近幾個月來,一些主要的半導體業者與IC代工廠陸續宣布微縮IC的電晶體尺寸至14納米(nm),從而為物聯網(IoT)系統單芯片(SoC)降低尺寸與成本的下一步鋪路。
然而,Objective Analysis半導體產業分析師Tom Starnes表示,從發展時程上看來并沒有這么快。他指出,“目前所發布的消息大部份都與標準的微處理器架構有關,而與物聯網設備的要求關系不大。”
“這些主要都是數位系統,真的要微縮至這么小的幾何尺寸并不容易,密切掌握基于微控制器的物聯網設備需求才能輕松地實現。”
基于MCU的SoC不僅僅是數位元件的組合,同時也包括了大量的類比功能、無線RF電路、快閃記憶體與靜態隨機存取記憶體(SRAM)——其中沒有一項能夠像數位電晶體一樣輕松地微縮或具有可預測性。
“最終將會針對物聯網出現一個可行的MCU SoC市場,它將能夠利用微縮至14nm~20nm或更小的制程節點,但并不是現在,”Starnes表示。
芯科實驗室(Silicon Labs)全球營運資深副總裁Sandeep Kumar對此表示認同。他并指出,相對于全數位化的SoC,終端節點的物聯網SoC具有不同的要求與挑戰。
“無線連接性、整合型MPU、低功耗作業、低漏電SRAM與非揮發性記憶器(NVM)智財權(IP),種種因素都使得制程技術選擇更具關鍵。”Kumar還補充說:“這些物聯網SoC并不會采用與數位SoC普遍使用的相同方式來追逐摩爾定律(Moore’s law)。”
無線物聯網端點中的MCU SoC結合一系列的功能,包括非揮發性記憶體以及感測器、類比/混合訊號、窄頻寬頻RF等各種電路,以及天線、電池與電源管理等周邊設備功能
Kumar以Silicon Labs公司的經驗為例表示,該公司的設計瞄準了消費性穿戴式設備、家庭自動化、智慧電表、智慧照明、健康與健身、工廠自動化、運輸、物流與農業等市場的低功耗、低資料率無線連接應用。為了支援這一類的設計,Silicon Labs仍然采用90nm制程制造基于ARM的32位元無線SoC,Kumar表示,該公司并未看到短期內有進一步推動制程節點進展的迫切需要。
“針對無線連接的復雜、高能效射頻(RF)設計,以及用于感測或連接低壓電流感測器的類比功能,都和物聯網SoC的數位性能一樣至關重要。”Kumar說:“這些SoC并非用于桌上型個人電腦(PC)、行動PC、平板電腦或甚至手機等功耗要求像物聯網終端節點那么關鍵的應用。
“物聯網 SoC用于經常以鈕扣電池運作5-10年壽命的無線應用。在這項技術節點中選用的低漏電SRAM與高耐受性NVM IP,使其于設計這些SoC產品時難以遵循追蹤摩爾定律的最小制程。”