器件的精密信号链μModule 解决方案为系统设计人员提供了一个紧凑的、高度可定制的集成解决方案，简化了设计，提高了性能，并节省了宝贵的开发时间。(1)这种方法为客户提供了巨大的优势，他们可以以最先进的性能更快地进入市场。

介绍

随着大规模集成电路(VLSI)技术的快速发展，信号处理应用领域出现了多方面的学科，其范围从电信和音频系统到工业自动化和汽车电子。为了支持这些应用，需要进行大量的研究来开发高性能，离散线性和精确的信号链块。本文将说明精密信号链μModule解决方案如何通过系统级封装(SiP)技术利用异构集成来满足这一市场需求，为系统设计人员提供紧凑、高度可定制的集成解决方案，从而简化设计、提高性能并节省宝贵的开发时间。

什么是精密信号链μ模块技术?

精密信号链μModule是一种系统级封装(SiP)技术，可以将各种电路集成在一起，同时保持最高水平的性能。i Passives 精密信号链μModule解决方案旨在通过结合顶尖器件、i Passives 技术和先进的2.5D/3D组装技术，以更小的外形尺寸提高密度，同时保持对系统组件的智能和高效管理(参见图1)。(1)这些μModule器件作为信号链的可靠构建模块，使系统设计人员能够实现更高的集成度、更快的上市时间、更高的速度性能、更高的集成水平。并且在不需要额外的外部电路调试或优化的情况下，以合理的价格降低了功耗。

主要特点及优势

整合的力量:

精密信号链μ模块解决方案通过将多个和数字组件集成到单个模块中，代表了信号链设计的显着进步。这是通过利用si Passives技术和我们通过SiP技术封装的卓越信号调理ic来创建μModule器件，在极短的开发周期内具有一流的性能和鲁棒性。(2)正如集成电路包含许多晶体管一样，集成无源可以包含许多高质量的无源元件封装在非常小的面积内。

单个设备现在可以包含以前是板级解决方案的系统。通过结合放大、滤波和数字转换等功能，这些模块消除了使用单个组件设计复杂信号链的需要。因此，互连寄生(电感、电容和电阻)显著降低。所有这些因素有助于形成具有出色的开箱即用性能的完整解决方案。开发周期短，节省大量成本，封装非常紧凑(2)，这种集成不仅通过提供空间高效占用空间的完整解决方案减少了物理占用空间，还优化了信号链的性能和可靠性。在同一时间，在相同条件下制造的无源元件有更大的机会与制造集成无源的元件很好地匹配。

该解决方案通过将组件选择、优化和布局从设计人员转移到设备来减少设计迭代。生产高度可定制的精密信号调节系统，凭借我们所拥有的独特硅制造工艺，具有卓越的性能。(2)图2说明了该解决方案显著减少了占地面积。除此之外，系统级设计人员的总拥有成本和上市时间可以减少。

释放性能潜力

精密信号链μ模块解决方案旨在通过克服前端集成电路设计和制造技术的限制，为蓬勃发展的客户电子需求提供卓越的性能。(3)通过精心的组件选择，精确的设计技术和先进的布局优化，这些模块确保高信号完整性，低噪声和精确的信号处理。无论是捕获传感器数据，放大信号，还是在数字域之间进行转换，精密信号链μModule解决方案都能以不打折扣的质量释放信号处理的全部潜力。

i被动式技术保证了均匀的机械环境。为了做到这一点，相互连接的寄生(如迹电阻和电感)保持在最小，而存在的少数寄生非常可预测，并且可以可靠地解释。(2)图3显示了ADAQ4003在不同输入频率下不同增益的优越性能。

定制和灵活性

在提供集成度的同时，精密信号链μModule解决方案还为系统设计人员提供了设计信号链的灵活性。它们具有高度可配置性，允许用户通过对所有组件的智能划分来定制信号链的参数和特性，以满足其特定的应用需求，如图4所示。凭借可调增益、带宽、滤波选项和其他可定制功能，这些解决方案提供了一个多功能平台，可满足各种设计挑战。

降低总拥有成本:

在系统的整个生命周期中，有许多次要成本与支持系统有关。(1)由于其本身的性质，分立器件在电路的整个工作温度和寿命期间的性能总是会下降。采用精密信号链μ模块解决方案构建的系统具有较低的二次成本，因为在制造过程中影响性能和良率的无源元件被集成到μ模块器件中。(1)图5显示了使用精密信号链μ模块解决方案代替离散信号链时二次成本的降低。

信号链μ模块的数据表所反映的限制覆盖了整个信号链的性能;因此，在制造中实现一致的性能和高成品率，从而减少生产线中成品率问题的发生，从而帮助最小化技术支持成本并最大化制造吞吐量。(1)

此外，由于无源元件是每个电子子系统的组成部分，(5)将它们集成到基板中提供了性能改进的可能性。通过这种集成，减少了与温度相关的误差源。不仅如此，还消除了制造过程中信号链校准与温度的需求，其中这些因素已知既耗时又昂贵(参见图6)。由于焊点减少，PCB上的分立元件和互连的数量减少，也提高了系统可靠性，从而降低了现场支持成本。

易用性和快速原型:

精密信号链μModule解决方案简化了设计过程，显著缩短了开发时间。由于芯是预先设计、制造、表征和测试的，因此缩短了设计时间。精密信号链μModule解决方案具有预配置的信号链，以及丰富的支持资源，如评估板和软件开发工具包，这意味着良好的性能和简单的设计阶段。图7显示了一个示例信号链套件，它展示了精密信号链μModule解决方案的功能。

从设计人员的角度来看，i Passives技术可被视为一种灵活的设计工具，用于生产精确的信号链μ模块解决方案，使系统解决方案的设计能够在极短的开发周期内完成。(2)系统设计人员可以专注于系统级设计和功能，而不是努力解决复杂的电路级实现。快速原型和系统验证变得更加容易，为创新应用程序实现了从系统定义到部件交付的积极时间表。

为了满足市场的各种需求，提供广泛的集成和专用转换器组合，以支持广泛的行业。请访问精密信号链μModule解决方案页面了解更多信息。

跨行业应用

精密信号链μModule解决方案在众多行业中提供广泛的应用，涵盖以下各个领域:

通信

大多数无线通信产品需要数字、射频电子设备来促进信号的无缝传输和接收。精密信号链μModule解决方案通过增强收发器、基站和网络基础设施的性能来实现这一点。这些解决方案提供了一种有效的解决方案，通过分离射频和数字电路来减轻噪声敏感射频电子设备的数字对接物所提供的电磁干扰。

其中一个例子是ADAQ8092(图8)，它是一个双通道封装系统(SIP)，集成了三个常见的信号处理和调理块，以支持各种解调器应用和数据采集应用。该器件集成了所有有源和无源元件，形成完整的信号链，与分立解决方案相比，可将占地面积减少6倍。内置电源去耦电容器增强电源抑制性能，使其成为一个强大的DAQ解决方案。ADAQ8092工作在3.3 V至5 V和1.8 V数字电源上。数字输出可以是CMOS、双数据速率CMOS或双数据速率LVDS。

工业自动化

专注于工业应用，最近的半导体技术进步在三个主要方向上实现了创新趋势:功率密度和能效，数字功率控制的普及和安全性。(7)精密信号链μ模块解决方案为工业自动化系统提供精确的信号处理，确保精确的测量，控制和驱动。

工业通信网络通过在机器和控制系统之间进行实时通信来驱动智能和安全的制造场景。精密信号链μ模块解决方案允许开发数字控制系统以及新颖的连接解决方案，以确保任何时间点的人类安全。

系统安全对于确保人类安全和保护环境至关重要。(7)半导体技术新工艺选择的最新发展确保无需妥协来解决安全监控系统缺乏通信速度、大功耗、相当大的尺寸和可靠性问题。

精密信号链μModule解决方案在节省空间、低功耗、出色的可靠性和通信速度方面提供了一种集成方法。

工业自动化系统从多个传感器节点收集数据，并将数据传输到中央调节监控系统进行数据分析。基于状态的监测(CbM)是一种预防性维护策略，它使用各种类型的传感器持续监测资产的状态。CbM可用于建立趋势，预测故障，计算资产寿命，并提高制造工厂的安全性。

对于CbM应用，ADAQ7768-1支持多种输入类型，包括IEPE传感器、电阻桥、电压和电流输入，如图9所示。ADAQ7768-1还支持两种设备配置方法。用户可以选择哪种配置设备将通过其SPI对寄存器进行参数化，或通过简单的硬件引脚捆扎方法配置设备以在各种预定义模式下运行。

汽车测试解决方案

精密信号链μModule解决方案的创新和优化提供了强大的互连和机械支持，高可靠性，紧凑和具有成本效益的产品，有助于满足汽车行业的需求。(9)这些解决方案用于信息娱乐系统，动力总成控制，高级驾驶辅助系统(ADAS)等应用，提高安全性，舒适性和车辆性能。

技术进步导致复杂性，因此，需要新的模拟和验证方法。为了防止不切实际的模拟，可以使用数字孪生。数字孪生是真实世界物理系统的虚拟表示。(1)这种方法可以帮助降低成本，加快开发周期，或使整个系统优化。

以汽车市场为例，硬件在环(HIL)是一种数字孪生技术，用于测试复杂的实时系统，如电子控制单元(ecu)、动力转向系统、悬架系统、电池管理系统或任何其他车辆子系统。其广泛的信号调理，数据采集，信号产生和隔离产品组合为HIL模拟器提供了优化的解决方案-特别是具有信号缩放功能的ADAQ23878，通过将多个常见信号处理和调理块组合在单个器件中，包括低噪声，全差分ADC驱动器(FDA)，稳定的参考缓冲器和高速，18位，15 MSPS连续逼近寄存器(SAR) ADC，减少了终端系统组件计数。

结论

集成电路技术的新趋势是利用SiP技术的异构集成来简化开发过程。(10)精密信号链μ模块解决方案的引入改变了系统设计者对信号链设计的方法。该解决方案提供集成、高性能、灵活性和易用性，同时保持卓越的信号处理能力。随着技术的不断进步，精密信号链μModule解决方案在实现不同行业的创新应用中发挥着至关重要的作用，为电子系统的进步做出了贡献。

参考电路

(1)“精密信号链μ模块解决方案”Devices, Inc。

马克·墨菲和帕特·麦吉尼斯。“集成无源在微模块sip中的应用”，《对话》，第52卷，第10期，2018年10月。

(3)沈文龙、陈永昌、梁丽伟、林志荣、钟伟民。“封装系统(SiP)业务的挑战与机遇”，2006年第7届电子封装技术国际会议，2006年8月。

(4) Maithil Pachchigar。“μ模块数据采集解决方案简化了各种精密应用的工程挑战”，Devices, Inc.， 2020年11月。

(5) Michael Scheffler和Gerhard Tröster。“评估集成被动系统的成本效益。”欧洲设计、自动化和测试会议论文集，2000年2月。

(6)泰王。系统级封装(SIP):挑战与机遇。2000年亚洲和南太平洋设计自动化会议论文集，2000年1月。

(7)多梅尼科·阿里戈、克劳迪奥·阿德拉格纳、文森佐·马拉诺、雷切拉·波齐、富尔维奥·普利切利和弗朗西斯科·普尔维伦蒂。下一个“自动化时代”:半导体技术如何改变工业系统和应用，ESSCIRC 2022- IEEE第48届欧洲固态电路会议(ESSCIRC)， 2022年9月。

(8)“基于状态的监测”Devices, Inc。

(9)王延刚，戴小平，刘国友，李道辉，Steve Jones。“汽车系统先进功率半导体封装概述”，CIPS 2016;第九届集成电力电子系统国际会议，2016年3月。

(10)布朗。封装中的系统:SIP的重生。IEEE 2004定制集成电路会议论文集。

致谢

我们要感谢Stuart Servis对本文的技术贡献。