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ELETTRONICA OGGI 499 - GENNAIO/FEBBRAIO 2022 13 COVER STORY affidabilità, innovazione e un’ampia varietà di funzioni di sicurezza. Ma come si fa a rifornirli di energia nel miglior modo possibile? Sfide globali nello sviluppo dell’alimentazione La progettazione di un’alimentazione è spesso una sfida per lo sviluppatore: i SoC richiedono una varietà di diverse tensioni di alimentazione ad alta precisione che sono soggette a una sequenza precisa per avviare o spegnere il processore. Inoltre, le memorie volatili e non volatili come qualsiasi periferica richiedono ulteriori alimentazioni che devono essere incluse nella sequenza di accensione e spegnimento del processore. Naturalmente, si potrebbe lavorare con un gran numero di regolatori di tensione individuali. Ma lo spazio disponibile sul PCB è limitato e i requisiti delle sequenze di tensione possono essere molto complesse. Capire tutto questo non è un compito facile, perché l’alimentazione dei SoC sta diventando sempre più complessa:finoadora,glisviluppatoridovevanorintracciare i requisiti di alimentazione del SoC nelle schede tecniche al fine di sviluppare la soluzione presumibilmente ottimale. A questo scopo, è stato necessario selezionare dei regolatori di tensione adatti e verificarne l’utilizzo. Inoltre, i requisiti del SoC riguardanti le linee di handshake e i tempi della sequenza di alimentazione dovevano essere evidenziati e analizzati. I risultati sono stati poi trasferiti al software di controllo per accendere e spegnere i regolatori di tensione nei momenti richiesti tramite un microcontrollore. Le funzioni aggiuntive per la misurazione delle tensioni di uscita dei singoli regolatori e le funzioni di watchdog sono state spesso implementate in questo software di controllo. Infine, il progetto doveva essere verificato secondo le specifiche del SoC per tutte le modalità di alimentazione e le transizioni del SoC. Tuttavia, i sistemi moderni pongono ulteriori sfide agli sviluppatori. Queste includono: - scalabilità dall’alto verso il basso fino al livello del singolo modulo; - la richiesta di sviluppi e verifiche veloci e convenienti dell’alimentazione; - un sistema di potenza modulare e flessibile che supporta le variazioni di applicazione e gli adattamenti del design; - elevati requisiti di qualità con scadenze affidabili e adattamenti rapidi del design ai requisiti mutevoli del prodotto. Inoltre, la richiesta di uno sviluppo agile dell’hardware con obiettivi mobili richiede nuovi circuiti integrati di alimentazione. Per soddisfare queste esigenze, ROHM Semiconductor offre già una vasta gamma di circuiti integrati per la gestione della potenza (PMIC) che supportano processori specifici. I vantaggi di una soluzione basata su PMIC sono un concetto di tensione di alimentazione ottimizzato per il SoC e architetture di handshake e di interfaccia personalizzate, che portano a una riduzione del ciclo di sviluppo del prodotto. D’altra parte, questa soluzione pone una serie di sfide. Queste includono la bassa o inesistente flessibilità per adattarsi ad altri SoC così come la questione termica sempre più esigente (dissipazione di potenza) che gli sviluppatori devono affrontare. Inoltre, gli alimentatori sono limitati solo al SoC specifico e al suo ambiente immediato. Quando i requisiti di alimentazione cambiano, è spesso necessaria una riprogettazione costosa. La tendenza di avere poche unità centrali di controllo del veicolo richiede processori con una potenza di calcolo sempre maggiore. Nonostante la diminuzione delle geometrie dei semiconduttori, le correnti richieste delle tensioni di alimentazione stanno aumentando e con esse le richieste sui progetti termici. Applicazioni come ADAS, cluster e infotainment cresceranno sempre più insieme in futuro. Quindi, un alto grado di sicurezza funzionale è richiesto ai componenti utilizzati. Se guardiamo lo sviluppo delle tensioni del core del processore, possiamo vedere una tendenza per il futuro verso 0,5 V e anche inferiori. Tenendo conto di questa ipotesi e dei futuri requisiti degli algoritmi software, si può supporre che in futuro i core di calcolo richiederanno correnti dell’ordine di 100 A e più. A causa dell’elaborazione delle immagini che è importante per la guida autonoma, la dimensione delle memorie continuerà ad aumentare. La tensione di alimentazione necessaria si assesta nell’intervallo di 1 V stimato. Le correnti necessarie BD96801Qxx-C è un PMIC configurabile per processori, SoC, FPGA e applicazioni con elevati requisiti di sicurezza, dotato di sette regolatori di tensione scalabili alloggiati in un package UQFN48 con dimensioni di 6,0 mm x 6,0 mm x 1,0 mm