Un circuit intégré, également connu sous le nom de puce, est un circuit électronique miniaturisé composé de composants semi-conducteurs interconnectés généralement en silicium. La technologie des circuits intégrés a transformé l’industrie électronique en permettant l’intégration d’un grand nombre de composants électroniques sur une seule puce qui peut ensuite être montée sur une carte de circuit imprimé et connectée à d’autres puces et circuits pour former un système électronique complexe.
Cet article est publié par pÉlectrique dans le cadre d’un partenariat exclusif de contenu numérique avec Bodo’s Power Systems.
Alors que les circuits intégrés généraux sont généralement conçus pour effectuer une seule fonction requise dans diverses applications, les systèmes électroniques modernes nécessitent souvent de multiples combinaisons de circuits intégrés analogiques et numériques généraux, appelés jeu de puces.
À mesure que les systèmes électroniques évoluent continuellement et deviennent plus complexes, la demande de fonctionnalités personnalisées et la taille des jeux de puces ont augmenté à un point où leur conception sur une seule grande carte de circuit imprimé peut compenser le faible coût de leurs composants. Les circuits intégrés spécifiques à une application personnalisée, également appelés ASIC, sont devenus plus fréquents pour répondre à cette demande. Comparés à l’utilisation de plusieurs circuits intégrés généraux sur une carte de circuit imprimé, les ASIC offrent une solution plus adaptée et plus rentable qui peut répondre aux exigences spécifiques de l’application.
Jusqu’à récemment, seuls les concepteurs de sous-systèmes d’équipements spécialisés (comme les smartphones) trouvaient réalisable de développer une solution système-sur-puce (SoC). Cependant, l’industrie est maintenant arrivée à un point où tous les types de concepteurs de sous-systèmes envisagent de combiner la fonctionnalité système de leurs jeux de puces dans un ASIC personnalisé unique, grâce à la réduction des géométries de processus et des coûts de fabrication.
Cet article explore les nombreux avantages de l’adoption d’une approche de développement ASIC personnalisée.
Avantages et défis des ASIC
Remplacer un jeu de puces monté sur une carte de circuit imprimé par un ASIC offre de nombreux avantages qui ne doivent pas être négligés. Adopter une approche personnalisée de la production d’ASIC permet de résoudre certains des défis initiaux rencontrés lors de la phase de conception du produit. Cette approche peut offrir des opportunités significatives de réduction globale du coût des matériaux, d’amélioration de l’efficacité et d’intégration de la propriété intellectuelle (PI).
Il est important de noter que les ASIC ne sont pas réservés aux nouvelles conceptions. Ils peuvent remplacer plusieurs composants généraux et des matrices de portes programmables sur site (FPGA), réduisant le coût des matériaux et d’autres coûts associés. Un ASIC réduit également considérablement la taille et le poids de l’ensemble électronique global, ce qui réduit davantage les coûts et contribue à prolonger la durée de vie de la batterie des appareils portables.
Alors que les ASIC offrent de nombreux avantages, toutes les entreprises ne peuvent pas en tirer parti, car leur développement nécessite un investissement financier substantiel et des connaissances techniques spécialisées. Les dépenses associées au développement d’ASIC peuvent varier considérablement, en fonction de facteurs tels que la complexité du boîtier, les nœuds technologiques utilisés, le besoin de PI personnalisée et le coût de création des masques de fabrication. Par conséquent, les coûts peuvent varier de quelques centaines de milliers à des millions de dollars, rendant le développement d’ASIC inaccessible à plusieurs entreprises.
Les entreprises souhaitant adopter des solutions ASIC doivent disposer d’une expertise interne pour diriger le projet de développement. Cela implique de comprendre en profondeur l’application et les exigences précises du marché cible, associées à la capacité de gérer le processus de conception et de développement.
Figure 1. Développement des ASIC d’Infineon. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Bodo’s Power Systems [PDF]
Infineon et la conception d’ASIC
Infineon est une entreprise expérimentée et réputée dans la conception et la fabrication d’ASIC, avec plus de quatre décennies d’expertise dans le développement d’ASIC personnalisés pour diverses applications, notamment l’automobile, l’industrie, la santé et l’IoT. Les avantages suivants font d’Infineon un partenaire fiable pour les développeurs d’ASIC souhaitant créer des circuits intégrés personnalisés pour diverses applications :
- Expertise technique approfondie : Avec un impressionnant palmarès dans les domaines de l’électronique de puissance, des capteurs et de la sécurité, Infineon est largement reconnue comme un leader dans la fabrication de semi-conducteurs. En collaborant avec Infineon, les développeurs d’ASIC bénéficient d’un accès précieux à une expertise technique étendue et à des ressources qui leur permettent de développer des ASIC plus sophistiqués.
- Capacités de fabrication avancées : Infineon dispose d’installations de fabrication à la pointe de la technologie, notamment le traitement de galettes de 300 mm et des technologies CMOS avancées. L’accès à ces installations peut aider les développeurs d’ASIC à créer des ASIC plus performants et plus économes en énergie.
- Stabilité de la chaîne d’approvisionnement : Infineon dispose d’une chaîne d’approvisionnement bien établie avec une large gamme de fournisseurs et de partenaires, garantissant un approvisionnement stable en composants pour le développement d’ASIC.
- Réduction du délai de mise sur le marché : Le solide historique d’Infineon dans le développement de produits électroniques complexes peut aider à accélérer le développement d’ASIC et le délai de mise sur le marché.
- Économies de coûts : La collaboration avec Infineon peut aider à réduire le coût total du développement d’ASIC. Infineon tire parti des économies d’échelle pour réduire les coûts de fabrication et notre expertise peut contribuer à optimiser la conception d’ASIC pour une rentabilité accrue.
Outre les avantages mentionnés ci-dessus, Infineon offre de nombreux autres avantages à ses partenaires. Il s’agit notamment de la partition optimisée, de la protection IP de premier ordre, de la qualité exceptionnelle des produits et de l’engagement ferme à livrer dans les délais requis. Pour obtenir des résultats réussis, Infineon travaille en étroite collaboration avec ses clients dans le cadre d’un processus de collaboration en 5 étapes pour leur premier ASIC. Cette approche permet une communication transparente et nous permet de personnaliser nos services pour répondre aux besoins des clients (Figure 2).
Figure 2. Parcours en 5 étapes d’Infineon pour les puces ASIC personnalisées. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Bodo’s Power Systems [PDF]
Faisabilité
La première étape consiste en une analyse de faisabilité au cours de laquelle Infineon étudie les besoins et les problèmes d’un client pour s’assurer qu’une solution viable peut être offerte grâce à un engagement à long terme. Ensuite, l’un des modèles de travail et d’entreprise est sélectionné et adapté pour correspondre au mieux aux besoins du client. Infineon propose un service de conception clé en main pour les entreprises qui n’ont pas d’expérience dans le développement de circuits intégrés. Cependant, celles qui disposent déjà d’une équipe de conception expérimentée et qui souhaitent contribuer significativement à la conception de leur ASIC peuvent également trouver un partenaire idéal en Infineon. De nombreuses bibliothèques de propriété intellectuelle et technologies ASIC sont proposées, allant des circuits intégrés industriels aux circuits intégrés médicaux et grand public sur des processus au silicium standard ou à large bande interdite.
Concept
Ensuite, Infineon définit des concepts d’intégration complexes, y compris la mise en œuvre, la gestion de projet et les plannings. La technologie est sélectionnée parmi une solution SOC (système sur puce) ou un module SiP (Système dans un Package) et l’emballage ASIC le plus approprié est choisi.
Figure 3. Infineon prend en charge les circuits SiP, des solutions simples avec des puces sans fils jusqu’à des micro-modules à base de substrats avec intégration de dé et plusieurs couches. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Bodo’s Power Systems [PDF]
Développement
Infineon utilise des outils de conception électronique (EDA) de premier plan pendant la phase de conception. L’utilisation d’interfaces et d’outils standard facilite l’intégration avec le flux de conception du client. Les conceptions FPGA existantes peuvent être rapidement converties en ASIC grâce à un processus automatisé, et des fonctionnalités supplémentaires peuvent être intégrées si nécessaire.
Fabrication
Infineon possède 20 installations de fabrication en amont et en aval dans différents endroits du monde. Elle entretient des partenariats de longue date avec de nombreux fondeurs de silicium majeurs, assemblages et fabs de test. Cela permet au client de se concentrer sur ses activités principales tandis qu’Infineon prend en charge la stabilité et la continuité de la production d’ASIC.
Figure 4. Vaste portefeuille d’emballages disponible ainsi que des emballages entièrement personnalisés. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Bodo’s Power Systems [PDF]
Logistique
En s’alignant sur le client pour prévoir la demande et allouer la capacité de production requise, il est possible d’éviter les goulets d’étranglement d’approvisionnement. Infineon comprend les chaînes d’approvisionnement et garantit que les matières premières parviennent à l’usine de fabrication avant le début de la période de production réservée. La distribution à partir du centre le plus proche des locaux du client garantit une livraison rapide des ASIC. La planification de la demande automatisée et les stocks tampons sont également utilisés pour assurer un approvisionnement continu du client.
Figure 5. Réseau de fabrication mondial d’Infineon et services de conception ASIC axés sur le client. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Bodo’s Power Systems [PDF]
Résumé des ASIC
Les ASIC offrent des avantages indéniables, de la réduction des coûts à l’augmentation des performances et de l’efficacité énergétique. Cependant, la conception des ASIC est un processus complexe qui nécessite une expertise et une expérience approfondies. Collaborer avec un spécialiste de la conception et de la fabrication de solutions personnalisées établi, tel qu’Infineon, permet aux entreprises d’accéder à la technologie de pointe et aux connaissances nécessaires pour développer des ASIC qui répondent à leurs besoins spécifiques.
Avec une grande expérience et une expertise dans le domaine, ainsi qu’un solide engagement en matière de recherche et développement, Infineon est parfaitement adaptée pour être un partenaire idéal et fiable pour les entreprises souhaitant créer des solutions personnalisées. En exploitant nos ressources et connaissances de premier plan dans l’industrie, nous aidons les entreprises à naviguer dans les complexités du développement d’ASIC, de la conception à la production, pour développer des solutions optimisées qui dépassent leurs attentes.
Pour plus d’informations, veuillez visiter le site Web dédié à l’ASIC d’Infineon.
Cet article est initialement paru dans le magazine Bodo’s Power Systems [PDF] .