Прорывная BAW-технология корпорации Texas Instruments

Прорывная BAW-технология корпорации Texas Instruments

Выпуск 7(6681) от 04 апреля 2019 г.
РУБРИКА: ПРОРЫВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ МИКРО И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Во встраиваемых применениях важными факторами являются сокращение занимаемого кристаллом ИС места на плате, увеличение гибкости проектирования, уменьшение стоимости разработки и времени ее вывода на рынок. Особый случай – ​использование приборов синхронизации. Ранее для этой цели главным образом задействовались кварцевые кристаллы, но им требуются дополнительные компоненты для обеспечения необходимой точности, что увеличивает размер встраиваемого решения. Недавно корпорация Texas Instruments предложила новую BAW-технологию, позволяющую решить эту проблему.

Корпорация Texas Instruments (г. Даллас, шт. Техас, США) представила прорывную резонаторную технологию с использованием объемных акустических волн (bulk acoustic wave, BAW). Теперь корпорации не нужно использовать внешний кварцевый кристалл – ​вместо этого ее специалисты смогут интегрировать высокопрецизионные синхронизаторы с ультранизким фазовым дрожанием непосредственно в корпуса, где уже содержатся кристаллы других ИС. Это позволило Texas Instruments выпустить на рынок встраиваемых применений первый в отрасли бескристальный, беспроводной микроконтроллер – ​SimpleLink CC2652RB с синхронизатором, включенным в эту же самую схему. Параллельно, используя ту же самую BAW-технологию для сетевой инфраструктуры, корпорация намерена создать сетевой синхронизатор LMK05318, обеспечивающий скорость передачи данных до 400 Гбит/с даже при серьезных нарушениях системного уровня.

Специалисты корпорации указывают, что новая технология имеет решающее значение для стабильного перемещения огромных объемов данных, улучшая таким образом возможности высокопроизводительной связи. Технология также обеспечивает высокую точность и надежность связи между приборами Интернета вещей, которые теперь могут разрабатываться в меньших форм-факторах.

Проще говоря, достижения в BAW-технологии предоставляют проводным и беспроводным сетям повышенную пропускную способность, возможности использования более простых и меньших по размеру конструкций по более низкой стоимости.


В ЧЕМ ВАЖНОСТЬ РЕЗОНАТОРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ?

Для Texas Instruments это возможность интегрировать ее в свои кремниевые технологии, сократить время разработки и затраты на компоненты. Кроме того, использование BAW-резонаторов позволяет достигать большей точности, чем при использовании кварцевых кристаллов. Кварцевым кристаллам необходимы дополнительные компоненты с целью повышения точности, поскольку с течением времени их характеристики меняются – ​в дополнение к фактору температурных колебаний, которые можно контролировать. BAW-резонаторы производятся самой корпорацией Texas Instruments и совместимы с большинством ее полупроводниковых приборов, что снижает потребность в закупках на стороне. Сегодня задачи синхронизации обычно требуют применения кварцевых кристаллов, а обладание собственной BAW-резонаторной технологией устраняет необходимость во внешних компонентах, монтируемых на печатной плате.

Почему никто раньше Texas Instruments не додумался использовать BAW-резонаторы вместо кремниевых кристаллов? Это оказалось достаточно сложной задачей, и корпорация занималась ее решением несколько лет, работая над микроэлектромеханическими системами. Основной трудностью было преобразование электрической энергии в механическую акустику, сохраняя при этом стабильность и надежность синхронизирующих сигналов.


ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Выпущенная корпорацией Texas Instruments многостандартная схема CC2652RB представляет собой беспроводной микроконтроллер со встроенным BAW-резонатором (рис. 1), размещенным в плоском бессвинцовом корпусе с четырехсторонними выводами (QFN). Она требует меньшего места на плате, кроме того, отсутствует внешний быстродействующий 48-МГц (кварцевый) кристалл.

Подобный подход обеспечивает возможность упрощения конструкции. Прибор CC2652RB представляет собой маломощное мультистандартное решение, поддерживающее на одном кристалле использование таких методик связи, как Zigbee, Thread, Bluetooth Low Energy, а также собственную (корпоративную) 2,4-ГГц подключаемость. Схема CC2652RB обеспечивает широкий выбор опций проектирования и, соответственно, большую гибкость. Благодаря этому прибор, в отличие от многих решений с использованием кварцевого кристалла, может работать в полном диапазоне температур – ​от –40 до +85 °C. Кроме того, BAW резонаторная технология позволяет уменьшить занимаемую на плате площадь на 12% (рис. 2).

Другая новинка от Texas Instruments – ​одноканальный сетевой синхронизатор LMK05318 с ультранизким фазовым дрожанием – ​обеспечивает существенное увеличение пропускной способности сетей. Благодаря использованию BAW-резонатора данный показатель может доходить до 400 Гбит/с, что помогает сетевым системам передавать большие объемы данных за меньшее время. При этом существенно улучшены переключательные возможности. Кроме того, при скорости передачи данных 56 Гбит/с прибор LMK05318 демонстрирует самый низкий уровень частоты появления ошибочных битов. Наконец, при использовании четырех линий амплитудно-импульсной модуляции со скоростью передачи данных 112 Гбит/с будет обеспечиваться дальнейшее повышение производительности сетей.

Последний вопрос – ​а есть ли негативные последствия от интеграции BAW-резонатора в корпус беспроводного микроконтроллера? Оказывается – ​есть: возможность увеличения потребляемой мощности примерно на 2%. Это «пара сотен микроампер». Преимущества от новой BAW-резонаторной технологии, по мнению специалистов Texas Instruments, компенсируют данный недостаток.


Yoshida Junko. TI Claims Breakthrough BAW Technology. EE Times, February 27, 2019: https://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1334373


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Выпуск 22(6746) от 11 ноября 2021 г. г.
Выпуск 16(6740) от 19 августа 2021 г. г.
Выпуск 13(6737) от 08 июля 2021 г. г.