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AROLA
ALLE
A
ZIENDE
IC DI INTERFACCIA
EON
EWS
n.
557
-
OTTOBRE
2012
Ams ha sviluppato processi
dedicati e dispositivi ad alte
prestazioni che permettono di
soddisfare e talvolta eccedere
le necessità dei nostri clienti.
Ams offre uno spettro com-
pleto di dispositivi standard
e dedicati e i seguenti sono
solo alcuni degli esempi più
interessanti. Un’applicazione
particolarmente complessa è
quella del monitoraggio della
corrente di batteria delle au-
tovetture. L’intenso utilizzo di
dispositivi elettronici all’interno
delle autovetture di nuova ge-
nerazione introduce rilevanti
sfide nella gestione delle bat-
terie. Un accurato monitorag-
gio dei consumi di corrente è
pertanto indispensabile.
La famiglia di prodotto AS85xx
di ams offre un completo spet-
tro di soluzioni per la gestione
di applicazioni a 12V, 48V e
ad alta tensione (Li-Ion). La
prossima generazione di so-
luzioni per il monitoraggio/bi-
lanciamento delle singole celle
permetterà la soluzione della
maggior parte degli attuali pro-
blemi in termini di compatibilità
elettromagnetica (EMC), co-
sto, dissipazione e accuratez-
za. Un’altra interessante appli-
cazione è quella degli scanner
per Tomografia Computerizza-
ta (CT) Il principale obiettivo
degli scanner di nuova gene-
razione è quello di permettere
la realizzazione di immagini
di alta qualità con il minore
livello possibile di Raggi X.
Accanto a uno scintillatore ad
alta prestazione questi sistemi
richiedono interfacce analogi-
co digitali molto accurate per
convertire in modo ottimale i
segnali in uscita dei fotodiodi.
Purtroppo l’elevato numero
di componenti elettronici e i
percorsi relativamente lunghi
aumentano i consumi totali e
il livello di rumore prodotto dal
rilevatore. Grazie alla tecnolo-
gia TSV (Through Silicon Via)
offerta da ams, le prestazioni
globali di questi sistemi sono
state significativamente miglio-
rate, riducendo per esempio i
consumi dell’85%.
Interfacce
a 3 dimensioni
Come descritto nel prece-
dente esempio le sfide nel-
la progettazione di circuiti di
interfaccia analogica posso-
no averi significativi benefici
nell’utilizzo di tecnologie TSV
e CSP (Chip Scale Package).
La figura 2 mostra un esempio
di integrazione tridimensionale
raggiungibile con l’utilizzo del-
le tecnologie offerte da ams.
Grazie a queste tecnologie si
possono raggiungere rilevanti
miglioramenti in termini di spa-
zio occupato, dissipazione di
potenza, velocità e qualità del
segnale. Guardando al futuro
riteniamo che le possibilità di
integrazione tridimensionale
di sensori e interfacce analogi-
che per sensori possano rap-
presentare uno dei principali
motori di sviluppo del mercato
dell’elettronica. Nessuno possie-
de la boccia di cristallo ma dal
nostro punto di vista, dopo la ri-
voluzione introdotta dai sistemi
di calcolo computerizzati che ha
pilotato il mercato dei semicon-
duttori negli anni‘70 –‘80 e quella
delle comunicazioni che ha gui-
dato il mercato nei 20 anni suc-
cessivi, la prossima rivoluzione
sarà quella dei sensori. Ams, con
i suoi sensori e circuiti di interfac-
cia analogici è pronta a giocare
un ruolo chiave nel supporto di
questa transizione fornendo ai
propri clienti le soluzioni tecnolo-
giche a elevate prestazioni più
innovative del mercato.
I
disturbi e i carichi ester-
ni rendono queste interfacce
molto critiche per il raggiun-
gimento delle specifiche di
sistema, in particolare quan-
do dispositivi basati su diver-
se tecnologie devono essere
collegati. Il mondo dei circuiti
integrati di interfaccia è mol-
to vasto. Si possono prima di
tutto identificare due categorie
principali:
•
interfacce digitali (molto
spesso standardizzate a livello
internazionale)
•
interfacce analogiche (nella
maggior parte dei casi non
standardizzate).
•
Ams
(www.ams.com
) pro-
getta e produce dispositivi
analogici e pertanto ci focaliz-
zeremo su alcune delle pro-
blematiche specifiche delle
Interfacce Analogiche.
Spostando di un livello la seg-
mentazione del mercato delle
interfacce analogiche si pos-
sono identificare due catego-
rie principali:
•
i circuiti di condizionamen-
to dei segnali di ingresso (per
esempio le interfacce con sen-
sori esterni)
•
i circuiti di pilotaggio in uscita
(
per esempio le interfacce con
gli attuatori elettronici)
•
Come vedremo nel corso di
questo articolo i sensori sa-
ranno uno dei segmenti a
maggior crescita per il merca-
to dei semiconduttori nei pros-
simi anni.
Per questo motivo i sensori
CMOS e le interfacce analo-
giche per sensori sono una
delle principali aree in cui ams
sta investendo. Per esempio
attraverso l’acquisizione nel
2011
dell’azienda statunitense
Texas Advanced Optoelectro-
nic Solutions Inc. (TAOS).
Tendenze nel mercato
dei sensori
a semiconduttore
Si prevede che le vendite dei
sensori a semiconduttore cre-
sceranno del 18% nel 2012,
raggiungendo un livello record
di 5.7 miliardi di dollari e che
continueranno a crescere a
un tasso a doppia cifra fino al
2016.
Il catalizzatore di que-
sta crescita sarà la capacità
intrinseca dei nuovi prodotti
di controllarsi e proteggersi,
riconoscere movimenti mec-
canici, rilevare cambiamenti
nell’ambiente circostante e
supportare nuove interfacce di
utente (Fonte: Rapporto 2012
di IC Insights su Optoelettroni-
ca, Sensori e Attuatori - www.
icinsights.com).
Sfide tecnologiche
I sensori possono talvolta es-
sere integrati in un dispositivo
CMOS ma in molti casi la tec-
nologia dell’elemento sensibile
non è compatibile e un dispo-
sitivo di interfaccia dedicato
deve essere sviluppato.
I circuiti analogici di interfac-
cia sensore devono spesso
soddisfare specifiche molto
stringenti in termini di basso
rumore e di potenza dissipata.
L’interfacciamento di due circuiti integrati è uno degli
obiettivi più complessi per un progettista elettronico
Circuiti di interfaccia
per sensori
e integrazione tridimensionale
GIOVANNI
CHIAPPANO,
regional sales
director Europe
di ams
Fig. 2 - Esempio
di integrazione
tridimensionale
raggiungibile
con l’utilizzo
delle tecnologie
offerte da ams
Fig. 1
Proiezione
2008 – 2016
per la vendita
di sensori a
semiconduttore
(
Fonte: IC
Insights)
G
IOVANNI
C
HIAPPANO