半导体技术的明天ISSCC 2001大会聚焦 冯宝坤 2001年 8期 代表全球最尖端LSI（大规模集成电路）技术水平的“ISSCC 2001（International Solid-State Circuits Conference 2001）”国际半导体会议已于前不久在美国旧金山（San Francisco）隆重开幕。作为一年一度的全球半导体行业的盛会，全世界行业技术研究人员的目光都在此处聚焦：工作频率超过4GB的DRAM、1Gbit的Flash EEPROM、工作频率50GHz的VCO（电压控制振荡器）等新产品和关于第三代移动通信系统、5GHz带宽无线LAN、蓝牙、10G～40Gbit/s光通信等技术展示成为会议众多热点中的核心。下面就让我们一起去触摸当今主流半导体技术的发展脉搏吧。 　　#1 两倍于“Infiniband”标准的高速输入输出技术面世── 　　 在ISSCC 2001上，日本NEC（日电公司）发布了面向新一代服务器设备的高速串行接口技术，该技术支持的最大数据传输速度为10GB/s，同时NEC运用0.13μm工艺的CMOS技术试制了接口LSI样品。该样品采用的不是总线接入型的拓扑（Topology）结构，而是一对一接入型的拓扑结构。新一代的处理器芯片面积为225mm2，技术人员将每个引脚（pin）2Gbit/s数据传输速度的收发信号线路分为21组并列驱动，这样整体就可获得最大10GB/s的传输速度。为提高传输速度，NEC的技术人员采用了以下三项技术：一是在各数据段的标志信息位检测和时控上使用一根专用信号线（此前的设计是为每个数据线都准备译码和编码线路）。这种设计变化可使信号延迟时间从原来的40ns降低到13ns。二是按照数据模式对信号波形进行部分边缘（Edge）强化处理后输出。比如，对“000000”信号或者“111111”信号连续时不进行加强处理，但在信号发生类似“010101”的明显变化时则给以加强。如此一来便可以在廉价的同轴电缆上实现每一引脚高达2Gbit/s的最大数据传输速度；三是设置了粗调和微调二级线路构成的时控线路，将原来仅有的一条线路改为两条。这样就将原来容易受到温度和电源等因素影响的信号间的时延误差控制在以前的一半左右，即低于20ns。 　　 与面向高速服务器的输入输出标准Infiniband相比，新一代输入输出技术，最大的特点在于它将原先的最高数据传输率提高了近两倍之多，同时信号延迟时间减少到原来的2/3左右。预计新一代高速输入输出技术将于2001年内完成评估，2002年中期应用于生产。同时，应用此项技术的产品除了将面向新一代并行服务器和网络设备外，还将作为一种面向存储接口的基本技术使用。而且NEC公司还希望将此项技术进一步应用作为接替Direct Rambus接口的标准方案。 　　#1 DSL又有新“段子”── 　　 法国Alcatel Microelectronics公司副总裁LeonClotens在本届ISSCC2001会议的主题讲演中阐述了宽带时代接入线路的重要性。他指出，以波长分割多重传输技术（WDM）的飞速发展为背景，基干网（Backbone）的线路速度已经得到了明显的提高，但是目前网络接入线路的速度依然较慢。目前网络发展的瓶颈在于现有56Kbit/s的模拟调制解调器还是接入线路的主流设备。在此种前提下，利用现有电话线的高速数据通信技术“ADSL（Assymmetric Digital Subscriber Line）”、利用光纤的“PON（Passive Optical Network）”以及利用无线的“LMDS（Local Multipoint Distribution System）”等高速接入技术，都是非常有诱惑力的宽带技术。其中，ADSL又将成为今后几年网络接入方式的主流。这位副总裁预测，PON和LMDS的真正普及还需要10年时间，这种形势下ADSL将暂时保持优势。（^08030201a^） 　　 目前，法国Alcatel公司除了致力于ADSL半导体的开发外，还在努力推动可用于26Mbit/s和更高速度通信方式的“VDSL（Very high bit rate Digital Subscriber Line）”半导体技术的开发。据悉，该公司已经成功使用CMOS技术完成了单芯片LSI的开发工作，相信不久的将来就可以在很多领域得到深入推广及应用。 　　#1 飞利浦发布基于IEEE802.11b标准的收发LSI── 　　 荷兰飞利浦公司在ISSCC 2001会议上发布了遵循2.4GHz频带无线LAN规格“IEEE802.11b”的信号收发LSI。飞利浦公司在此款全新收发LSI上集成了低噪声放大器（Amplifier）、VCO（电压控制振荡器）、频率合成器（Synthesizer）、电路滤波器等，其中VCO的相噪为-107dBc/H，并采用了0.5μm标准的双极CMOS（BiCMOS）加工技术，晶体管的阻断频率为34GHz。新的信号收发LSI最大数据传输速度达到了22Mbit/s，几乎是现有产品11Mbit/s的两倍。信号接收单元的结构采用了直接转换方式，从而省去了外置式IF（中频）滤波器。飞利浦公司表示，目前在基于802.11b标准的收发LSI上采用直接转换电路的设计方式尚属首创。此外，同样生产信号收发LSI的著名制造商美国Intelsil公司已经宣布将从新一代PrismⅢ开始采用直接转换设计。 　　#1 三菱发布蓝牙单片信号收发器LSI── 　　 日本三菱电机公司在ISSCC 2001上发表了适用于近距离无线数据通信技术Bluetooth的单片信号收发器LSI。三菱电机将Bluetooth的RF电路中所需的功率放大器、低噪声放大器、PLL、用来消除Image的混频电路（Mixer）、调制电路以及检波电路等电路都集成到了4.35mm×3.9mm的芯片上。该产品具有以下两个显著特点：一是电流消耗量低，接收信号时仅为44mA，发送信号时仅为34.4mA；二是采用了0.5μm规则的双极型CMOS技术制造。该LSI采用了0.5μm的双极型CMOS技术，其目的在于全面降低成本以及降低耗电量。目前，此项技术已经在三菱电机公司内部开始提供评测用工业样品，很快就可向外界供应工业样品。（^08030201b^） 　　#1 索尼开发出集成4个CPU内核的微控制器── 　　 索尼在ISSCC 2001上宣布，它已开发出了面向新一代机顶盒及家用服务器等数字家电产品的微控制器。该产品能按MPEG1/2/4或Digital Video（DV）方式对多媒体数据进行编码或解码处理，对采用MPEG-2方式编码的视频数据可以20帧/s的速度进行解码。工作频率为250MHz。为了提高处理速度，微控制器集成了四个CPU内核，每个CPU内核包括MIPS-Ⅱ 的RISC型微处理器内核和AV扩展命令用协处理器（Coprocessor），并集成8KB指令高速缓存、4KB数据高速缓存。四个CPU并行工作时，可以同时对多个频道的数据进行编码或解码处理。而且对以MPEG2格式编码的数据进行解码比只使用一个CPU快3.6倍。此微控制器采用0.25μm的CMOS技术制造，四个CPU同时工作时功耗为2.38W，只有一个工作时功耗为0.85W。（^08030201c^） 　　 除上述公司外，松下、摩托罗拉、诺基亚、富士通等其它半导体大厂也纷纷在此次ISSCC大会上发布了各自最新研发的产品和技术。因此，我们可以预见，未来的半导体行业将呈现出一派欣欣向荣的繁荣景象。