在上海張江,TI 的幾個年輕人聯(lián)手孕育了一款面向全球工業(yè)和汽車市場的明星產品。這是誕生在 TI 中國芯片星河中一顆閃亮的芯。
它的誕生源于市場的召喚。工業(yè)以太網(wǎng)供電的最高電壓已達 57 伏,汽車用電量的劇增導致傳統(tǒng)的 12 伏和 24 伏電氣系統(tǒng)逐漸被 48 伏電氣系統(tǒng)取代,使得市場為 80 伏電氣系統(tǒng)提供了更高的電壓范圍。雖說這個需求明明白白地擺在那里,但為什么偏偏是他們去將客戶的需求變成現(xiàn)實中的產品,而且能夠這么去做?
成功往往會讓旁觀者忽略過程中曾經的坎坷和挫折,以及那些責任感、堅韌,當然還有專業(yè)能力。
起稿
4.2 伏至 80 伏的寬電壓范圍,低至 40 微安的靜態(tài)電流、高達 2.2 MHz的開關頻率,低 EMI、簡單的 8 引腳封裝……業(yè)內人看到 LMR38020 同步降壓轉換器的指標就明白它是一位全能型選手。
系統(tǒng)工程師曉兵的職責就是詳盡地了解市場需求,并定義出適合這些需求的芯片。作為 TI 中國的一名系統(tǒng)工程師,他的工作絕不輕松,詳細了解市場和客戶的需求只是第一步,如何在一大堆各不相同甚至相互矛盾的需求中找出滿足絕大多數(shù)客戶的指標、充分利用公司現(xiàn)有的 IP 技術、兼具高性能與經濟性等等都極具挑戰(zhàn)。
2019 年 10 月,曉兵開始構思 LMR38020 的雛形,這是一款力求在性能和功耗等方面達到平衡的芯片,并力圖做到更加經濟?!斑@不可能”,這是設計工程師芳莉帶領的設計團隊看到指標的第一反應,“其實如果不計成本,所有技術層面指標都有可能實現(xiàn),但我們想要的是既滿足絕大部分客戶新的需求,同時兼具產品經濟性”。
如果說系統(tǒng)工程師是理想主義者,那么設計者都很現(xiàn)實,通過對每個創(chuàng)新指標的大量調研與驗證,反饋給前者哪些是可實現(xiàn)的。在關鍵指標上,曉兵絕不妥協(xié),“如果沒有競爭力,無法滿足客戶需求,我們不如不做。”
此時產品和測試工程師榮臻也已加入討論中,他的主要職責是通過測試發(fā)現(xiàn)并解決芯片存在的缺陷,以確保交到客戶手中的芯片的質量和可靠性。并且產品采用何種封裝形式、測試的可行性等因素都需要及早確定,榮臻的角色就是和系統(tǒng)工程師、設計工程師一起設計和制定測試規(guī)格書,以滿足所有的測試需求。
產品和測試工程師榮臻需要同 TI 的制造廠和團隊一起溝通,反復確認封裝和測試的可行性,不斷地進行風險評估,確保這顆芯擁有最佳的性能。其中芯片的凸點加工和其中的一種封裝形式是在TI的成都工廠完成,“沒有時差,溝通更高效、更得心應手”,榮臻說。
覆色
芯片開發(fā)是個系統(tǒng)工程,極高的復雜性很容易牽一發(fā)而動全身。因此在前期,團隊會花費大量時間反復確認各項細節(jié),各個環(huán)節(jié)盡早打通也會使開發(fā)效率顯著提高。曉兵覺得這就像繪制油畫時,先期要花大量時間起素描稿,以決定畫面構圖和明暗關系。
當芯片定義完成之后,設計團隊開始著手將藍圖搬到實際的畫布上,那些精細的線路和布局就是作品動人的色彩,體現(xiàn)了他們的匠心。“設計的最大挑戰(zhàn)之一是靜態(tài)電流”,芳莉說,雖然 TI 在電源領域深耕數(shù)十年,積累的很多 IP 是快速開發(fā)新品的基石,但在實際中將這些 IP 組合起來形成產品卻并不簡單。復用 IP 的原產品只有 60 伏,但 LMR38020 的靜態(tài)電流卻要求降低 50%?!霸O計芯片時要同時兼顧這兩點,就像要求一件衣服在輕薄的同時還要保暖。"在時間有限和整體架構已經確定的情況下,設計團隊最終通過不懈努力,以創(chuàng)新的設計,實現(xiàn)了低靜態(tài)電流。
2021 年 2 月,LMR38020 首次流片即成功,這讓團隊非常振奮。隨即產品進入了測試環(huán)節(jié),這是確保芯片能達到設計目標的最重要一道工序,也是作品完成的關鍵步驟。如果說系統(tǒng)工程師在定義指標,設計師給出模擬的結果,那么產品和測試工程師就是在和真實的芯片打交道,通過測試來把控風險。榮臻選擇來自三個不同批次的各千余顆芯片,在不同環(huán)境、不同電壓的條件下進行老化測試,同時應用工程師則會根據(jù)客戶的實際使用條件,創(chuàng)建不同的場景進行實際應用測試,“用排列組合公式算算就會明白這是多大的工作量”。
如果沒有他們之間的彼此信任、精誠合作,以及 TI 對于芯片質量控制方面的完備體系,這顆芯片如此順利的誕生是不可想象的。
曉兵表示:“回顧整個過程,芯片設計充滿平衡和創(chuàng)新的藝術。非常開心,我們的‘藝術作品’得到了市場的積極回應,工業(yè)和汽車等領域的客戶對這款產品有非常高的認可。芯片是創(chuàng)新的源頭,我們致力于通過芯片技術讓電子產品更經濟實用,讓世界更美好?!?/p>
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原文標題:跟隨研發(fā)團隊,來看看一顆芯片在 TI 中國誕生的故事
文章出處:【微信號:tisemi,微信公眾號:德州儀器】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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