细分市场差异化需求对ADC器件的新挑战

随着数字处理器技术的大发展，对模拟混合信号器件提出了更高的要求，这其中的代表器件就是模拟数字转换器(ADC)。ADC市场近年来的发展趋势，业内目前公认是高速度，更精确，更低功率，高集成，小体积等。未来ADC工艺架构会有什么演变？会有什么新功能集成？如何满足不同细分市场造成的差异化需求？近日，本刊记者采访了几位ADC原厂的专家，就以上问题做出了详细解答。

ADC市场前景广阔，竞争日趋激烈
“ADC不仅是一个关键市场，与半导体其它市场不同的是，它还是一个新兴市场。”德州仪器(TI)高性能模拟高速产品营销经理Chuck Sanna认为，ADC市场在4年内将会相当于数据转换器的全部市场。根据Databeas的数据，在通用模拟IC领域，TI占据17%的市场份额，而在数据转换器市场ADI则占据全球市场份额的47.5%。

德州仪器高性能模拟高速产品营销经理Chuck Sanna

据透露，在过去的10年里，TI发布了600多种新型的ADCs、DACs、AFE和音频解码器。其收购的国家半导体发布了155种数据转换器，合在一起是755种，即10年中平均每年生产75种数据转换器。针对不同的市场，TI开发了不同要求的ADC产品。

在消费电子领域，ADC更注重尺寸、功耗、集成性等。Sanna对笔者表示，TI最近面向ADC推出了一款最低功耗驱动器放大器OPA2835/36，具有非常低的功耗，这款高速放大器是为工业，医疗或者消费领域的低功耗便携式产品特别设计的。该OPAx836运算放大器可将功耗锐降33%，带宽提高2倍以上，转换率加速15倍，总谐波失真(THD)改善40倍，并将精度提高75%。此外，TI发布的另一款高速转换ADC 12D1800RF，拥有12位分辨率，高达3.6GHz每秒，将会革新通讯和建筑领域里的软件定义无线电，在任何无线电上取消所有分离的射频转换元件，极大地缩小面积，降低重量和成本。

ADI公司华中地区销售经理张靖表示，未来ADC将面临更多的“智能”需求。通过控制额外的系统功能，这类智能转换器不仅仅使设计人员采用更小、更简单、更高性价比的数据处理器成为可能，而且进一步简化了编程并使系统整体性能得到提高。他同时认为，ADC的技术发展应该是结构与工艺的共同发展，甚至今后会出现电子真空管向半导体转换的这样革命性的工艺转变。在今后的1到2年内，两大主题将会诠释这一趋势，即与转换器核心技术发展齐头并进的先进传感器快速扩张，以及在数据转换器内嵌入持续可调节功率功能的发展方向。

ADI公司华中地区销售经理张靖

据介绍，由于中国市场具有性价比要求较高，产品开发周期短，同一应用有向着更精密，转换速度更高的趋势发展等特点。ADI不断在产品设计和工艺上下功夫，不断提升自身的性价比。张靖表示，ADI将提供CFTL(实验室验证电路)、ADIsimADC、ADI ADC Analyzer、Visual Analog、MultiSim(ADI version)等工具以简化客户设计。同时，ADI每月将会推出一套整体解决方案，帮助客户缩短设计周期。除此之外，ADI在转换器设计本身也会在其工艺上做一些改善以提升整体性价比。“ADI在2012年会依赖其新架构的优势，致力于为针对性的行业市场提供整体解决方案的开发。”

除了工艺上的变革，未来ADC与MCU、RF等器件集成SoC也成为一大发展趋势。芯海科技产品研发中心总监刘小灵认为，ADC与传感器及RF一起，将会组成未来物联网的神经末梢。“这将会以我们意想不到的方式改变我们的生活。例如，可以通过内置在纽扣、眼镜框这些小物件上的物联网终端器件来感知人的健康状况及运动量，可以及时发现潜在的健康风险，甚至预知人的情绪变化等。”

针对不同市场需求进行产品调整

除了提高采样率及提高精度，近年来数据转换器设计一直把重点放在减少功耗和提高分辨率性能上。然而这些都是很差异化的需求，在不同的细分市场，客户会提出不同的要求，这也给ADC带来了更新的挑战。

在医疗电子、通信、工业自动化、汽车电子等不同领域，ADI均有针对性地推出了不同产品。据张靖介绍，在医疗领域，要求电路体积足够小，系统功耗足够低，以及更好的热特性。因此，ADI会推出的多通道ADC+模拟前端产品具有低噪音、低通道干扰、高隔离度、低功耗等特点。在通信领域，ADI将要推出的AD9357、AD9361等高速收发器主要特点是高集成度。

在工业自动化和工业仪表方面，则需要数据转换器产品有更高的性能。例如，欧洲核子研究中心用来测量CERN大型强子对撞机内超导磁体的磁场的仪器，采用了18位的ADI模数转换器AD7634，在最大采样速率670kSps时具有优异的101dB信纳比。在汽车电子方面，通常面临有限的安装空间、恶劣的运行环境以及成本压力，需要更具针对性的数据转换器。例如，ADI公司推出的AD8283将汽车雷达接收器模拟前端集成到一块芯片中，大大提高了集成度，降低了汽车雷达的尺寸和成本。而在消费电子领域，则对尺寸、功耗、集成性的要求比较看重，其中对功耗的要求最高。

芯海科技产品研发中心总监刘小灵

芯海科技的ADC及其SoC产品主要应用于电子衡器以及工业控制。芯海目前出货最大的产品为家用秤SoC，内置高精度ADC、MCU及LCD驱动器，市场占有率约为30%并处于持续上升中，工业控制类ADC的市场占有率低于10%。在电子衡器领域，主要要求低功耗、高精度，因为都是以电池甚至是光伏电池供电，重量分辨率要达到十万分之一。工业控制和医疗电子，重点要求的是高可靠性、高精度，目前芯海科技具备抗8000V以上ESD以及5000V以上EFT的产品设计能力，可以为工业控制和医疗电子提供高品质的ADC器件。[!--empirenews.page--]

据刘小灵透露，2012年，在家用衡器领域，芯海科技将会推出光伏电池供电的专用芯片CSU1001，能够在室内50流明的光线下支持称重。可使用光伏电池供电的高精度ADC SoC芯片。这颗产品专门针对光伏电池供电的高精度测量仪器开发。可用于太阳能人体秤、厨房秤、胎压计等场合。为开发节能环保的精密测量产品，降低电池重金属污染提供了有力支持。在工业控制领域，芯海科技则会推出有效精度达到24位的CS1232，能够满足工业仪器仪表10万点分辨率的要求。

刘小灵同时表示，从技术指标上国内厂商很难与之正面竞争，但是在细分市场方面，国内厂商也开始逐步实现局部竞争优势，并蚕食国际大厂的既有市场。在电子衡器领域处于领先地位的芯海科技近年来大力研发高可靠性、高精度ADC产品，除了在高精度、低速度的Sigma-Delta ADC市场与国际大厂展开竞争外，部分大陆厂商已经开始抢占高速ADC的市场。例如，应用于示波器的ADC市场，目前已经开始被国产芯片所替代，特别是200M以下的示波器，已经大量使用国产芯片。