為什么器件尺寸越小并不總是越好？

　　當(dāng)我們進(jìn)入亞微米時(shí)代，我們正在受到一些重要的物理學(xué)定律限制，它們將改變工程師在成本和性能之間所做的折中。在90年代大多數(shù)時(shí)間里，模擬電路設(shè)計(jì)工程師喜歡"沿用"數(shù)字電路的光刻工藝，但在90年代后期，情況開(kāi)始發(fā)生變化。

　　對(duì)于0.5μm以下的光刻工藝，允許的最大電源電壓也會(huì)降低。雖然這對(duì)數(shù)字電路設(shè)計(jì)工程師無(wú)足輕重，但它對(duì)模擬電路設(shè)計(jì)工程師產(chǎn)生了巨大影響。電源電壓降低使得存在不可避免的噪聲情況下保存模擬信號(hào)更為困難。每一次新的光刻工藝的尺寸減小都給模擬電路設(shè)計(jì)工程師增加了困難。另外， 器件幾何尺寸趨向于越來(lái)越小也導(dǎo)致制造成本不斷增加。

　　隨著時(shí)代的發(fā)展，電子工程師必須改變進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的思路。在有些情況下，模擬電路和數(shù)字電路不能繼續(xù)沿著同樣的不斷縮小尺寸的道路前進(jìn)。為了應(yīng)對(duì)這種挑戰(zhàn)，工程師必須小心謹(jǐn)慎地在器件間分配功能以便對(duì)效率、電路板面積和總體成本優(yōu)化設(shè)計(jì)。在很多情況下，使用兩顆芯片要好于使用一顆芯片。關(guān)鍵的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)是選擇這些芯片之間的分界線。這種新的設(shè)計(jì)原理稱為靈巧分割，它主要涉及以下幾個(gè)原則：

　　要認(rèn)識(shí)到由于制造的經(jīng)濟(jì)性或驅(qū)動(dòng)像同軸電纜或雙絞電話線這樣的現(xiàn)實(shí)世界負(fù)載的需要，一些模擬應(yīng)用在低于目前電源電壓的條件下是不切實(shí)際的。在這些情況下，靈巧分割需要采用合適的高電壓技術(shù)分割模擬功能并且在最佳的CMOS平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字功能。

　　要考慮待選分割設(shè)計(jì)所需要的接口帶寬。帶寬越高，功耗越大，從而產(chǎn)生的電磁干擾（EMI）也越大。靈巧分割通過(guò)將盡可能多的數(shù)字處理電路放到一個(gè)另外的模擬芯片上，能夠使接口帶寬最小，因而高速數(shù)據(jù)流不必傳輸?shù)叫酒?。在最佳的?shí)際設(shè)計(jì)中，到芯片外的數(shù)據(jù)流傳輸可以通過(guò)串行總線進(jìn)行，這樣還能節(jié)省引腳數(shù)。

　　要記住最終的芯片成本大部分依賴于制造晶片的產(chǎn)量。如果將一種具有極限允許誤差的模擬功能集成到一個(gè)新的芯片設(shè)計(jì)中，那么會(huì)降低該制造晶片最終產(chǎn)量。因此分離這種功能可能是有意義的，從而避免可測(cè)試性或下游成本問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)。

　　當(dāng)意想不到的低產(chǎn)量使專用集成電路（ASIC）的設(shè)計(jì)不切實(shí)際時(shí)，要利用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)。選擇最高水平可提供的集成，并且使用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）完成該設(shè)計(jì)。

　　要研究完成新產(chǎn)品所需要的外部無(wú)源器件。為了求得一種同樣產(chǎn)品目標(biāo)，可以通過(guò)使用包含無(wú)源器件的目前混合信號(hào)器件來(lái)取消許多外部無(wú)源器件。

　　靈巧分割并不意味著設(shè)計(jì)工程師必須回到90年代那種"數(shù)字功能放在一個(gè)芯片內(nèi)，模擬功能放在另一個(gè)芯片內(nèi)，存儲(chǔ)器放在第三個(gè)芯片內(nèi)"的設(shè)計(jì)模式。器件尺寸并非不能更小，只是器件尺寸越來(lái)越小從經(jīng)濟(jì)性上將會(huì)限制著越來(lái)越多的應(yīng)用。這種情況就好比航空運(yùn)輸，我們能夠使飛機(jī)飛得比聲音還快，但對(duì)于我們大多數(shù)人并沒(méi)有什么價(jià)值。

　　從以上原則考慮，靈巧分割這種設(shè)計(jì)原理不應(yīng)當(dāng)被看作是設(shè)計(jì)進(jìn)步的障礙，而應(yīng)當(dāng)是為設(shè)計(jì)工程師發(fā)揮創(chuàng)造力提供了一個(gè)機(jī)會(huì)。靈巧分割將設(shè)計(jì)工程師從只是配置供貨商提供的器件中擺脫出來(lái)，去創(chuàng)造新的產(chǎn)品。它消除了僵化的思維方式和生搬硬套的解決問(wèn)題的方式。掌握靈巧分割的公司將會(huì)通過(guò)發(fā)揮其設(shè)計(jì)、制造和軟件開(kāi)發(fā)才能而在技術(shù)上獨(dú)樹(shù)一幟。