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认识模拟芯片
2022-06-23 09:01:50

  模拟芯片是一种处理连续性模拟信号的集成电路芯片。集成电路按其功能通常可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。模拟集成电路主要是指由电阻、电容、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理连续函数形式模拟信号(如声音、光线、温度等)的集成电路;与之相对应的是数字集成电路,后者是对离散的数字信号(如用0和1两个逻辑电平来表示的二进制码)进行算术和逻辑运算的集成电路,其基本组成单位为逻辑门电路。

  模拟芯片是处理外界信号的第一关,广泛存在于各下游应用领域。外界信号经过传感器转化为电信号以后,以模拟信号的形式存在。模拟信号通过模拟芯片采集、放大、滤波等处理,可以通过模数转换器输出到数字系统进行处理,也可以以模拟信号的方式直接输出到执行器。模拟芯片可广泛应用于消费类电子、通讯设备、工业控制、医疗仪器、汽车电子等领域,以及物联网、新能源、智能穿戴、人工智能、智能家居、智能制造、5G通讯等各类新兴电子产品领域。

  由于产品及下游应用领域众多,模拟芯片相对半导体行业整体周期性较弱。基于终端应用范围宽广的特性,模拟芯片市场不易受单一产业景气变动影响,因此价格波动远没有存储芯片和逻辑电路等数字芯片的变化大,市场波动幅度相对较小。某种意义上来说,模拟芯片是电子产业的晴雨表,基本代表了整个市场的发展状况。

  模拟电路设计是艺术与科学的结合。模拟电路设计需要在速度、功耗、增益、精度、电源电压、噪声、面积等多种因素间进行折中,而数字电路设计只需在功耗、速度和面积三个因素间进行平衡。模拟电路对噪声、串扰和其他干扰比数字电路敏感得多。随着工艺尺寸的不断减小,电源电压的降低和器件的二级效应对模拟电路比数字电路的影响严重得多,给模拟设计带来了新的挑战。版图对于模拟电路的影响远大于数字电路,同样的线路差的版图会导致芯片无法工作。

  模拟芯片更偏重专有制造工艺,不追求先进制程。从技术层面来看,模拟芯片不受制于摩尔定律和高端制程,部分采用CMOS工艺,还有很多采用BCD、CDMOS工艺,产品强调的是高信噪比、低失真、低耗电、高可靠性和稳定性,制程的缩小反而可能导致模拟电路性能的降低。对于模拟芯片来说目前业界仍大量使用0.18um和0.13um工艺节点。

  模拟芯片强调高可靠性、低失真和低功耗等,芯片使用时间能够长达10年。数字集成电路强调运算速度与成本比,必须不断采用新设计或新工艺,而模拟集成电路强调可靠性和稳定性,一经量产往往具备长久生命力。以国际龙头公司ADI为例,其约50%左右收入是来自于10年及以上产品贡献的。