、智慧感測產品、農業等應用廣泛結合物聯網(Internet of Things, IoT)應用於各大領域,並收集大數據(Big Data)用於改善與突破產品的全方向性能。 這使得產品在安全、可靠度、節能與環保等各方面都有了相對大幅度的進步。但隨著控制單元與智慧單元的增加,需讓裝置的複雜度降低又具有長距離通訊以及保持長續航力發展。其中,NB-IoT就以低功耗廣域網路(LPWAN)規範,能夠在極度節省電力消耗的情況下,進行長距離資料傳輸,以利布署蜂巢式網路的物聯網裝置。 而原本僅在通訊產品或是消費性產品的相關電子技術切入到環境與農漁牧業產業是一個相當重要的課題。目前隨著通訊網路與半導體技術不斷地發展,並加上新的NB-IoT通訊協定被制定與開發出來,使得環境監控系統亦不斷地擴充,並逐漸衍生出各式不同智慧感測設備。 因此,如何使智慧感測產品與環境感測搭配,不論是土壤監測系統、溫度監測系統、溶液PH監測系統值能整合並實現在整個環境監測場域,那麼就須建置與規劃一套完善的通訊協定與雲端資料庫,並讓所有感測資料或是環境資訊可以在雲端內以最完整的網路相連接,進而使單純的環境感測產品發展成為完整的智慧土壤環境監測與聯網系統。 此系統運用LoRa無線網路來實現整個觀測區內的土壤、環境資訊的擷取,並運用NB-IoT的技術將該區土壤感測資訊的資料上傳。其中,運用HT66F2390單晶片來實現LoRa與NB-IoT閘道器與訊號收集與傳輸的核心功能。 物聯網技術可確保農漁牧環境品質 民以食為天,農業產業在日常生活中扮演著不可或缺的角色。而在這高科技工業快速進步的社會裡,如果能將相關高科技電子資訊技術帶入農業產業中,除可節省人力與物力的成本外,亦可在無形中增加土壤種植與農漁牧成長的環境品質。以下列出本系統創新性,完整性與可用性。 .自行開發設計環境監測的物聯網系統以符合使用者需求。 .利用NB-IoT和LoRa低功耗的特性,大幅延長節點待機時間,增加系統續航力。 .系統透過太陽能供電,易於安裝與布建系統。 .用多種感測器建立物聯網環境監測點。 .架資料庫即時更新存取環境測點資料。 .用GPS定位讓使用者易查詢節點位置。 .系統可依照使用需求增減LoRa節點,減少資源浪費。 .隨時查詢土地最新資訊,快速掌握土地環境。 智慧型土壤感測工作原理 本系統使用盛群旗下的HT66F2390與土壤感測器、GPS模組、土壤感測器與LoRa模組等元件所設計而成。主要的工作原理包含:GPS、I2C、UART、ADC、物聯網、NB-IoT、LoRa、太陽能發電等設計原理。 MCU核心元件 本系統主要為物聯網技術應用,透過環境測點將數值傳入主機端匯入資料庫。在環境監測點的建立上使用盛群的MCU進行收值,並透過LoRa子節點模組傳送至LoRa主節點模組。最後,再透過NB-IoT模組上傳至雲端資料庫。其中,所有的LoRa與NB-IoT模組都是由MCU以UART介面來控制與驅動。 GPS工作原理 GPS稱之為全球衛星定位系統,為美國國防部研製和維護的中距離圓型軌道衛星導航系統。GPS系統具有多種優點,其包含使用低頻訊號,縱使天候不佳仍能保持相當的訊號穿透性。 而高達98%的全球覆蓋率,且具備高精度三維定速定時,以及快速、省時與高效率。全球定位系統可滿足位於全球地面任一位置或近地空間的用戶端連續且精確的確定三維位置、三維運動和時間的需求。 該系統包括太空中的31顆GPS人造衛星;地面上1個主控站、3個資訊注入站和5個監測站,以及作為用戶端的GPS接收機。除此之外,最少只需其中3顆衛星,就能夠迅速確定用戶端在地球上所處的位置以及海拔高度;如果所在位置能接收到的衛星訊號數越多,那麼解碼出來的位置就會越精確。 在此系統中,所採用的GPS模組型號為NEO-7m,其功能是定位LoRa節點目前位置,以利得知所要感測的土壤資訊。 I2C工作原理 I2C字面上的意思是積體電路之間。如圖1所示,為I2C匯流排示意圖。它是一種串列通訊匯流排,使用具備容錯機制的主從架構,其由飛利浦公司在1980年代為了讓主機板、嵌入式系統或手機用以連接低速週邊裝置所發展的匯流排規格。 圖1 I2C匯流排示意圖 I2C只使用兩條雙向漏極開路(Open Drain)(串列資料(SDA)及串列時脈(SCL)),並利用電阻將電位提升。I2C允許相當大的工作電壓範圍,但典型的電壓準位為+3.3V或+5V。 I2C參考設計使用一個7位元長度的位址空間但保留了16個位址,所以在一組匯流排最多可和112個節點通訊。而常見的I2C匯流排依傳輸速率的不同而有不同的模式:標準模式(100Kbps)與低速模式(10 Kbps),但時脈頻率可被允許下降至零,這代表可以暫停通訊。而新一代的I2C匯流排可以和更多的節點(支援10位元長度的位址空間)以更快的速率通訊,像是快速模式(400Kbps)與高速模式(3.4Mbps)。雖然最大的節點數目是由位址空間所限制住,但是實際上也會被匯流排上的總電容所限制住,一般而言為400pF。 此外,I2C被應用在簡單且其製造成本較傳輸速度更為要求的週邊上。I2C的另一個強大用途在於微控制器的應用,利用兩條通用的輸入輸出接腳及軟體的規劃,可以讓微控制器控制一個小型網路。 最重要的是,週邊元件或是IC可以在系統仍然在運作的同時,加入或移出匯流排。這代表對於有熱插拔需求的裝置而言是個理想的匯流排。 UART工作原理 UART為串列傳輸縮寫,串列傳輸為CPU與周邊裝置,或者是CPU與CPU間的資料傳輸方法之一。最簡單的串列傳輸只需兩條傳輸線,使用時的方式每次傳輸一個位元的資料,所以具有傳輸線少的優點,並且容易防止雜訊干擾,適合較遠距離的資料傳輸。然而由於資料傳輸一次僅送一個位元,因此傳輸資料的速度慢是其最大的缺點。 串列傳輸的結構雖然簡單,但也由於太簡單所以產生許多問題,必須藉由傳輸協定的設定來解決。其中,最基本的一種非同步式串列介面常被用於一般的串列傳輸應用中。 圖2為UART串列傳輸示意圖,傳輸時間順序由左至右。其中,串列傳輸在傳送一個位元組時,必須以位元的方式來傳遞,至少需要傳送8次以上。而UART的串列傳輸方式是在傳送8個位元資料之前加上1個起始位元,並在傳送8個位元資料之後加上1個停止位元。 圖2 UART傳輸示意圖 串列傳輸協定為傳輸速度,通常以鮑率,即每秒傳輸的位元數來表示。一般UART常使用的鮑率有1,200、2,400、4,800、9,600、19,200bps等,最大的鮑率可到115,200bps。兩種裝置在進行串列傳輸時,必須先定好兩邊要以那一種鮑率來進行資料的相互傳輸。當兩邊的裝置使用同一鮑率時,才能確保資料傳輸正確無誤。 物聯網工作原理 物聯網是網際網路或傳統電信網等資訊承載體,其可讓一般不具獨立運作能力的裝置具備互聯互通的網路,甚至是智慧感知的功能。物聯網一般為無線網路,透過物聯網可以用電腦對機器、電腦對裝置、電腦對人員進行資料收集與監控,進而達到智慧感知的功能。此外,物聯網應用範圍十分廣泛,涵蓋運輸和物流領域、健康醫療領域範圍、智慧環境(家庭、辦公、農漁牧、工廠4.0)領域、個人和社會領域等,已經涵蓋目前各個產業領域。 NB-IoT工作原理 NB-IoT是依據3GPP國際標準規範所研發的新技術,基於授權頻譜的頻段,可直接部署於LTE網路,更可說是5G的前導技術與低功耗廣域網路中最好的解決方案。由於NB-IoT的鏈結僅使用很小的頻寬,因此,能以低功耗實現長距離通訊。 此外,窄頻再加上運作於GHz以下頻帶,意味著NB-IoT擁有極佳的訊號穿透力。而不同於其他競爭的IoT協定需要依賴閘道器,只要當地的網路供應商支援,設計人員僅需在裝置中加入NB-IoT無線電模組就能連接至網際網路。在此系統中,採用遠傳電信公司推出的SIM卡與Sim7020模組實現NB-IoT資料傳輸功能。 LoRa工作原理 LoRa為低功耗廣域網路通訊技術的一種,Semtech公司於2013年發布的超長距離低功耗數據傳輸技術。以往,在LPWAN產生之前,似乎只能在遠距離以及低功耗兩者之間做取捨。而LoRa無線技術的出現,改變了關於傳輸距離與功耗的折衷考慮方式,不僅可以實現遠距離傳輸,並且同時兼具低功耗、低成本的優點。 在此系統中,採用RYLR890模組,其具備優異的隔絕干擾抑制、低接收電流、高靈敏度等特點。當用於節點資料的傳輸時,不僅可減少資料遺失,亦可提高資料的完整性。 太陽能發電原理 太陽能發電是把光能直接轉變成電能輸出的一種發電方式。主要是透過太陽能作為偏遠地區電力的設備或是以綠色環保為供電的來源。在此,我們將提供單一物聯網節點的供電來源。在此系統中,於每一個節點配置一太陽能板型號Bb06-04,規格功率為1w,電池型號Ai04-04,額定電壓3.7v,輸出規格2,000mAh。 智慧型土壤感測系統結構剖析 如圖3所示,為本系統之架構圖。其中每一個方框則為一個LoRa子節點。此系統運用HT66F2390為主要節點,以及子節點部分則連接土壤感測器與溫溼度感測器。為了使子節點的分布可以更加地分散,並且不會受到地域的影響;因此,本系統透過太陽能電池供電,並可布置出適量的節點數目。 圖3 系統架構圖 而透過此系統的設計,可將所要監測區域內的所有土壤資料經由HT66F2390處理,再將資訊藉由LoRa模組傳到主節點。最後,將所有資訊藉由NB-IoT模組上傳至資料庫儲存。主節點部分同步顯示各節點資料,供使用者觀看,亦可透過網頁從電腦端即時監看,或使用APP在手機上即時瀏覽。 如圖4所示,為本系統之硬體方塊示意圖。其中,標示出每一個模組或是感測器的通訊介面。例如,運用I2C匯流排讀取溫濕度感測器,運用RS-485介面讀取GPS模組所內含資料,以及運用UART介面讀取土壤感測器的數值。 圖4 硬體方塊示意圖 軟體部分 如圖5所示,為本系統之應用程式流程圖。在程式初始化完成後會先與子節點上的LoRa模組進行連線,連線完成後主節點會開始接收子節點端回傳的感測值。若收到的值有超標或是異常,本系統就會立刻在網頁顯示異常數值提醒使用者該注意到監測場域的環境狀況。 圖5 系統流程圖 智慧型土壤感測系統測試方法 如圖6所示,為節點傳輸資料格式,其由左至右分別是定位判斷、緯度、經度、土壤溫度、土壤濕度、電導度、溫度與濕度感測數值。 圖6 感測器傳輸格式示意圖 系統實體設計 如圖7所示,則為實際戶外測試的實體圖。透過多組的LoRa傳輸將可擷取該區農地土質的相關資訊,便於後端的分析處理。 圖7 子節點系統實際安裝實體圖 感測數據收集與呈現 如圖8所示,則為遠端量測的數據值。透過本系統,將可了解農地的土質之大數據分析,並作為監測農地完整的數據呈現。資料庫會將其收到的節點情況資訊(例如,土壤溫度與土壤濕度)與即時分析,並以圖形化的方式呈現,供使用者做後續的追蹤分析。而使用者即可一目了然地掌握土地資訊情況。 圖8 數據呈現圖 GPS衛星定位測試 如圖9所示,為使用者登入後的首頁畫面。除了將各個節點的最新資料顯示於網頁上方,節點所在位置以Google Map顯示之外,也提供進一步的資料查詢,提供更友善的資料查詢。 圖9 衛星定位示意圖 節點耗電量測試 目前子節點耗電數據,透過電力分析儀測試後,可分別測得待機時,消耗0.37mA與運作時,消耗84.7mA。而電池實際可用容量約為2,800mA/h,若系統以10分鐘傳輸一筆資料,且每一次工作時間為10秒的運作時間下,去做每日總耗電量的計算。 與此同時,在經過每日總耗電量的計算之後,我們可以得到以下的數據:                                       (84.7/3600)*10+(0.37/3600)*590=0.295mA/h(每10分鐘總耗電量=待機時間*待機耗電+工作時間x工作耗電)。每日總耗電量=每10分鐘耗電量*每日傳輸資料筆數,則為0.295*144=42.48mA/h。 換句話說,在理想情況,不受外在因素影響下,整體系統完全可以依靠太陽能發電自給自足。即便是連續天日照不足的氣候,也能持續運作超過一個月。 LoRa數據傳輸測試 如圖10所示,為LoRa連線距離傳輸測試。經過我們的傳輸距離測試,至少超過800m,而透過增益天線與電路的匹配設計,傳輸距離可能達數公里之遠。也即是除了減少測試環境對本系統布置的限制外,更能協助我們獲得更完整與大面積範圍的土地資訊。 圖10 LoRa連線距離測試示意圖 NB-IoT數據測試 表1為NB-IoT模組在不同電信公司與地區下的連線測試表。因此,本系統在實際場域周圍的NB-IoT收訊是沒有問題。 導入物聯網技術有效減輕人力負擔 隨著科技化時代的來臨,許多電子產品或智慧生活方面等產品推陳出新,但電子產品應用於農漁牧業的相關場域上,則是較不為人所知的。 而農產品相關的食品安全與環境污染中,如重金屬汙染等問題則是不斷地需要人們更加重視的。在此前提下,本作品實作出一套可應用於目前農業場域的智慧型土壤感測與物聯網系統。 而近年來農漁牧產業的人力嚴重短缺,除了人力不足的問題外,農場場域較大不易管理也是一大需解決的方向,所以更需要大量人力投入管理與監測土地的品質狀況。也因此,需要透過此一環境監測系統來長時間的監測土壤狀況,以達到節省人力成本,以及方便人員監測與管理土壤之效果。 最後,透過在雲林縣農地的實測中,驗證本系統的可行性與應用性。未來將結合農民與相關產業來推廣此系統,以建立智慧農業物聯網的最後一哩路。 (本文作者戴千鈞、謝松展、藍鈞譯、章誌軒皆為國立虎尾科技大學學生,指導老師為許永和教授)
0

I-PAT一眼看穿 汽車晶圓缺陷篩選率上層樓

在對可靠性影響幾個最大的關鍵製程步驟中,採用這種被稱為「篩選」的技術對100%的晶片和100%的晶圓進行檢測。在檢測中未通過預設缺陷率標準的晶片被「篩出」或「標記」,並將其從汽車供應鏈中濾除。濾除的標準通常是根據反覆出現的客戶退貨,並且對這些產品進行故障分析以揭示容易引起問題的製程層、晶片區域和缺陷類型。在採用8D研究對可靠性問題的來源進行辨識和表徵之後,許多領先的汽車半導體客戶將堅持讓他們的IC供應商採用有針對性的篩選作為預防措施,以確保完成零缺陷的品質目標。 缺陷檢測為汽車晶片製造挑戰 篩選所用的缺陷檢測的晶圓圖上通常有太多缺陷,這是汽車晶片製造商所面臨的挑戰。當然,並非晶片上的每個缺陷都有同等機率造成晶片致命故障。但如果不對缺陷的可靠性風險做出仔細評估,就可能造成讓人無法接受的「矯枉過正」,本來可以在整個使用壽命期間正常運行的晶片也被標記濾除。 為了實現提高品質且又不會矯枉過正的雙重目標,篩選必須成功識別在ppb級品質檢驗環境中最可能出現故障的晶片,同時允許合格晶片通過品質檢驗。一種稱為線上缺陷零件平均測試(I-PAT)的新型晶片級篩選方法由此而創建。I-PAT是一種統計方法,用於識別可靠性故障發生風險較高的晶片。 零件平均測試(PAT)由汽車電子委員會(AEC)於1997年首次認可,目前已被廣泛使用。其理念是採用電性測試,並將每個零件的性能參數與大量產品的資料分布進行比較和評估。那些符合規格但在產品正態分布之外的晶片被視為異常零件;實際結果表明,這些異常零件更容易產生可靠性故障,因此可以將其從供應鏈中濾除。參數化零件平均測試(P-PAT)的概念現已進一步發展並包括了其他幾種不同的辨識異常晶片的方法。 圖1顯示了該測試的基本概念。晶片A來自主要數值分布的中間,晶片B則遠低於零件平均測試的下限。因此,晶片B多半會被濾除以免其造成可靠性風險。 圖1 大部分零件(晶片)的資料都在狹窄的淺灰色分布範圍內,零件平均測試限度之外的任何零件儘管完全合乎規格也都將因其可靠性風險而報廢。 線上缺陷零件平均測試是將這個異常零件分析原則擴展用於線上缺陷資料。目前已經確定,給定晶片中可靠性缺陷的發生率與缺陷總數呈線性正比;如果晶片A缺陷數目是晶片B的十倍,那麼即使兩個零件在最終測試中都完全正常運行,晶片A也有著十倍可能性會發生可靠性故障。 這種簡單的關係可以用數學公式1來表示,其中P(LRD)是第i個晶片包含潛在可靠性缺陷(LRD)的概率,Ni是晶片I上的缺陷總數,m是比例常數(0<m<<1)。   公式1 在最基本的I-PAT使用中,可以將一個或多個關鍵篩選層的缺陷數目加總,以獲得晶圓上每個晶片的累積缺陷數目,並對該資料採用異常零件確定方法。由此篩選出的異常晶片中包含可靠性缺陷的統計概率是最高的。有了這些資訊,汽車製造廠可以有意識權衡並劃分異常零件的離群距離與最終良率損失,並以此確定針對該元件可以接受的品質風險。圖2顯示了晶圓上四個不同製程層的晶片累計缺陷數目。 圖2 晶圓上所有晶片的缺陷率可以用帕累托圖顯示。大多數晶片只有0~1個缺陷,但是一小部分將會是高缺陷率的異常零件。I-PAT方法允許工廠選定異常零件的限度,對於給定的元件或客戶在合適的風險和良率損失之間做出權衡。 I-PAT降低晶圓篩選難度 I-PAT是一種相對簡單的方法,可以很容易地加進大多數晶圓廠的篩選方法中。一旦到位,可以透過將特定的線上缺陷類型與工廠的可靠性經驗、探針資料、老化和最終測試資料以及客戶退貨等訊息相關聯並加以改進。這將指明那些與良率和可靠性最為相關的製程層和缺陷及其界定屬性。而這些屬性,可以讓已知的可靠性風險缺陷的識別更加便捷。 一旦確定了缺陷屬性和可靠性風險之間的相關性,就可以通過為每個缺陷類型分配權重並創建每個晶片的潛在缺陷概率指數(LDPI)以提升性能。使用LDPI時,採用了相同的I-PAT統計異常晶片的原則,但現在每個缺陷都根據其可靠性風險的相關性進行了加權。 使用加權I-PAT而不是總缺陷數有助於濾除與可靠性的相關性較弱的缺陷,並提升相關性強的缺陷訊號。雖然僅僅憑藉總缺陷數篩選異常晶片就可以顯著提高晶片可靠性,但採用加權方法可以更為有效。加權I-PAT透過減少矯枉過正和要求不嚴來提供更有效的篩選。I-PAT的線上異常晶片檢測也可以與探針和測試資料相結合,在測試決策過程中加入缺陷資訊以決定邊緣晶片的去留(圖3)。該技術顯示出那些通過探針和測試的風險晶片,並且還被更有效地用於指引區域零件平均測試,發現可能通過其他方式漏網的風險晶片(圖4)。 圖3 I-PAT異常晶片缺陷識別結合探測和最終測試資料可以完善合格/濾除的決策。 圖4 區域零件平均測試(G-PAT)能夠將那些在電性測試失敗的壞晶片附近的晶片篩選出來,儘管這些晶片本身會通過電性測試。缺陷引導的G-PAT使用I-PAT來識別具有相同缺陷源的其他缺陷異常晶片,在使用先前的方法時這些晶片可能會漏網。在這個刮痕的示例中,3表示的高風險晶片可能會進入汽車供應鏈並造成可靠性故障。 透過製程控制降低整體缺陷率仍然是在汽車零缺陷環境中提升可靠性的主要方法。偏移監控和持續改進計劃是製程控制的基礎,需要時間和紀律,但對於降低製程設備缺陷率是至關重要的。新興技術,例如I-PAT篩選,正在逐漸被推廣使用。作為傳統製程控制的補充方法,篩選是IC汽車製造廠向客戶提供優質產品的最快捷和最便宜的方式。篩選技術提供了識別和阻止個別高風險晶片進入供應鏈所需的安全網,是實現自動駕駛所需的亞ppb品質目標的下一步。 (本文作者David W. Price、Jay Rathert為KLA資深總監;Douglas Sutherland為KLA首席科學家)  
0

微透鏡陣列技術安全又美觀  汽車投影照明功能大增

隨著高功率LED的出現,業界對汽車照明的品牌和效能表徵進行了一些早期嘗試,例如製作方向燈的動畫,為日間行車燈創造獨特的輪廓。但是,在大多數情況下,照明這一基本功能並沒有變。 如今,半導體廠商為使汽車OEM能夠為汽車創造具有更多功能的照明系統,正致力開發相關技術,如艾邁斯半導體(ams)開發的新照明系統,稱為微透鏡陣列(MLA)技術,該技術在照明基礎上添加了溝通和互動功能。MLA技術首次使汽車製造商能夠在離汽車較遠的路面上投影細節豐富的清晰圖像或圖案。與傳統光學投影儀相比,該陣列的占用空間和深度很小,可輕鬆整合到車身,不影響機械設計。 因此,在新車設計中實施MLA技術,給汽車製造商帶來改進汽車照明安全性、便利性、外觀、個性和功能的巨大潛力。 本文將概述MLA技術的工作原理及投影照明系統的構成。該技術對大燈的影響最大,因為微透鏡投影帶來的波束品質和波束控制改進幅度明顯。投影照明在汽車中還有許多其他潛在用途可實現安全性和舒適度。毫無疑問的是,有相當大的應用空間仍有待於具有前瞻性思維和豐富想像力的工程師。 MLA元件應用光投影技術 在今天的汽車照明中,波束一般是透過光學技術形成,而光學技術至少已經擁有幾十年的歷史。例如,在大燈中(圖1),波束控制通常透過組合一個大反射鏡和一個嵌入在大燈蓋中的透鏡來實現。光投影的物理性質要求光源和透鏡之間有一個較長的最小距離。這意味著,整個大燈元件體積大,會占用車身相當大的表面積。 圖1 低波束模式下的汽車大燈。 圖片來源:iStock.com/bizoo_n MLA技術的採用標誌著傳統汽車照明設計方法的突破其首次透過深度和高度只有幾毫米的元件將緊密聚焦的波束甚至圖像或圖案投影到路面或人行道上。由於MLA的系統尺寸小,因此幾乎可將投影照明內置在車身的任何部件中。目前,已經有業內著名的汽車製造商在實施和評估基於MLA的各種應用。 當車輛檢測到車鑰匙靠近時,從門縫下投影的迎賓照明可顯示該車型或品牌獨有的圖案(圖2)。這一功能既方便又安全,照亮了用戶上車必須經過的路面。它還可賦予汽車個性,車燈似乎在「歡迎」駕駛員從黑暗中返回車中。投影在地面的獨特圖像也可以成為汽車品牌的標誌。 圖2 微透鏡陣列組件將燈光投影在汽車旁邊的小路上。 圖片來源:iStock.com/photostio 透過後視鏡投影在路上的轉向訊號為行人、騎士和其他路人提供了駕駛員要轉彎的高度可見指示,提高了道路安全性。 嵌入在車頂內襯或擱腳空間的車廂照明。和道路照明一樣,該功能提高了駕駛和乘客的便利性和舒適度,還可以營造專屬於該汽車品牌的光學環境。 最重要的是,MLA技術的採用引發了對大燈設計的重新思考。微型化就是一個優勢:目前已有大燈製造商開發專案可以證明,打造具有窄縫特性曲線的標準大燈具有可實施性(圖3)。該技術還顯著改進了傳統大燈和新型LED矩陣大燈的波束品質、均勻度以及可控性。將投影照明應用於大燈的優勢包括一些重要安全主題,如: 圖3 基於MLA技術的狹縫大燈概念設計。 圖片來源:iStock.com/NiseriN/AD-Ventures .幾乎消除迎面車輛燈光刺眼的風險。 .雨霧天氣的出色性能,大幅減少了影響駕駛視線的水滴反射光線。 .動態自我調整波束,準確地指示路面需要的光線,為駕駛提供最有用的照明。 .可將環境相關資訊(如警告標誌)投影到駕駛前方道路。 MLA技術帶來了重新思考汽車照明設計的機會。基於MLA的投影照明系統尺寸小,光學性能出色,且MLA模組中的光程具有特殊構造。 MLA元件由LED光源/準直透鏡/微透鏡陣列組成 基於MLA的投影照明元件由LED光源、準直透鏡和微透鏡陣列組成。該陣列為定制設計的模組;典型MLA的尺寸為11.4mm×10.7mm×3.0mm(圖4)。 圖4 艾邁斯半導體製造的典型10mm×10mm微透鏡陣列。 圖片來源:艾邁斯半導體 該陣列是一組精密製造的微型透鏡或微透鏡。由於透鏡陣列是透過與半導體產業共用的製程製造的,因此MLA技術具有與矽晶片相同的成本和品質優勢。奈米級製造也意味著,微透鏡可精確成型並定位,而將單個銳聚焦圖像投射到離投影儀一定距離的表面。該表面可以是平坦、彎曲或任意形狀的表面,既可垂直於投影儀,也可傾斜。 透過微透鏡陣列投影圖像,可顯著減小光源和透鏡之間的焦距。這種投影儀的尺寸遠小於傳統單透鏡投影儀(圖5)。 圖5 微透鏡陣列的焦距比同等單透鏡投影儀短得多。 圖片來源:艾邁斯半導體 MLA的工作原理是將多個版本的圖像投影在螢幕(查看圖像的表面)的同一位置。例如在由64個微透鏡組成的MLA中,所查看的圖像實際上是64個重疊的投影圖像。 此工作原理帶來了相當大的技術挑戰。即使是投影到平坦垂直的螢幕上,陣列內每個微透鏡從單個光源的折射角度都會略有不同。因此,微透鏡需要彼此微微偏置(圖6、7)。艾邁斯半導體使用專業軟體工具來計算每個微透鏡的光參數。但是,很重要的是,典型MLA的透鏡直徑約為0.8mm,焦距約為2mm,透鏡凹陷約為80µm,很明顯,在創建陣列特性時需要極高的精度。 圖6 在沒有偏置的情況下,透過透鏡陣列投影的圖像很模糊。 圖片來源:艾邁斯半導體 圖7 偏置圖像"幻燈片"在目標平面上精確重疊銳聚焦圖像。 圖片來源:艾邁斯半導體 利用該技術,可使用傳統半導體製造設備對光學陣列進行晶圓上製造。這反過來又允許大批量、經濟地製造光學元件。 微透鏡陣列需要精確設計並製造。但實施高效投影儀還需要仔細制訂整個元件的規範。例如,來自LED光源的光就需要小心控制,而由感測元件供應商所提供的專家指導可說明客戶正確指定引導光線進入陣列的準直透鏡。正確的準直能抑制透鏡中的光串擾,由此防止中央圖像周圍的重像投影。 為使基於MLA的投影儀開發汽車照片解決方案更完善,最好瞭解物理定律如何控制任何給定陣列都能投影的圖像的大小、解析度和亮度。例如,通量和可分辨點的數量要平衡;增加焦距會減小通量,但會增加最大圖元計數,反之亦然。在汽車設計中,空間有限,而增加投影儀的焦距會使整個組件更深,更難整合。 這就是為什麼汽車應用中MLA技術的解析度通常限制為300圖元×300圖元(QVGA),例如,可投影公司標誌(圖8)。 圖8 基於MLA的投影儀在腳部空間呈現的標誌。 圖片來源:iStock.com/kenneth-cheung/ams AG 任何給定MLA元件和圖像的照明區大小也有限制。照明區可透過並行安裝多個基於MLA的投影儀來擴展,即一個投影圖像的邊緣與另一個投影圖像相交。在這種情況下,必須為各投影儀的透鏡陣列創建單獨的滑動掩模,增加了投影儀系統的總成本。 這種多掩模投影儀系統可用於創建3D效果,其中不同部分的投影圖案在不同的觀察距離聚焦。 MLA技術應用潛力大 如今,此項MLA技術正批量投入道路照明應用,主要針對高級汽車。與此同時,汽車製造商目前正在探索微型投影儀系統的各種其他潛在應用。 此項MLA技術最吸引人的應用就是安全照明功能:透過後視鏡投影的轉向訊號或指導線,向人員說明駕駛即將進行轉向。 如上所述,MLA技術為小型化大燈帶來了可能性,同時顯著改進了波束控制和品質。艾邁斯半導體的投影照明路線圖也預測了新的功能,將大燈轉變成智慧、動態自我調整的照明源。例如,這可能意味著改變波束的形狀和範圍以回應車速和路況的變化。 在舒適度、便利性和品牌塑造方面,投影照明也將改變今天傳統的道路照明。圖8顯示了車廂內部照明的可能性,還可以看到微型投影儀嵌入在車頂內襯。在外部,光投影可能在行李箱底部的道路上顯示虛擬「按鈕」,使使用者能夠用腳「踩下」光按鈕來打開行李箱。 未來,汽車製造商期望在全新應用中實施投影照明技術,例如為自動駕駛汽車的外部提供照明。自動級別達到5級的車輛雖無需外部照明,但必須能夠被其他道路使用者和行人看到。這為獨特照明設計提供了發展空間,不僅可實現安全目標(清晰可見),而且可形成獨特光學輪廓和圖案,增強汽車個性和獨特性。 MLA技術可能還可透過投影圖示,實現車輛到駕駛員、車輛到車輛以及車輛到行人的通訊。例如,支援MLA技術的大燈可在道路上投影斑馬線符號,表示駕駛給行人讓路。大燈被車輛的交通安全資訊系統觸發時,也可在駕駛前方的道路上顯示警告訊號。 MLA技術在車輛中的這些實際用例提供了新的照明應用,不僅用作照明,還用於通信、品牌塑造和個性化。儘管應用還不為人所熟知,但光學技術本身已經得到了驗證。艾邁斯半導體批量生產晶圓級光學元件和提供全封裝元件的能力在消費者設備上得到了證明,在汽車產業的微透鏡陣列中得到了證明。 汽車設計人員現在可以自信地為微型光投影儀開發已知應用和新應用,借助這項技術施展抱負。 透過感知道路、車輛和駕駛,這一些半導體廠商的感測器解決方案可以實現更高水準的電氣化、舒適度和自動駕駛,以獲得更安全、更智慧、更環保的駕駛體驗。 (本文作者為ams汽車部門PLS產品經理)
0

滿足持續過電壓保護要求 混合式MOV/GDT方案更可靠

我們可以從保護解決方案的可靠性和穩健性以及使解決方案適應不同要求的靈活性等角度來檢視這項問題,同時盡可能減少變數。若要實現更高密度和更高性能的設計,解決所有電路保護問題可能具有挑戰性。對此,突波保護元件標準SPD UL 1449規範了授權要求。然而,目前尚無一體適用的解決方案。 本文將研究傳統金屬氧化物壓敏電阻(MOV)元件的使用及其在各種情況下的性能和故障模式。然後,將展示一種創新的元件混合解決方案,以解決一些MOV缺點,並在各項應用中實現更大的彈性。 MOV具高電流處理/吸收能力 MOV是一種徑向引線壓敏電阻元件,其可提供雙向保護,並防止如雷電、電源接觸和電源感應造成的過電壓瞬變。MOV具有極高的電流處理和吸收的能力,並有快速的反應時間,可防止瞬態故障達到額定極限。電源、電源系統、線路電壓、電信系統、白色家電(大型家電)和電器是通常使用MOV進行保護的各項應用。 雖然新型MOV本身就是一種出色的瞬態過電壓解決方案,但隨著時間的推移,它會因暴露於線路電壓瞬變而逐步退化。MOV退化和故障模式已有詳細記錄,UL需要進行大量測試以防止有害的故障模式。基本上,隨著元件老化,其最大連續工作電壓也會跟著降低。在經歷長期過電壓暴露的MOV中,其正常故障模式是過度洩漏導致功率耗散,並最終導致過熱情形。雷擊保護過程、時間和溫度都會導致洩漏電流增加,這會因瓦特損耗加熱而導致應用損壞。 鑑於MOV故障的熱性質,一些開發人員指定了過熱保護的MOV來防止過電壓威脅,過熱保護的MOV在交流電源保護中尤為常見。在過度洩漏和功耗開始時,過熱保護MOV中的溫度保險絲可在某些升高但安全的溫度下斷開MOV與電源的連接,以防止MOV燃燒或著火。然而,過熱保護MOV並非旨在防止驅動功耗的洩漏電流,其可用於制止非常危險的故障模式。大多數過熱保護MOV溫度保險絲僅在UL 1449限制電流異常過電壓測試中進行10A測試,此類MOV溫度保險絲可能無法實際使用在提供超過100A的交流電路。 此外,成功切斷電源線的過熱保護MOV將不再保護設備。一些過熱保護的MOV具有可用於感測斷開的指示引線。最重要的是,相關的偵測電路增加了保護方案的成本,卻沒有實際增加過壓保護。 電路設計人員亦可藉由透過簡單地選擇電壓額定值遠高於該應用正常工作電壓的MOV來降低「熱事件」發生的可能性。這確實能減輕MOV的壓力,並減緩其老化過程。然而,更高的額定電壓也表示,MOV的箝位電壓會高出許多,這可能迫使設計人員選擇額定電壓較高(和更昂貴)的產品,因其必須在突波事件中耐受較高的電壓。 GMOV解決方案提供更低漏電流 在觀察到單一MOV、過熱保護MOV和更高額定電壓MOV的缺點後,業者設計了一種有效且可靠的替代解決方案。舉例來說,美商柏恩(Bourns)為幫助減少零件數量並提供節省空間的元件,開發出可以解決這兩種問題的混合式GMOV解決方案。 GMOV元件整合了Bourns FLAT技術的氣體放電管(GDT),以及高品質的常規MOV。這兩款元件採用熟悉的標準MOV徑向封裝,因此可為類似額定值的MOV提供直接的替代選項。 MOV和GDT的創新組合可在MOV的使用期間提供更低的漏電流以及可避免高溫老化的誤導通失效模式。在正常工作條件下,線路電壓主要出現在極低洩漏的GDT上。這會將MOV與交流線路斷開,並保護MOV免受小瞬態的影響,對受保護的設備不構成威脅,否則只能使MOV 老化。在突波事件期間,GDT可快速(在不到一微秒內)接通並將MOV連接到線路上,以將突波電壓箝位抑制到可接受的水平。一旦突波結束,線路電壓就會低於MOV導通電壓,關閉GDT。當GDT關閉,就會像以前一樣將MOV從線路上斷開。GMOV元件的功能是一種非常特殊的「共生」關係。其中,GDT和MOV將一起運作,以提供長期有效的保護。 GDT讓MOV保持待命 將GDT與MOV結合並不會影響訊號或系統運作。GDT的低電容可確保GMOV元件不會干擾在交流或直流電源線上運行的高速資料。電源供應、電源系統、線路電壓、電信系統、電線通訊以及白色家電(大型家用電器)和電器等應用,均可受益於GMOV元件的更長使用壽命和可靠性。 UL 1449漏電測試證明了採用GMOV元件的混合方法有其價值。以Bourns 1251和1252系列為例,是兩個符合UL 1449的交流SPD,採用了MOV和GDT各自技術組合而成,具有快速的反應性能和低洩漏,並可提供50kA(8/20µs)的過壓保護。透過GMOV元件,將UL 1449授權的專業知識與經過驗證的元件相結合,採用標準尺寸MOV封裝,以節省寶貴的電路板空間。 使用符合UL 1449的GMOV元件有助於在產品開發的設計和認證階段節省時間和成本,其可消除尋找各自零件正確組合的猜測時間和成本。將不需要指示電路及其相關成本,因為MOV和GDT的組合不需使用溫度保險絲或斷開線路。 隨著時間的推移,線路多次暴露於不規則突波會降低電路的保護效率。部分應用無法容忍與某些保護方案相關的洩漏電流。Bourns GMOV元件的穩固性與其較低的洩漏電流和電容相結合,可提供優於其他類型保護解決方案的應用優勢。 在Energy Star的應用中,降低洩漏電流也很有吸引力,特別是在存在電壓壓力的情況下。降低洩漏電流和GDT的恆定電容可使其成為電力線通訊的最佳選擇。除此之外,使用GMOV元件實現的電容水平優勢,可讓電力線通訊獲得極高的資料速率。 選擇GMOV元件,實際上與傳統MOV的選擇過程相同。事實上,設計師們皆非常熟悉零件編號系統。最大連續工作電壓(MCOV)額定值可直接編碼為數字。此外,由MOV直徑決定的突波處理能力也與標準MOV零件編號一樣。 就實體而言,GMOV元件比傳統MOV稍厚一些(約2毫米)。在大多數通孔PCB應用中,GMOV元件可視為傳統MOV的直接替代品。 在電壓瞬變的情況下,我們需要堅固、低洩漏的前端保護解決方案。目前,許多設計都採用MOV和GDT的各別組合。其可提供更高可靠性,並具有低洩漏、節能、低電容和延長壽命等附加優勢。 各種解決方案的性能,如表1所示。275V MOV具有良好的性能,但其洩漏電流增加,且30%的電壓驟升反應可能會影響某些應用。MOV和GDT的組合,可提供出色的性能,惟須使用正確的GDT。若需在性能和成本之間妥協,則應考慮各項結果。  
0

把握交通事故應變時間 緊急道路救援系統非測不可

行動通訊系統(如GSM)和全球導航衛星系統(GNSS)(如美國的GPS、歐洲伽利略和俄羅斯的GLONASS)的商業化營運已經為解決這一問題創造了可用基礎設施。2015年4月,歐洲議會投票贊成eCall規定,要求所有新車從2018年4月開始配備eCall技術(圖1)。如果發生嚴重交通事故,eCall會自動撥打歐洲的單一緊急救援號碼112,即便駕駛員失去意識或無法撥打電話,也可將車輛的確切位置、事故發生時間和行駛方向(高速路上一個重要因素)傳送給緊急服務。迄今為止,eCall實現乃基於ETSI和CEN標準,使用帶內調變解調器透過GSM或UMTS語音通道以音訊方式傳輸(使用類似於傳真機的鳴音)eCall最小資料集(MSD)。 圖1 發生交通事故時,eCall會撥打緊急救援電話。 俄羅斯聯邦有一類似的緊急道路救援系統,稱為ERA-GLONASS,目標是減少交通事故應變時間。它與歐洲的eCall系統協調一致,使用相同協定和原理,但增加了一些功能,如利用SMS作為備援通訊通道。 汽車快速緊急應變系統可靠性須重視 該項雄心壯志值得稱讚,但這些系統是否真的有效?在俄羅斯聯邦,ERA-GLONASS系統已經在37,000多起事故中被啟動,向緊急應變服務傳輸資料的平均時間約為19秒,相較以前的應變時間大幅減少。 顯然,這些系統只要能夠可靠運作,就具有很高價值。如果這些系統不能可靠運作,其導入可能會降低道路安全性,造成一種虛假安全感,導致緊急服務提供者削減為農村地區提供服務的其他方式。 作為一個安全系統,帶內調變解調器必須高度可靠,並能夠正確傳輸MSD資料。這在針對GSM或UMTS語音傳輸而優化的蜂巢網路中尤為關鍵。 對於新車型的批准時程,測試這些系統符合相關標準以及性能要求之能力已經成為非常重要一部分。 這種測試可能很複雜,開發人員須要檢查IVS是否符合eCall要求,它們與行動通訊網路互動的能力,它們從可用GNSS星座獲取準確位置訊息的能力,以及整合這些訊息並可靠地協調這些服務以構成完整緊急服務的能力。 這些測試須要在各個不同層面進行。任何設計用於構成IVS模組一部分的客製化元件和電路板都需要在研發、驗證、生產和維護時程中進行測試。在一致性和接受度測試期間,設備還需要進行測試,以確保它們能夠與其他系統相容。在系統層面,開發人員需要測試IVS輻射性能,與車身的相互作用,與其他系統相容的能力,免受干擾(Desensitized)的能力,以及整體的室內和室外性能。 測試應使用模擬完成 大多數測試最好使用模擬來完成,因此可以不用考量真實世界中的複雜變數,如射頻干擾和蜂巢網路管理策略的影響等。業者透過將各種工具整合在一起,可以為eCall和ERA-GLONASS配置端到端測試解決方案。 以羅德史瓦茲(Rohde&Schwarz)的工具為例,R&S CMW500(圖2)無線電通訊測試儀能夠類比要使用的蜂巢網路。R&S CMW500可透過RF鏈路連接到IVS,以測試傳呼設置和語音連接等訊令事件。此外,R&S SMBV100B向量訊號發生器可以類比用於IVS定位的GPS或GLONASS等GNSS訊號。 圖2 無線電通訊測試儀能夠類比要使用的蜂巢網路,而向量訊號產生器則可以類比用於IVS定位的GNSS訊號。 對於eCall驗證,R&S CMW-KA094軟體包能夠模擬公共服務存取點,並在CMW上為eCall設置正確參數。它還可遠端控制R&S CMW500和R&S SMBV100B,因此可以協調測試兩個關鍵方面服務。R&S CMW-KA095軟體包提供了實現ERA-GLONASS的測試協調能力。 類似軟體也可提供用於SMBV(R&S SMBV-K361用於eCall,R&S SMBV-K360用於ERA GLONASS),據此可測試GNSS性能參數,例如定位精度、追蹤靈敏度、資料獲取靈敏度和首次定位時間等。 然而,隨著網路營運商計畫在未來十年逐步淘汰GSM技術,下一世代eCall(NG eCall)被定義為eCall面向未來的技術(圖3),它利用4G-LTE和基於IP的網路能力,並且在未來也可使用5G基礎設施,同時增加了以前不可能支援的功能。 圖3 NG eCall傳呼更快、更可靠,可以透過IP傳輸MSD而毋須中斷語音傳呼。 NG eCall還有進一步優勢,能夠實現更快、更可靠傳呼,透過IP傳輸MSD而不中斷語音傳呼,以及傳輸超過140bytes資料之能力,這是目前eCall的局限。NG eCall使用LTE等最高階基礎設施進行連接,IP多媒體子系統(IMS)能夠為NG eCall服務提供巨大支援,這在LTE中被稱為LTE語音(VoLTE)服務。 目前已有的對基於GSM eCall解決方案的綜合測試解決方案非常通用,甚至可以擴展到NG eCall。為了應對NG eCall測試,R&S CMW-KA096軟體已添加到測試套件,能夠與基於R&S CMW500和前面討論R&S SMBV100BGNSS的eCall測試系統結合使用。 有效的緊急服務需要高水準的協調。eCall、ERA-GLONASS和NG eCall等系統的目標旨在透過仰仗複雜的基礎設施(如蜂巢網路和GNSS)之間有效地協調,來提高應急服務的有效性。要確保這些系統能夠兌現其性能承諾,需要進行複雜測試進行有效協調,而借助於廠商的測試硬體及其支援軟體可以完成這些測試。
0

無晶體無線MCU穿針引線 IoT產品成本/性能/體積兼顧

無線微控制器為物聯網基礎 物聯網這個詞彙,描繪連線的各個面向,從汽車工廠中採用機器學習的自動化過程到遠端控制烤麵包機。這實際上是一個合適的詞彙,因為在許多情況下,「物聯網支援的產品」可能是指在需要下一階段自主功能範圍內任一系列「物件」(試想人工智慧),也可能指有助於生活更輕鬆的物件(例如烤麵包機)。 不可否認的是連線的需求相當普遍且不會改變,而且正在徹底改變建構問題陳述及其解決方案的方式。若沒有物聯網,今天就不可能討論數據的力量並運用從數據中獲得的情報提升生活品質。支援這些連線產品的核心技術就是無線MCU,它可將傳統的獨立感測器節點與網際網路對接。 雖然這些無線技術目前愈來愈廣泛被採用,但是物聯網的發展仍然受到多種因素的限制,包括產品上市時間變長、成本增加和產品尺寸變大(無線技術造成額外的複雜性設計)。本文將以BAW技術的無晶體無線MCU為例,說明將如何解決上述問題。 簡化物聯網設計性能仍須維持 BAW技術是整合式微機電(MEMS)單晶片諧振器的核心推動元素,諧振器是由夾在兩個電極之間的壓電材料組成(圖1)。這種材料可以將電能轉換為機械聲能,產生可靠的振盪,藉以產生高頻且穩定的時鐘輸出。穩定的時鐘可做為射頻(RF)計時的精確來源,使得射頻核心能夠可靠運作,而不會影響頻率誤差和嚴格溫度容許偏差等等的參數。 圖1 壓電材料做為諧振器,(a)為矽晶片;(b)為採用的BAW技術。 這項技術現已整合在TI的SimpleLink 系列無線MCU中,使得MCU不需要任何外部振盪器即可運作。如圖1所示,BAW諧振器完全整合在7mm×7mm四方扁平無引線(QFN)的CC2652RB裝置封裝中。透過提供精確的參考頻率為數位鎖相環(PLL)提供服務,使得PLL能夠在48MHz穩定運作。 為了在此溫度和電池(電壓)條件下實現優異的頻率穩定性,BAW諧振器擁有主動補償能力。這種主動補償在整合式射頻核心中執行,不會影響應用的MCU頻寬,而且使得裝置能夠在整個工作電壓(1.8V~3.6V)和溫度(-40℃~85℃)範圍提供40ppm的嚴格頻率誤差。 相形之下,外部48MHz晶體在室溫下出現合理的頻率誤差(典型值約10ppm),但是在整體工作範圍內往往會出現數十倍ppm的變化。因此,可以消除晶體選擇的複雜性(特別是在需要滿足嚴格的ppm要求時),藉以簡化設計決策。 無晶體設計的其他優點還包括平均節省晶體成本0.40美元~0.80美元,更不用說因為簡化材料清單而明顯降低晶體採購的風險(在外部晶體的交付週期很長的情況之下)。 圖2顯示裝置上整合式BAW諧振器與現成外部晶體的頻率誤差所呈現的典型範例圖。可以看出,無晶體無線MCU的頻率準確度與使用外部晶體的無線 MCU一樣好。注意對於Bluetooth Low Energy、Thread和Zigbee等通訊協定,40ppm是所需的頻率誤差規格,才能保持連線完整性,並確保資料傳輸的可靠。 圖2 CC2652RB無晶體無線SimpleLink MCU射頻準確度。 另外,可以在圖3中看到,支援BAW 的裝置處於同等狀態,而且不影響接收器靈敏度,或在工作狀態下出現性能下降。 圖3 CC2652RB MCU的接收器靈敏度。 現在,已經解決性能的重要面向,包括工作條件下的頻率誤差和接收器靈敏度,接著來看看整合式BAW技術的功耗。採用這種技術時,最好考量Bluetooth Low Energy等等標準無線通訊協定的使用情況。 請注意,BAW諧振器能緊密整合到Bluetooth Low Energy堆疊,且軟體能夠以智慧的方式開啟諧振器(工作週期),以大幅降低功耗。使用整合式BAW諧振器,通常會在500µA的範圍內產生額外的功耗。表1說明典型的工作週期應用,使用BAW諧振器時有功耗的增加導致總功耗的增加最小化。 可以發現頻率準確度對於接收器靈敏度的另一個重要影響是,接收器可以在保持預期PER(封包錯誤率)時識別最弱的訊號。 連網產品呈現的新興趨勢是無線技術擴及醫療市場,提供顯著生活品質的改善。物聯網的許多應用包括心律調節器、連續血糖監測儀、輸液泵和遠端患者監控系統已證實是改變遊戲規則的主因,能夠以簡單且低成本的方式在全球發展高品質醫療服務。在醫療穿戴式設備中,實現無線連線必須考量最重要的設計考量因素:空間最佳化。在這種情況下,很容易看出節省的每平方公釐空間對於產品的使用極為重要。 圖4顯示使用外部晶體的CC2652R裝置電路板配置圖。該圖特別顯示外部晶體使用的空間以及所需的走線路徑。綜上所述,無晶體MCU實現前所未有的整合度,為物聯網產品帶來令人振奮的新境界,改變在邊緣節點中採用、實現和使用無線技術的情況,同時提供更智慧的方式進行連線。 圖4 電路板配置顯示Launchxl-cc26x2r1上的外部晶體使用的空間。 (本文作者皆任職於德州儀器)
0

改善電路設計/溫度監控 Type-C電纜快充升溫有解方

USB開發者論壇(USB-IF)開發的USB供電(USB-PD)和USB Type-C連接器以及電纜元件規範是最新一代有線充電解決方案的核心。USB供電規範通過單根電纜提供更靈活的電力傳輸和資料,實現了USB的最大功能。 符合USB-PD和USB Type-C規格的快速充電器和電纜可支援高達100W的充電功率。根據所涉及的設備,這意味著他們可以比無線充電器更快地為手機或其它設備充電。帶有足夠長電纜的有線充電器還允許用戶在充電時與他們的設備保持互動,這對於手機上癮的人來說是一個主要優勢。 儘管這些優點對用戶很重要,但對於設計人員來說,考慮電纜到設備連接處的電源和溫度管理相關的安全問題也同樣重要。如果沒有適當的電路設計(包括溫度監測),電纜和連接器可能會在連接內部積聚污染物,導致它們快速升溫,進而容易損壞或破壞電纜和移動設備。 在任何充電系統中,三個獨立的產品必須一起工作,即正在充電的設備、電纜和充電器。USB Type-C(或USB-C)電纜具有一個或多個對稱(因此可順逆插拔)24針連接器。USB Type-C充電器的一端有一個AC插頭(用於插入牆上插座),另一端是帶有USB Type-C連接器的電纜(用於插入要充電的設備)或用於插入在USB Type-C電纜中的USB Type-C輸出埠。 從安全的角度來看,USB Type-C電纜必須能夠承載適當的電壓和電流;而對於帶有外加電纜或是固定電纜的充電器來說,電纜必須能夠承載充電器的最大輸出電壓。 帶有USB Type-C插頭的電纜必須能夠承載21V電壓和至少3A的電流。帶有特殊電子標記IC的電纜可承載5A的電流。放置在電源路徑中的任何一個元件,尤其是對保護元件而言,也必須要能夠承受這些電壓和電流。 髒污是USB Type-C電纜損壞根源 USB Type-C連接器的引腳間距為0.5mm,比USB Type-A連接器中的2.5mm引腳間距更緊密。這種更加緊湊的間距顯著地增加了可能導致發熱的故障風險。當連接器針腳變形或含有髒污、金屬顆粒、頭髮或其它髒汙碎屑卡在USB Type-C纜線連接器內時,可能會產生電源線到地的阻抗故障。即使僅增加很小的電流時,這些阻抗故障仍可能導致危險的溫度升高,損壞電纜和設備,甚至引起火災的情況已時有所聞。 保護USB電纜免於過熱的傳統方法包括在VBUS電源線上放置聚合物正溫度係數器件(PPTC)或微型斷路器(也稱為熱斷路器)。所選擇的元件將被放置在連接器內部的印刷電路板上,以感測由阻抗故障引起的溫度升高。 然而,當試圖保護高達100W時,使用這種方法可能會對設計工程師造成挑戰。在電源線路中添加保護裝置的一個缺點是:電阻的增加,即使只是毫歐姆的電阻,也會造成有效功率損失,使製造商更難滿足強制性的效率要求。 USB Type-C連接器的封閉性也會使其很難安裝保護裝置。適用於保護60W充電器的PPTCS通常使用1210(3.2×2.5mm)的封裝,而小型斷路器通常更大。用來保護100W的PPTCS和微型斷路器需要更大的封裝。此外,微型斷路器的機械結構相對較弱,電纜組裝過程有可能使其所用的雙金屬片材料變形,這將無法在對熱故障狀況發生時,提供適當保護。 貼片型數位溫度指示器保護USB  Type-C電纜免過熱 解決這些缺點的一種方法是將一款不同類型的保護元件放置在USB Type-C連接器的資料線(CC)上,而不是VBUS線上。貼片型(2.0×1.2mm)的PolySwitch setP數位溫度指示器是為保護USB Type-C電纜免受過溫狀況影響而開發的最新元件之一。setP元件感應到溫度升高,然後告警使系統關閉電源流。此設計符合USB Type-C的規格,甚至可以說明保護最高水準的USB供電。 setP數位溫度指示器放置在連接器的訊號線(CC)上,當它感測到溫度高於100℃時,它會從低阻狀態切換到高阻狀態。電阻升高導致CC線上的電壓增加,超過USB-IF定義的值,以確定電源和接收器是否分離。因為電壓高於規範中規定的值,充電系統認為電纜已經脫離,因此充電系統通過VBUS線關閉電源。這可以避免連接器,電纜和設備充電過熱。一旦用戶斷開電纜並從連接器中清除碎屑或排除髒污狀況,電纜就可以恢復正常操作。 憑藉貼片型的0805(2.0×1.2mm)封裝,setP元件比過去在此應用中的大多數其它解決方案至少減少了30%以上的尺寸大小。它們剛性的物理結構還使它們能夠可靠地承受現代電纜組裝和成型操作。它們非常適合用於USB Type-C充電線,USB供電充電和帶有USB Type-C充電線的充電器。USB Type-C電纜為用戶提供了一種快速,簡單的方式來為移動設備充電和傳輸資料。現在,隨著溫度指示新解決方案的開發,他們可以保證該過程也將更加安全。 (本文作者為Littelfuse電子業務部全球市場經理)
0

具效能/安全/成本優勢 RISC-V躋身晶片製造新利器

穩定性為ISA發展關鍵 RISC-V之目標是從其他處理器ISA錯誤中汲取教訓。關鍵是穩定性,包括指令集和內核,以及晶片設計人員、編譯器製造商、作業系統架構師和開發工具提供商等。這對於鼓勵工程師盡可能多在產業鏈中使用這種開源技術,使更強大處理器內核得到更多獲取和使用至關重要。特定應用開發人員可以使用最小記憶體和功耗來優化其固化的ISA代碼,但仍可擴展並與未來設備相容。這允許處理器內核開發人員應對指令集的各種不同實施方式,從簡單管線到具有多階和無序執行管線。這些會具有不同的延遲、尺寸大小和功耗,但彼此之間都具有底層相容性,以及生態圈中包含的工具。 在整個生態圈中提供這種穩定性是新指令集的關鍵。它的設計考慮了32位元、64位元和128位元位址空間,因此可以保持它們之間的相容性。該架構還專門設計具有可延伸性,以便為晶片製造商提供差異化和未來應用場景所需的客製化服務,但ISA的基礎仍然是絕對不受影響。 ISA開放性使軟體架構更有影響力 128位元ISA依然未確定,因為在嵌入式系統中,如此之大儲存容量幾乎沒有實際意義。但是,該體系架構將支援更大的位址空間這一事實凸顯了其前瞻性思維方式。這意味著為RISC-V編寫或移植到其上的軟體將永遠能夠在所有類似的RISC-V內核上運作,為軟體管理員提供了堅實的基礎,可以保護他們的軟體投資。由於ISA是開放的,因此可以開發多種硬體實施方案,因此軟體架構可以在最終硬體實施中變得更有影響力。 對於硬體設計人員之輸入會使RISC-V內核更加以軟體為中心,這導致出現了許多採用ISA的處理器內核,以及大量基於這些內核的系統單晶片(SoC),Codasip、Syntacore、Hex Five和T-Head都開發相應的內核,而SiFive則推出了一系列32位元和64位元SoC。 SiFive由Yunsup Lee(RISC-V最初創建者之一)共同創立,作為SoC平台家族,於2017年推出首個RISC-V內核,並增加了對內核和晶片支援(圖1)。這些元件採用28nm製程,用於64位元多核Linux實施,或者採用180nm製程,適用於具有多種周邊設備的32位元低成本物聯網市場。 圖1 SiFive的U500 64位元多核開源處理器。 該公司的Freedom平台包括完整的軟體規格、用於開發作業系統的板級支援包(BSP)、開發板和基礎晶片等,允許客戶創建自己的晶片增強型設計和客製化產品。Freedom U500家族是一款完全支援Linux的嵌入式應用處理器,採用多核RISC-V CPU,運作速度為1.6GHz甚至更高,支援加速器和快取記憶體一致性,適於機器學習、儲存和網路等應用。它支援標準的高速周邊設備,包括PCIe 3.0、USB 3.0、Gb乙太網路和DDR3/DDR4。 Freedom E300家族為設計用於物聯網和可穿戴設備市場的嵌入式微控制器(圖2)。基於Freedom E310的HiFive1相容Arduino的RISC-V開發套件採用SiFive的E31 CPU Coreplex,是一款高性能32位元RV32IMAC內核,能夠以超過320MHz的頻率運作(圖3)。 圖2 採用RISC-V ISA的E300開源32位元MCU家族。 圖3 HiFive1 RISC-V開發套件。 SiFive還將RISC-V指令集用於據稱是世界上最小嵌入式處理器內核。S2內核IP家族是一個可配置內核,可以小到只具有13,500個邏輯閘(在RV32E 32位元版本狀況下)。S21 64位元嵌入式內核具有獨立指令和資料匯流排,以及兩組緊密整合的記憶體(TIM),這使SoC能夠擁有一個始終開啟的低功耗32位元CPU,可與高階64位元CPU結合使用,當某些應用需要更高性能時(例如語音啟動智慧型設備),該CPU可以開啟。這種開發配置有助於滿足機器學習和物聯網連接設備日益成長之需求,其中即時載荷已經產生了對邊緣處明顯增強的嵌入式智慧之巨大需求。 RISC-V的開源特性已經為Kendryte、efabless和low RISC等新創公司開闢了SoC設計,但更多主流晶片提供商也在使用該技術。Microsemi(現為Microchip一部分)已經為SiFive生產了一些開發板,而NXP則擁有自己的RISC-V晶片。Andes Technology和Greenwave也開發了基於ISA的多種IC。Faraday Technology已將ISA用於ASIC平台,目標是下一代邊緣人工智慧(AI)和物聯網SoC的設計和批量生產。其彙集了RISC-V內核IP整合和SoC設計驗證,以及全功能參考設計套件,其中包括即時作業系統(RTOS)和周邊設備驅動程式,所有這些都採用55nm制程,適用於電池供電的邊緣設備。這突顯了硬體製造商可以在標準ISA基礎上實現差異化。Faraday Technology在其平台中整合有動態電壓和頻率調節(DVFS)、功率模式切換和快速系統喚醒等功能,也可以安全地整合軟體庫和驅動程式,以確保晶片在實現特定的介面、感測和電源管理功能時能夠無縫工作。 RISC-V ISA可與各種工具共同使用 RISC-V ISA的另一個優勢是它能夠與各種工具一起使用。Microsemi在其FPGA產品中使用了ISA,其中包括Express Logic的ThreadX、華為LiteOS和Micrium µC/OS-II等多種嵌入式作業系統。主機板包括RTG4開發套件和PolarFire評估套件等,其中還包括Microsemi和Olimex的除錯硬體鑰匙(Debug...
0
- Advertisement -
- Advertisement -

最新文章

- Advertisement -

熱門文章

- Advertisement -

編輯推薦

- Advertisement -