隨著數字處理器技術的大發展，對模擬混合信號器件提出了更高的要求，這其中的代表器件就是模擬數字轉換器(ADC)。ADC市場近年來的發展趨勢，業內目前公認是高速度，更精確，更低功率，高集成，小體積等。未來ADC工藝架構會有什么演變？會有什么新功能集成？如何滿足不同細分市場造成的差異化需求？近日，本刊記者采訪了幾位ADC原廠的專家，就以上問題做出了詳細解答。

 

ADC市場前景廣闊，競爭日趨激烈

“ADC不僅是一個關鍵市場，與半導體其它市場不同的是，它還是一個新興市場。”德州儀器(TI)高性能模擬高速產品營銷經理Chuck Sanna認為，ADC市場在4年內將會相當于數據轉換器的全部市場。根據Databeas的數據，在通用模擬IC領域，TI占據17%的市場份額，而在數據轉換器市場ADI則占據全球市場份額的47.5%。

 

德州儀器高性能模擬高速產品營銷經理Chuck Sanna

 

據透露，在過去的10年里，TI發布了600多種新型的ADCs、DACs、AFE和音頻解碼器。其收購的國家半導體發布了155種數據轉換器，合在一起是755種，即10年中平均每年生產75種數據轉換器。針對不同的市場，TI開發了不同要求的ADC產品。

在消費電子領域，ADC更注重尺寸、功耗、集成性等。Sanna對筆者表示，TI最近面向ADC推出了一款最低功耗驅動器放大器OPA2835/36，具有非常低的功耗，這款高速放大器是為工業，醫療或者消費領域的低功耗便攜式產品特別設計的。該OPAx836運算放大器可將功耗銳降33%，帶寬提高2倍以上，轉換率加速15倍，總諧波失真(THD)改善40倍，并將精度提高75%。此外，TI發布的另一款高速轉換ADC 12D1800RF，擁有12位分辨率，高達3.6GHz每秒，將會革新通訊和建筑領域里的軟件定義無線電，在任何無線電上取消所有分離的射頻轉換元件，極大地縮小面積，降低重量和成本。

 

ADI公司華中地區銷售經理張靖表示，未來ADC將面臨更多的“智能”需求。通過控制額外的系統功能，這類智能轉換器不僅僅使設計人員采用更小、更簡單、更高性價比的數據處理器成為可能，而且進一步簡化了編程并使系統整體性能得到提高。他同時認為，ADC的技術發展應該是結構與工藝的共同發展，甚至今后會出現電子真空管向半導體轉換的這樣革命性的工藝轉變。在今后的1到2年內，兩大主題將會詮釋這一趨勢，即與轉換器核心技術發展齊頭并進的先進傳感器快速擴張，以及在數據轉換器內嵌入持續可調節功率功能的發展方向。

 

ADI公司華中地區銷售經理張靖

 

據介紹，由于中國市場具有性價比要求較高，產品開發周期短，同一應用有向著更精密，轉換速度更高的趨勢發展等特點。ADI不斷在產品設計和工藝上下功夫，不斷提升自身的性價比。張靖表示，ADI將提供CFTL(實驗室驗證電路)、ADIsimADC、ADI ADC Analyzer、Visual Analog、MultiSim(ADI version)等工具以簡化客戶設計。同時，ADI每月將會推出一套整體解決方案，幫助客戶縮短設計周期。除此之外，ADI在轉換器設計本身也會在其工藝上做一些改善以提升整體性價比。“ADI在2012年會依賴其新架構的優勢，致力于為針對性的行業市場提供整體解決方案的開發。”

 

除了工藝上的變革，未來ADC與MCU、RF等器件集成SoC也成為一大發展趨勢。芯海科技產品研發中心總監劉小靈認為，ADC與傳感器及RF一起，將會組成未來物聯網的神經末梢。“這將會以我們意想不到的方式改變我們的生活。例如，可以通過內置在紐扣、眼鏡框這些小物件上的物聯網終端器件來感知人的健康狀況及運動量，可以及時發現潛在的健康風險，甚至預知人的情緒變化等。”

針對不同市場需求進行產品調整

 

除了提高采樣率及提高精度，近年來數據轉換器設計一直把重點放在減少功耗和提高分辨率性能上。然而這些都是很差異化的需求，在不同的細分市場，客戶會提出不同的要求，這也給ADC帶來了更新的挑戰。

 

在醫療電子、通信、工業自動化、汽車電子等不同領域，ADI均有針對性地推出了不同產品。據張靖介紹，在醫療領域，要求電路體積足夠小，系統功耗足夠低，以及更好的熱特性。因此，ADI會推出的多通道ADC+模擬前端產品具有低噪音、低通道干擾、高隔離度、低功耗等特點。在通信領域，ADI將要推出的AD9357、AD9361等高速收發器主要特點是高集成度。

 

在工業自動化和工業儀表方面，則需要數據轉換器產品有更高的性能。例如，歐洲核子研究中心用來測量CERN大型強子對撞機內超導磁體的磁場的儀器，采用了18位的ADI模數轉換器AD7634，在最大采樣速率670kSps時具有優異的101dB信納比。在汽車電子方面，通常面臨有限的安裝空間、惡劣的運行環境以及成本壓力，需要更具針對性的數據轉換器。例如，ADI公司推出的AD8283將汽車雷達接收器模擬前端集成到一塊芯片中，大大提高了集成度，降低了汽車雷達的尺寸和成本。而在消費電子領域，則對尺寸、功耗、集成性的要求比較看重，其中對功耗的要求最高。

 

芯海科技產品研發中心總監劉小靈

 

芯海科技的ADC及其SoC產品主要應用于電子衡器以及工業控制。芯海目前出貨最大的產品為家用秤SoC，內置高精度ADC、MCU及LCD驅動器，市場占有率約為30%并處于持續上升中，工業控制類ADC的市場占有率低于10%。在電子衡器領域，主要要求低功耗、高精度，因為都是以電池甚至是光伏電池供電，重量分辨率要達到十萬分之一。工業控制和醫療電子，重點要求的是高可靠性、高精度，目前芯海科技具備抗8000V以上ESD以及5000V以上EFT的產品設計能力，可以為工業控制和醫療電子提供高品質的ADC器件。

 

據劉小靈透露，2012年，在家用衡器領域，芯海科技將會推出光伏電池供電的專用芯片CSU1001，能夠在室內50流明的光線下支持稱重。可使用光伏電池供電的高精度ADC SoC芯片。這顆產品專門針對光伏電池供電的高精度測量儀器開發。可用于太陽能人體秤、廚房秤、胎壓計等場合。為開發節能環保的精密測量產品，降低電池重金屬污染提供了有力支持。在工業控制領域，芯海科技則會推出有效精度達到24位的CS1232，能夠滿足工業儀器儀表10萬點分辨率的要求。

 

劉小靈同時表示，從技術指標上國內廠商很難與之正面競爭，但是在細分市場方面，國內廠商也開始逐步實現局部競爭優勢，并蠶食國際大廠的既有市場。在電子衡器領域處于領先地位的芯海科技近年來大力研發高可靠性、高精度ADC產品，除了在高精度、低速度的Sigma-Delta ADC市場與國際大廠展開競爭外，部分大陸廠商已經開始搶占高速ADC的市場。例如，應用于示波器的ADC市場，目前已經開始被國產芯片所替代，特別是200M以下的示波器，已經大量使用國產芯片。