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中国为什么造不出主流的高精度ADC芯片?

2018-09-25 15:54:15来源:OFweek电子工程网已被 146 人阅读

内容摘要:随着国家对集成电路产业的重视,近年来中国的芯片产业发展迅速,也出现了华为、紫光、中星微等具有一定知名度的芯片企业。但以目前的发展现状,中国芯片技术离欧美等企业仍有差距,而这个差距在ADC芯片上表现得尤为显著。
随着国家对集成电路产业的重视,近年来中国的芯片产业发展迅速,也出现了华为、紫光、中星微等具有一定知名度的芯片企业。但以目前的发展现状,中国芯片技术离欧美等企业仍有差距,而这个差距在ADC芯片上表现得尤为显著。

目前ADC芯片主要的供应商是德州仪器、亚德诺等公司,中国是全球最主要的ADC芯片需求方,但是国内能造出高精度的ADC芯片企业微乎其微,即便造出来了,性能和价格也无法跟上市场的节奏。可以这么说,在核心的ADC芯片供给率上,国产占有率几乎为零。

芯片有几千种,ADC芯片就是最难造的几种之一

 
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ADC也叫模数转换器,是指将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。真实世界的模拟信号,例如温度、压力、声音或者图像等,需要转换成更容易储存、处理和发射的数字形式。模/数转换器可以实现这个功能,在各种不同的产品中都可以找到它的身影,在实际应用中,为了实现微型化,通常做成ADC芯片。

造芯片是非常精密的工艺,通常芯片单位为纳米,一纳米也就是十万分之一毫米,这对设计、制造工艺都有非常严格、高标准的要求。仅从产品种类来说,芯片的种类就有几十种大门类,上千种小门类,如果涉及设备流程的话就更多了。

以通信基站为例,里面有上百颗芯片,基站发射回收信号,收回信号后首先要有芯片滤波;然后还有芯片将这种特别小的信号放大;再有芯片进行解析、处理;然后是芯片负责传输、分发等等,每个过程都需要芯片处理。

ADC芯片市场的重要性和前景

中国为什么造不出主流的高精度ADC芯片?

由于系统的实际对象往往都是一些温度、压力、位移、图像等模拟信号,要使计算机或数字产品等能识别、处理这些信号,必须首先将这些模拟信号转换成数字信号,这就需要ADC。而经计算机分析、处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。

据相关数据显示,2017年ADC芯片销售额为545亿美元,预计到2022年,全球ADC芯片市场规模可达748亿美元,市场前景非常可观。未来几年支撑ADC芯片增长的主要驱动力是5G、人工智能、物联网、汽车电子等新兴应用,这些相关的产品或技术对信号处理的需求大涨。

作为一名普通的工程师,曾经无数次这样问自己,既然ADC芯片这么重要,为什么中国不去加大研发,让中国的产品用上属于自己的ADC芯片呢?直到后面工作了几年,才真正明白,造芯片可不是靠“豪言壮语”就可以的,造芯片难,造ADC芯片难上加难。业界有人曾表示,如果把造普通芯片比作造飞机,那么造ADC芯片就是造航母,难度甚大。

ADC芯片国产化为什么这么难?

中国为什么造不出主流的高精度ADC芯片?

高精度的ADC芯片难造:目前几乎一半的电子产品中,都有ADC芯片,随着客户对电子产品信号要求越来越高,高精度的ADC芯片成市场刚需。全球能生产出高性价比的高精度的ADC芯片的企业不到十家,而又以美国企业为主。一款好的ADC芯片体现在高精度、低功耗、转换效率等指标上,目前制造ADC芯片的温度传感器和高精度振荡器非常紧缺,这也是国内企业的一大痛点。

除此之外,随着全球微型化工艺的进步,ADC芯片在尺寸上越来越小;同时客户对芯片的耐操性逐渐提升,这要求芯片在选型上更加精确,这给芯片的通道选择、PGA选择、输出速率等选择上增加了很大的难度,对于初创企业而言,进军ADC芯片就是一个不断挑战的“巨坑”。

ADC芯片产业更新换代快:芯片产业遵循摩尔定律,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,也就是每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18-24个月增加一倍。ADC芯片产业比普通的芯片更新迭代更快。据悉,全球ADC芯片行业大致以4-6年为一个周期,更新的速度与宏观经济、下游应用需求及自身产能库存等因素密切相关,电子产品更新快,那么ADC芯片性能必然也快。

ADC芯片生产工序多:芯片制造本来涉及的工艺多,几千道工序想想就可怕。ADC芯片相对于普通芯片,生产的工序非常复杂。ADC芯片一般包含操作寄存器、中断寄存器、转换存储控制器,在工艺制造过程中,ADC芯片有一个步骤需要消除ADC发泡剂工序产生的酸雾和杂质,这样才能保住转换信号的精度,在制造上,对机器和环境的要求颇高。

综述:中国有着全球最大的电子应用市场,这几年物联网、AI、大数据、云计算等发展非常快,ADC芯片在中国大有可为。ADC芯片不同于普通的芯片产业,有着自己的特点,下游应用广泛但生产技术工序多、产品种类多;技术更新换代快企业投资高风险大;产业链集成化、垂直度高等。不管有什么难度,我们已经看到了中国造ADC芯片的决心和行动。

虽然中国目前仍无法造出高精度的ADC芯片,但随着国家和企业的重视,已经出现了中科院微电子所、上海贝岭等ADC企业,它们已经能造出小批量的ADC芯片,在不久的未来,中国一定能造出属于自己的ADC芯片。
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