发布时间：2021-12-28作者来源：金航标浏览：2164
物联网芯片市场概况
物联网（IoT）开启了数百亿互联智能设备相互通信的潜力，仅2019年全球物联网总连接数都已达到120亿，预计到2025年全球物联网总连接数规模将达到246亿，而我国的物联网连接数也将达到80.1亿。截止到2020年，我国物联网产业规模已突破1.7万亿元。“物”随“芯”联，“芯”伴“物”动，物联网芯片作为物联网多应用场景的核心，整个产业链的上游，预计其市场规模在2022年时将达到107.8亿，销售额的复合年增长率也有望达到13.3%。
物联网芯片设计中的挑战
1 更多的工作频段和更高的工作效率
相较与传统通信设备中的通信芯片只负责连接和传输信号，物联网领域的应用场景有明显的特殊性，覆盖有线和无线通信模式，并且无线通信模块也涉及从WiFi、BT(蓝牙)、ZigBee的短距离通信到NB-IOT、LTE Cat1、5G等物联网长距离通信网络体系，无线通信类型种类繁多，涉及到需要支持的频段及频段组合也显著增加，NB-IOT、5G等长距离通信网络的应用也带来了更高的工作频率的要求。
2 复杂的芯片制造工艺应用场景
物联网芯片设计中需要充分利用各种不同芯片制造工艺的优势，进而来提高电路的性能。目前主流的工艺包括CMOS, SOI和SiGe Bi-CMOS等。低功耗的CMOS工艺往往是电路设计者的首要的选择，并且为了降低成本，其工艺节点越来越小。
3 芯片多样性和集成度增加
物联网芯片设计中需要充分利用各种不同芯片制造工艺的优势，进而来提高电路的性能。目前主流的工艺包括CMOS, SOI和SiGe Bi-CMOS等。低功耗的CMOS工艺往往是电路设计者的首要的选择，并且为了降低成本，其工艺节点越来越小。
芯和物联网芯片电磁仿真解决方案
物联网应用场景广泛多样，图6列出了常用的物联网芯片设计架构，包括物联网连接和处理芯片，蓝色虚线范围内是连接模块设计，包括 RX/TX/RF/PA/LNA/Switch。本文我们介绍的解决方案希望能够帮助电路设计者针对这些模块进行高效的无源结构仿真、建模、提取和优化。
1 无源结构的多工艺角快速提取
我们针对多工作频段、高工作频率和多工艺场景提供了一种基于 Cadence Virtuoso 设计平台的电磁仿真提取工具 IRIS，它通过了所有主流晶圆厂在 CMOS/FinFET/SOI/SiG等多工艺节点上的严格认证。IRIS 结合3D全波求解技术，满足从DC到毫米波段的提取精度要求。使用者可以灵活创建仿真单元模块，然后运用多线程/多核技术、MPI多机处理技术将复杂的仿真问题分解，提高仿真的效率。IRIS软件进行集成无源器件仿真分析时配合工艺角与温度扫描模块，可以达到快速了解工艺状况和器件随工艺变化的特性，对电路设计者预测由于工艺偏差而带来的器件特性变化对最终电路性能的影响具有指导意义。
2 无源器件的高效建模
此外，我们的方案中还包括了一款基于神经网络算法的无源器件定制平台iModeler。用户利用这款工具中内置的多套面向物联网芯片设计中需要的电感、变压器等模板可以快速创建PCell，然后依据个人设计经验在IRIS内快速收敛得到满足电路设计需求的无源器件版图结构，也可以利用模板内的多种辅助选项，实现无源器件的正向和方向提取，进而获取满足电路设计要求的器件。
总结：
本文介绍了物联网芯片所具有的特征：更多的工作频段和更高的工作频率，复杂的多芯片制造工艺应用场景，芯片多样性和集成度增加，它们给芯片设计带来了新的挑战。芯和半导体针对这些挑战，推出了系统性的物联网芯片电磁仿真解决方案：利用IRIS/iModeler软件，实现了快速高精度的无源器件及互连寄生的电磁仿真，无源器件优化建模等应用，极大地提高了电路设计师的设计精准度和设计效率，提速产品市场投放。
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