5从全定制到如今的 COTS
之前关于在军用系统中继续使用混合电路和模块的观点仍然有效。不过,重要的是要认识到,军用设备制造商面临的商用压力比以往任何时候都大,尤其是成本和上市时间。
全定制混合设计价钱昂贵,要用相对较长的时间开发。可替代的单片 IC 解决方案正在逐年增多。尽管大型国防公司仍然开发新的混合设计,但是随着产量下降,可察觉到出现了制造外包趋势。
COTS 模块的情形则完全不同。在技术和商用因素的驱动下,基于模块的解决方案出现了明显的势头。开关电源和信号链路是尤其适合用模块实现的两类应用,因为高效率设计需要专门知识,这在今天的军用设计团队中是稀缺品。
6 μModule® 产品
μModule 产品是如今的 COTS 模块的一个例子。凌力尔特 (现隶属 Analog Devices 公司) 2005 年推出这种产品,首批产品之一是一个完整的 12A DC/DC 稳压器,采用 15 mm2 表面贴装封装 (图 1)。
图 1 LTM4601AHV 12 A μModule DC/DC 稳压器
接下来,我们开发了一个完整的μModule 产品系列,包括多种电源、接口和信号链路产品,例如最近推出的 LTM9100 (图 2) 和 ADAQ7980 (图 3)。
图 3 16 位 1Msps 数据采集子系统 ADAQ7980
7 COTS 模块封装类型
与表面贴装 IC 类似,每个μModule 稳压器都包括一个完整的系统级封装解决方案,可简化设计并最大限度减少外部组件。从内部看,布局和设计都为提高电气性能和热效率进行了优化。这些μModule 产品按照业界最高标准开发,提供出色的可靠性,并接近标准 IC。提供具金涂层焊盘的 LGA (焊盘网格阵列) 封装和具 SAC305 或 SnPb 焊料的 BGA (球珊阵列) 封装,且有各种温度级版本。
图 4 采用 LGA (左) 和 BGA (右) 封装的两种 μModule 稳压器
如果需要,军用温度级版本 μModule 产品在 ̶ 55 ºC 和 +125 ºC 时通过 100% 的电气测试,可提供有保证的数据表性能。
8结论
50 年前,混合电路和模块是电子电路小型化和改进电子电路可靠性的首选技术。随着半导体行业日益商品化,产品生命周期与国防行业设备生命周期差异越来越大,混合电路和模块在减轻过时淘汰问题方面找到了新的用武之地。尽管 ASIC 成为数字电子电路集成的首选方法,但混合模块可以在解决模拟难题这一小型专业化市场发挥作用。
同时,COTS 模块以专用标准产品 (Application Specific Standard Products) 形式出现了,尤其是针对电源、处理器、信号链路和接口的模块。随着军用设备提供商争取新的竞争优势、认识到让稀缺设计资源集中于增强核心能力的重要性,这些专用标准产品也得到了广泛采用。
如今,国防预算压力和更短的设计周期可能使完全定制的混合电路日益成为一种遗留解决方案,但是毫无疑问,COTS 模块越来越成为军工和航空航天行业的首选技术。