低壓邏輯產品是指工作電壓低於3.3伏的邏輯晶片,過去五年內這類產品的成長超過500%,全球市場總值(TAM)計達5.72億美元,至少有十家供應商在爭奪這一市場。低壓邏輯產品為後起之秀,產量已佔全球邏輯產品TAM的25%。
根據預測,在未來五年其市場總值將接近全球邏輯產品TAM的50%。對低功耗、高性能產品的需求推動著邏輯元件從5伏電壓型向3.3伏以下型轉變,微處理器工作電壓的逐步降低、政府對節省功率的要求,以及可攜式/手持式元件的需求遽增,也推動著這些新型低壓邏輯產品的發展。
在低壓邏輯產品市場中至少有12種不同技術或邏輯系列及10家以上半導體供應商。大多數供應商僅提供三種或四種系列產品,只有少數供應商能提供六種以上系列滿足多種設計需求。
低壓邏輯產品技術類別
低壓邏輯產品按設計需求可分為四個技術類別(表一),提供多種產品的供應商的優勢是顯而易見的,因為減少供應商數目可降低買主的採購成本。依靠這些供應商提供買主所需的所有邏輯元件,的確能大大減少訂購的後勤工作(圖二)。
表二 低壓邏輯產品技術類別
設計需求 |
邏輯系列 |
1. 高速,高驅動 |
LVT |
2. 超高速,中等驅動 |
VCX, ALVC |
3. 高速,中等驅動 |
LCX, LVC |
4. 低速,低驅動 |
LVX, LV, ULP |
市場應用趨勢
儘管ALVC(Advanced Low-Voltage CMOS;先進低壓CMOS)與VCX(Virtual Component Exchange;直效轉換元件)都屬同類元件(超高速、中等驅動),有鑑於設計師的偏好、巨大的市場規模(9,200萬美元)及這一市場的快速發展(過去兩年成長達142%),還是有業者陸續進入這個市場。
ALVC發展優勢
ALVC的發展主要歸功於最新伺服器及工作站對高速記憶體需求的不斷成長。最初,對高密度雙列直插記憶體模組(DIMM)的需求帶動了ALVC的發展。高速(3nS)、大驅動(24mA)及低功耗(3v CMOS)等性能要求是ALVC大行其道的原因,但是,該系列元件獲得成功的一個最主要因素是ALVC被廣泛應用在參考設計中。在JEDEC PC-133、PC-100 Sub-Committee DIMM設計及Sun Microsystems的SPARC處理器設計中都可以看到ALVC緩衝器、暫存器及收發器的直接應用。
ALVCH須知
具有匯流排保持特性的產品被命名為ALVCH,H即指匯流排保持。匯流排保持特性在電路匯流排中是非常有用的,它無需使用外部上拉電阻即可使未用的輸入在匯流排上保持最後已知狀態。儘管該特性對匯流排而言是有用的,但由於它所需功率較大,所以只在需要時才使用這種特性。下文將討論過驅動及保持電流問題。
匯流排保持過驅動電流- Ii(OD)是指將匯流排電壓變為新狀態時所需的電流,大小為75uA。ALVCH的過驅動電流至少要達到+/-450uA,才能推動匯流排上已鎖存的輸入並將之轉換為相反邏輯狀態。滿足這個需求要累加匯流排上每個數據保持輸入的電流 ,保持電流還要添加到匯流排上的每個輸入中。因此,單個16位ALVCH將需要16*450uA=7.2mA電流將匯流排轉變為新狀態。
結語
展望未來,低壓邏輯元件正呈現出新技術越來越少、產品規格越來越統一的趨勢。投資新技術價格不菲,而且還有風險。邏輯元件供應商希望JEDEC等組織幫助制定下一代技術規範,一旦達成這種技術雙向協議,將鮮有相互競爭的技術,但也可能因此很少有人願意再開發這些技術。
邏輯元件供應商為了顯示產品在技術上的細微優勢便混淆元件名稱,用戶們對此抱怨已久。邏輯元件供應商很可能會關注這些抱怨,開始進行技術合併和創建業界通用名稱。一旦這種趨勢成為事實,僅有強者才能生存,因為市場無法容納10個持有相同技術的供應商。從這個意義來說,服務和價格將比性能更重要。那些成本最低、種類最多、服務網路最廣的供應商才能欣欣向榮。(作者任職於快捷半導體)