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把握“國(guó)產(chǎn)替代”機(jī)遇
發(fā)布時(shí)間：
2023-04-11 14:21
來(lái)源：
傳統(tǒng)上我們習(xí)慣將集成電路分為模擬IC和數(shù)字IC，分別處理實(shí)現(xiàn)物理世界的模擬信號(hào)，以及數(shù)字世界的“0”和“1”。然而，實(shí)際應(yīng)用中卻沒(méi)有涇渭分明的界限，往往是模擬和數(shù)字電路混合在一起的，特別是日益復(fù)雜的消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品和醫(yī)療設(shè)備。這種將模擬和數(shù)字信號(hào)混合在一起處理的芯片稱(chēng)為混合信號(hào)IC，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)就是一個(gè)典型的混合信號(hào)器件。如果一顆芯片圍繞微處理器集成一系列外圍電路或功能模塊，比如模擬電路、數(shù)字電路、ADC/DAC，以及各種接口，甚至RF模塊等，那么它就被稱(chēng)為“混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)”。
混合信號(hào)IC或SoC要比單純的模擬電路或數(shù)字電路更難設(shè)計(jì)和制造，就拿供電電源來(lái)說(shuō)，模擬電路和數(shù)字電路有著完全不同的電壓要求和功耗特性，要同時(shí)兼顧對(duì)設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)可不是小事。此外，混合信號(hào)SoC一般都是針對(duì)某個(gè)特定的應(yīng)用而集成專(zhuān)門(mén)的功能模塊，因此需要更為專(zhuān)業(yè)的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、技能、設(shè)計(jì)工具，以及測(cè)試和驗(yàn)證工具?；旌闲盘?hào)的設(shè)計(jì)和制造難題包括：
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· CMOS工藝一般適合數(shù)字電路，而模擬器件使用雙極晶體管才能獲得更好的性能。若要使用同一種制造工藝來(lái)生產(chǎn)混合信號(hào)IC，就必須做出性能特性的折中。直到最近10來(lái)年高性能CMOS、BiCMOS、CMOS SOI和SiGe等工藝技術(shù)的發(fā)展才讓混合信號(hào)器件達(dá)到了所期望的性能。
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· 混合信號(hào)IC的功能性測(cè)試仍然比較復(fù)雜和昂貴，需要從泰瑞達(dá)和是德科技等測(cè)試儀器供應(yīng)商那里購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)門(mén)的混合信號(hào)芯片測(cè)試設(shè)備和方案。
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· 模擬器件和混合信號(hào)器件的設(shè)計(jì)方法要比數(shù)字器件簡(jiǎn)陋很多，模擬電路也無(wú)法像數(shù)字電路那樣通過(guò)EDA工具自動(dòng)生成。混合信號(hào)架構(gòu)師在設(shè)計(jì)芯片架構(gòu)時(shí)要能夠滿(mǎn)足多個(gè)目標(biāo)，比如最小化占用面積和功耗、混合信號(hào)模塊的布局布線(xiàn)優(yōu)化以降低耦合噪聲和平衡電壓電流分配等。
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· 高速數(shù)字信號(hào)會(huì)將噪聲引入敏感的模擬輸入，比如通過(guò)基底耦合路徑。這需要專(zhuān)門(mén)的技巧或功能模塊來(lái)阻止或消除這類(lèi)噪聲耦合，比如通過(guò)全差分放大器、差分拓?fù)浜推先ヱ詈系取?/p>
TI、ADI、STM、瑞薩和安森美等國(guó)際模擬器件和MCU大廠(chǎng)在混合信號(hào)SoC的技術(shù)和產(chǎn)品方面都有著長(zhǎng)期而深厚的功底，那么國(guó)內(nèi)眾多的MCU和模擬器件廠(chǎng)商又如何呢？在最近舉行的中微半導(dǎo)體冬季新品發(fā)布會(huì)上，深圳市中微半導(dǎo)體副總經(jīng)理兼CTO苗小雨先生向與會(huì)觀(guān)眾講解了高精度測(cè)量ADC的基本原理和技術(shù)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)我問(wèn)他國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)廠(chǎng)商在技術(shù)上跟TI和ADI等國(guó)際大廠(chǎng)差距有多大時(shí)，他蠻有自信地表示技術(shù)不是問(wèn)題，但要設(shè)計(jì)出一顆高性能、高精度且高性?xún)r(jià)比的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)也非易事，這需要專(zhuān)注和耐心，因?yàn)槟M和混合信號(hào)方面的專(zhuān)長(zhǎng)需要時(shí)間積累。
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