模擬芯片是一種處理連續(xù)性模擬信號(hào)的集成電路芯片。集成電路按其功能通??煞譃槟M集成電路和數(shù)字集成電路兩大類。模擬集成電路主要是指由電阻、電容、晶體管等組成的模擬電路集成在一起用來處理連續(xù)函數(shù)形式模擬信號(hào)(如聲音、光線、溫度等)的集成電路;與之相對(duì)應(yīng)的是數(shù)字集成電路,后者是對(duì)離散的數(shù)字信號(hào)(如用0和1兩個(gè)邏輯電平來表示的二進(jìn)制碼)進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的集成電路,其基本組成單位為邏輯門電路。
模擬芯片是處理外界信號(hào)的第一關(guān),廣泛存在于各下游應(yīng)用領(lǐng)域。外界信號(hào)經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)以后,以模擬信號(hào)的形式存在。模擬信號(hào)通過模擬芯片采集、放大、濾波等處理,可以通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出到數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理,也可以以模擬信號(hào)的方式直接輸出到執(zhí)行器。模擬芯片可廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類電子、通訊設(shè)備、工業(yè)控制、醫(yī)療儀器、汽車電子等領(lǐng)域,以及物聯(lián)網(wǎng)、新能源、智能穿戴、人工智能、智能家居、智能制造、5G通訊等各類新興電子產(chǎn)品領(lǐng)域。
由于產(chǎn)品及下游應(yīng)用領(lǐng)域眾多,模擬芯片相對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)整體周期性較弱?;诮K端應(yīng)用范圍寬廣的特性,模擬芯片市場(chǎng)不易受單一產(chǎn)業(yè)景氣變動(dòng)影響,因此價(jià)格波動(dòng)遠(yuǎn)沒有存儲(chǔ)芯片和邏輯電路等數(shù)字芯片的變化大,市場(chǎng)波動(dòng)幅度相對(duì)較小。某種意義上來說,模擬芯片是電子產(chǎn)業(yè)的晴雨表,基本代表了整個(gè)市場(chǎng)的發(fā)展?fàn)顩r。
模擬電路設(shè)計(jì)是藝術(shù)與科學(xué)的結(jié)合。模擬電路設(shè)計(jì)需要在速度、功耗、增益、精度、電源電壓、噪聲、面積等多種因素間進(jìn)行折中,而數(shù)字電路設(shè)計(jì)只需在功耗、速度和面積三個(gè)因素間進(jìn)行平衡。模擬電路對(duì)噪聲、串?dāng)_和其他干擾比數(shù)字電路敏感得多。隨著工藝尺寸的不斷減小,電源電壓的降低和器件的二級(jí)效應(yīng)對(duì)模擬電路比數(shù)字電路的影響嚴(yán)重得多,給模擬設(shè)計(jì)帶來了新的挑戰(zhàn)。版圖對(duì)于模擬電路的影響遠(yuǎn)大于數(shù)字電路,同樣的線路差的版圖會(huì)導(dǎo)致芯片無法工作。
模擬芯片更偏重專有制造工藝,不追求先進(jìn)制程。從技術(shù)層面來看,模擬芯片不受制于摩爾定律和高端制程,部分采用CMOS工藝,還有很多采用BCD、CDMOS工藝,產(chǎn)品強(qiáng)調(diào)的是高信噪比、低失真、低耗電、高可靠性和穩(wěn)定性,制程的縮小反而可能導(dǎo)致模擬電路性能的降低。對(duì)于模擬芯片來說目前業(yè)界仍大量使用0.18um和0.13um工藝節(jié)點(diǎn)。
模擬芯片強(qiáng)調(diào)高可靠性、低失真和低功耗等,芯片使用時(shí)間能夠長(zhǎng)達(dá)10年。數(shù)字集成電路強(qiáng)調(diào)運(yùn)算速度與成本比,必須不斷采用新設(shè)計(jì)或新工藝,而模擬集成電路強(qiáng)調(diào)可靠性和穩(wěn)定性,一經(jīng)量產(chǎn)往往具備長(zhǎng)久生命力。以國際龍頭公司ADI為例,其約50%左右收入是來自于10年及以上產(chǎn)品貢獻(xiàn)的。