發布日期:2022-04-20 點擊率:228
模擬電路當前呈現出三個突出趨勢:高性能分立器件、模數混合和SOC (System on Chip系統芯片)。
模擬集成電路種類繁多,其性能要求也各不相同。追求更高的性能將是模擬器件未來主要的發展方向[7]。凌特公司中國區域業務經理李錦華簡單地將其歸納為“三升三降”,即速度、精度、效率上升,而功耗、尺寸與外圍元件數下降。對放大器而言,將向更高速度、更低噪聲、更大動態范圍等方向發展;對數據轉換器而言,將向更高速度、更高精度等方向發展;在信號處理、射頻電路、電源管理等領域,將向更高精度、速度與效率方向發展,同時功耗、尺寸及外圍元件數量則將不斷下降。以手機為例,消費者要求更清晰的語音、更加絢麗的屏幕,同時還要有更長的待機時間,這些都給模擬器件制造商提出了更高的要求,也為設計人員帶來了更大的挑戰。分立模擬電路可以把這些性能做得很高。例如,Maxim轉換速率已經做到了2GSPS,而采用SOC (系統芯片)是做不到這種性能的。一個單片上組成的開關電容濾波器( SCF)完成對模擬信號的處理隨著超大規模IC的不斷發展,模擬與數字之間的概念也在不斷模糊。例如如今迅速發展起來的集成濾波技術,就是模數結合的集成電路的一個實例:它利用MOS開關,MOS電容和MOS運算放大器同時集成在[8]。美國國家半導體最新推出的ADC081000芯片就是模擬與數字融合的一個最好例子。這款8位的模數轉換器設有低電壓差分信號(LVDS)接口,最高取樣率可達1. 6GHz,這是業界最快的速度。由于這款模數轉換器具有高速的數據采集能力,因此系統設計工程師可以直接將模擬信號向下轉換,以便進行更快及更有效的后期處理。隨著工藝水平的提高,EDA工具、Foundry工藝PDK的完善以及設計水平的提高,模擬IC正在步入新的發展時代。為了保證最佳的系統性能、最高的可靠性、最小的體積和最低的成本,數字和模擬IC的設計及制造正在趨向于統一的加工平臺,由單一的功能電路向系統級電路發展,這也是最具潛力的IC發展方向——SOC。SOC是微電子設計領域的一場革命,它從整個系統的角度出發,把智能核、信息處理機制、模型算法、芯片結構、各層次電路直至器件的設計緊密結合起來,在單個或少數幾個芯片上完成整個系統的功能,即我們可以把越來越多的電路設計在同一個芯片中,這里面可能包含有中央處理器(CPU )、嵌入式內存( Embedded memory)、數字信號處理器(DSP)、數字功能模塊(Digital function)、模擬功能模塊 (Analog function)、模擬數字轉換器(A/D, D/A )以及各種外圍配置(USB, MPEG)等等。這就為設計者進行電子系統設計和開發提供了可利用的最新手段。采用片內可再編程技術,使得片上系統內硬件的功能可以像軟件一樣通過編程來配置,從而可以實時地進行靈活而方便的更改和開發,甚至可以在系統運行過程中不停機地進行再配置,使相同的硬件可以按不同時段實現不同的功能,提高了系統的效率。這種全新的系統設計概念,使新一代的SOC具有較強的靈活性和適應性。它不僅使電子系統的設計和開發以及產品性能的改進和擴充變得十分簡易和方便,而且使電子系統具有更好的性能、更低的功耗、更小的體積和更低的成本,帶來了電子系統設計與應用的革命性新變革,可廣泛應用于移動電話、硬盤驅動器、個人數字助理和手持電子產品、消費性電子產品等。SOC是21世紀電子系統開發應用的新平臺。TI公司推出型號為MSC120產品,它是一款具有8通道24位△-Σ模數/轉換器及單通道8位數/模轉換器的增強型8051 MCU。具有片上溫度傳感器、I2C、SP I接口以及低電壓監測功能,非常適合于工業應用,如秤重、過程控制、智能傳感器等。
模擬電路可以作為我國未來集成電路發展的切入點
我國集成電路產業經過30多年的發展,現已形成良好的產業基礎。2004年,中國集成電路設計業和芯片制造業已經取得突破性進展,集成電路市場需求達243億塊,然而在這243億塊集成電路中,中國本地產的產品不到8% ,這其中既蘊藏著巨大商機,同時也反映了中國IC設計業與國際IC設計業的差距。中國的集成電路業正面臨著前所未有的機遇與挑戰。2005年中國消費電子產業保持快速增長,對集成電路產品需求大幅增加。中國廣闊的模擬 IC應用市場,給模擬IC技術帶來足夠的發展空間。模擬電路可以作為我國未來集成電路發展的切入點。做CPU的許多知識不是從書本上可以學到的,而是經驗和竅門。中國缺少這類人才,還需要長時間的經驗積累。并且,經費也是一個問題,芯片每一次投片需要投入幾十萬美元,而高性能的CPU投片七、八次是很正常的。中國集成電路水平在通用CPU產品領域甚至相差20至30年的水平。因而,我們可以避開高檔的CPU,瞄準國際IC產業發展的趨勢,即SOC,通過嵌入式芯片的設計實施跟蹤和突破。因為在數字設計中,幾乎每件事都可以自動完成;但模擬電路仍然要依靠工程師的智慧來實現設計。采用模擬和數字結合的嵌入式芯片IC制造業無論從質還是從量來說都不算發達,但是只要找準了發展方向,伴隨著全球產,能充分發揮我們已有的生產能力;而且,它種類眾多,在諸如手機、數字電視、DVD、電視機頂盒、PDA等不同領域應用廣泛,與高度標準化的PC只有英特爾一家獨大現象不同,國外大公司很難形成壟斷。雖然中國業東移的大潮、中國的經濟穩定增長,再加上巨大的內需市場,以及充實的人力資源,豐富的自然資源,可以說,中國模擬集成電路的發展盡得天時、地利、人和之優勢。相信在不遠的將來,中國將會繼美國、日本、臺灣、韓國、新加坡之后,崛起為新的世界集成電路制造中心。
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