中国工程师最喜欢的10大模拟芯片

发布时间:2022年07月09日
       本文共分四部分, 分别为: 全球及中国模拟芯片市场趋势 模拟技术未来发展方向 国际模拟芯片厂商5款芯片 国内模拟芯片厂商5款 感兴趣的朋友可以通过微信投票给中国工程师 Top 10 Favorite Analog筹码!模拟芯片用于将物理世界中的模拟信号转换为数字信号, 经过数字芯片处理后, 将数字信号转换为模拟信号输出到物理世界进行显示或驱动。这样的转换过程一般涉及电源管理、数据转换、放大和调节接口以及射频信号传输。模拟芯片包括三类器件:电源管理器件、信号链器件和射频器件。进一步细分, 电源管理芯片包括电压转换器、电压转换器、线性和低压差稳压器、电池管理、驱动器、电压基准和监视器, 以及电力输送、以太网供电和氮化镓;信号链器件包括数据转换器、放大器、比较器、音频、信号调理芯片以及各种接口和隔离器件;器件包括射频低噪声放大器、射频功率放大器、双工器、调谐器和射频开关。全球根据20212全球世界半导体贸易统计组织8月公布的半导体市场数据显示, 今年全球半导体市场预计同比增长25%左右, 市场规模将达到5551亿美元。 , 所有产品类别均实现两位数增长, 模拟芯片从 2020年的55658亿美元增加到71882亿美元, 增长29%。 2021年第二季度全球半导体市场数据更新。(来源:另一份报告显示, 全球模拟芯片市场在2019年下滑8%后, 2020年将实现3%的小幅增长。模拟市场有望增长今年增长25%, 单位出货量将增长20%, 这意味着今年模拟芯片的平均售价将上涨(约4%), 其中模拟芯片将在2021年实现两位数的增长。预计今年汽车专用模拟市场增长31%;无线通信专用模拟市场增长28%;消费电子应用市场模拟芯片增长25%。 2020年10家模拟芯片厂商合计35449亿美元, 约占全球模拟芯片总销售额的63%, 其中占比19%, 稳居榜首;Maxim分别为9%和4% . 合并后, 比例为13%, 距离更远; Skyworks(占比7%)以射频设备为核心业务;英飞凌合并赛普拉斯后占7%。全球模拟芯片市场格局相对稳定, 短期内不会有太大变化。据统计, 中国模拟芯片市场约占全球市场的36%。其《国际电子商务》根据多家市场调研机构的数据, 测算出2020年中国模拟芯片市场芯片市场规模为1971亿美元, 2021年将突破200亿美元, 达到21342亿美元(约合人民币13619亿元。不过, 中国半导体行业协会指出,

到2020年底, 自中国模拟芯片的充足率仅为12%, 国产模拟芯片整体规模约163亿元, 以上数据表明, 国产模拟芯片在全球市场中的占比仍然很小, 但市场增长潜力巨大整个行业芯片的紧缺和汽车电子市场的增长将为模拟芯片厂商带来难得的发展机遇。与数字电路相比, 模拟电路存在以下缺点和挑战:噪声。信号几乎完全与真实信号成正比, 如电压或电流 它比数字电路对噪声更敏感, 并且信号的轻微偏差会相当显着, 导致信息丢失。量化信息的数字电路比模拟电路更能抗噪声, 只要偏差不大于一定, 影响信号精度的因素很多,

其中最重要的是原始信号中的噪声以及信号处理过程中混入的噪声。模拟信号的分辨率受器件物理层的限制(例如散粒噪声的控制。在数字电路中, 可以增加信号的位数来提高数字信号的分辨率, 而转换位数是模数转换器的一个关键参数 设计的难度 模拟电路的设计 对于设计人员来说, 通常比数字电路更难更高的技术水平。模拟电路需要更多的手工工作, 其设计过程的自动化程度低于数字电路。但是, 要在真实物理世界中使用数字电子设备, 它们必须具有模拟接口, 因为自然界中的大多数真实世界信号都是模拟的。下面列举几个仿真技术的研发方向, 供感兴趣的朋友参考。模拟系统 2016 年, 传感器收集的数据量已经超过了人类可以消费和处理的数据量。预计到2032年, 全球将有45万亿个传感器, 采集数据量约为10^20, 全人类可感知的数据量约为10^17。我们的大脑消化和处理数据的速度只有100。专家认为, 传感器收集的数据需要100, 0001的压缩率才能被人脑识别和推理, 从中可以获得有价值的信息。一个基本问题是模拟电子技术的创新如何帮助当今的先进计算和信息处理系统。这不仅需要出色的器件性能、高效的信号处理和电路结构, 还要保持能耗与高增益、低噪声等高精度性能指标的最佳平衡。未来模拟系统的应用研究方向包括:更高带宽的6无线网络、数据中心、远程医疗;宽带雷达波束形成器需要更快的模数转换器等。例如, 模拟设计的未来迭代将在三个方面发挥作用。
       首先是更好的模数转换, 它可以使用过采样和量化技术来绕过带宽受限的模拟信号问题。二是通过压缩采样将稀疏模拟信号中的信息转化为数字数据。三是借助机器学习对模拟信号进行特征提取。智能传感器:从传感到行动 大多数传感器接收来自物理世界的模拟输入信号, 并将这些信号数字化生成大量原始数据。要解决的问题是如何、何时、何地处理这些数据以获得有用的信息、识别模式、做出决策并采取行动。针对这些海量数据, 需要考虑两个关键问题: 1. 为智能社会消化和有效利用传感器数据; 2. 有效地处理数据, 以便采取适当的行动。生成可操作的输出需要系统知识并为所有系统组件添加智能, 从传感器本身到模拟信号处理, 以及可能的模拟和数字域神经处理。从感知到动作的系统流程示意图如下所示。挑战包括: 数以万亿计的传感器将产生大量冗余和无用的数据;云平台不是解决方案, 因为通信是瓶颈, 没有足够的力量来处理这些冗余数据, 本地控制和行动的延迟太长; ● 智能传感器需要本地驱动和及时动作。重点研究方向包括: 智能传感器与传感器融合 多传感器分布式智能 应用与系统知识研究 分层与分布式优化 传感器、模拟处理、数字处理、检测等技术领域。太赫兹与光电子领域的模拟技术 频率范围为 300 至 3 及以上的电磁波被归类为太赫兹波, 它们的短波长有许多优势可以利用。对于通信, 可以实现更好的空间复用和并行信道处理。最重要的是, 这个频段的大带宽可以用于无线有线通信。对于成像应用, 可以实现更高的空间分辨率, 实现穿墙成像、无损制造缺陷检测以及在能见度差的环境中的自动驾驶导航。然而, 高频会导致许多问题, 包括组件、互连、功耗、线性度、噪声, 以及天线接口、封装、干扰和信号处理。太赫兹领域的模拟技术研究主要集中在模拟器件、电路和系统解决方案, 主要包括以下几个方面:太赫兹芯片和应用。芯片在100~23的高频阶段难以正常工作, 其他材料构成的晶体管的研究变得炙手可热, 如、、、。用于太赫兹成像、传感和通信应用的平台。用技术来实现高性能的太赫兹电路确实很难。 45工艺制造的晶体管的最高单位电流增益频率(约280),

以及其最大单位功率增益频率(约320)。由于引入了寄生电容、电阻和电感, 晶体管顶部金属层的互连将大大降低性能。即便如此, 肖特基二极管和变容二极管等器件的非线性特性仍然可以在太赫兹波段使用。汽车和工业雷达。以 77 波段高分辨率运行的汽车雷达高频现在集成到自动驾驶控制算法中, 可以用来实现盲点检测率, 但会降低信噪比(SNR), 对输出功率、天线增益和噪声系数 模拟波束赋形天线 5 模拟波束赋形天线阵列必须精确设计, 以确保每根天线的相位和损耗相同。这就需要评估毫米波通信是否值得使用这些相位密集阵列。相关的技术挑战还有制造、测试和封装 边缘的模拟机器学习 虽然机器学习会提高系统计算性能和运行更复杂算法的主要驱动力, 但也会大大增加系统设计的复杂性, 并且机器的功耗也会增加, 比如神威太湖之光超级计算机最高可以获取93(千万亿次浮点int 性能, 但消耗 15, 371 兆瓦(电), 足以为一个小镇供电。相比之下, 人脑是最高效的计算系统之一, 只需要 20 38% 的计算性能。大脑的复杂结构与交织在一起的记忆细胞允许以极其简单的模拟和数字操作的形式进行计算。因此, 边缘训练可以因地制宜, 带来能源效率、速度和面积等优势。模拟存储的内存计算技术是边缘计算的主要研究方向。由于通信带宽的限制以及安全和隐私的负担令人担忧的是, 并非所有数据都可以传输到云端, 边缘计算可以直接分析各个边缘位置的传感器收集的数据。这些来自传感器的数据必须先进行转换, 然后才能进行处理, 而在边缘使用模拟技术的机器学习可以解决能源效率、设计复杂性和尺寸限制等问题。例如, 边缘推理可以大大压缩向下游发送的信息量, 而边缘训练也可以带来很多新特性, 比如实时因地制宜, 大大降低了能耗, 大大提高了数据传输。和处理速度。任何类脑神经网络, 甚至许多机器学习的主要操作都是向量矩阵乘法。使用模拟电路, 使用基本的欧姆定律和基尔霍夫定律, 可以非常有效地实现此类操作。该电路的主要组成部分是一个模拟存储单元, 其对交叉开关阵列的每个交叉点具有可调节的电导率, 可以模拟生物突触。基于这种密集模拟存储单元的电路可以做得非常紧凑, 实现出色的速度和能源效率。
       此外, 这种模拟电路可以将所有数据本地存储在芯片上, 大大降低了数据通信开销。当今的典型数字系统需要频繁地将数据移入和移出片外存储器, 因此许多机器学习神经形态计算都是计算密集型和数据密集型的。 10 Analog Chip《电子工程专刊》分析师团队从模拟芯片的信号链器件类别中精心挑选了10款具有代表性的芯片模型, 供工程师朋友设计参考。我们从5家国际模拟芯片厂商的信号链产品库中选择了一款, 从国内模拟芯片厂商的信号链产品组合中选择了一款, 形成了中国工程师最喜欢的10大模拟芯片。请参考文章末尾。在微信投票中选择你喜欢的厂商和芯片型号。 5 International Analog Chip Precision 1250212502 是一款 20 输入、24 位模数转换器。它配备了低噪声可编程增益放大器、内部参考电压、时钟振荡器和信号或参考电压超范围监视器。与分立解决方案相比, 该产品在单个封装中集成了宽输入电压范围, 18 和 18, 电路板面积减少了 50%。这种 0125 至 128 的可编程增益(相当于 20 至 20 的等效输入范围, 无需外部衰减器或外部增益级。1 的最低输入阻抗减少了由于传感器负载引起的误差。由于低噪声和低漂移, 允许直接连接到电桥、RTD 和热电偶传感器。数字滤波器以 50 或 60 的数据速率衰减 50 和 60 线周期噪声, 以减少测量误差。该滤波器还可以提供无延迟转换数据以实现高数据吞吐量在通道排序期间。12502 采用 55 封装, 额定工作温度范围为 40 至 125。精密仪表放大器 6372163721 是一款增益可编程、高精度仪表放大器, 具有出色的直流精度。例如这种高精度允许检测较小的信号并简化校准要求, 尤其是在温度范围内。 63721 将功能集成到 6370 中, 进一步提高了精度并简化了接口。该放大器采用专有的高性能双极工艺, 可实现出色的精度和长期稳定性。它还针对 60 和高 (86, 1放大器输出到输入范围的中心。还提供了一个输出钳位引脚来限制可以施加到输入的电压。它在输入上集成了滤波, 以在存在严重干扰的情况下保持精度。63721 集成on 16 采用 20 引脚、34 引脚封装, 完全兼容 40 至 85 和 40 至 125 的温度范围。63721 的应用包括:桥式放大器、数据采集、热电偶放大器、应变计放大器、医疗仪表、传感器接口、差分到单端转换等 ON Semiconductor 精密运算放大器 333333 是一款精密运算放大器, 具有极低的输入失调电压 (10随时间和温度的最大和接近零漂移。这款高精度、低静态电流放大器具有高阻抗输入以及超过 100 轨的共模范围和 50 以内的轨到轨输出摆幅。333 具有 18 至 55 ( 09 至 275 用于双电源, 非常好, 无发生了传统互补输出级常见的交叉。该放大器用于驱动模数转换器, 而不会降低差分线性度。它采用紧凑型 705 和 235 封装, 规定工作温度范围为 40 至 105。333 是一款符合汽车标准的 235 封装型号, 规定工作温度范围为 40 至 125。应用包括:电流传感、温度测量、传感器信号调节等。适用于以下终端产品:电池供电的仪器、电子秤、医疗仪器和照明等。车载音频放大器 85468546 是新一代互补四通道桥载音频功率放大器, 适用于汽车电子应用。该器件具有最佳效率模式, 具有完整的 2 总线控制诊断, 包括启动诊断。 8546 的工作电源电压低至 6, 因此该放大器适用于汽车的启停操作。为了降低功耗, 新的最佳效率原则在所有四个通道上使用音频信息, 而不仅仅是前(后)信号。用于前后相关音频信号时, 功耗比标准低65%以上。使用前后不相关(延迟的音频信号)时, 功耗比标准低 35% 以上, 使用前后信息时, 不相关音频信号的功耗比标准低 17%。该放大器在基于绝缘体上硅的工艺阶段使用互补输出。输出级确保高功率输出信号和完美音质。基于确保强大放大器没有闩锁和四个独立通道之间良好分离的工艺, 每个组件都是隔离的并且没有衬底电流.其功能特点如下: 随时启停汽车:在发动机启动过程中(电池电压低至 6 继续运行无音频干扰;新的最佳效率模式, 开关失真低;极限最佳效率模式(使用从 4通道)信息, 与2通道最佳效率模式相比, 无关信号的功耗降低17%;工作模式为传统(非2总线模式或2总线模式(符合33和5标准;4硬件可编程 2 总线地址;可驱动 2 和 4 负载;扬声器故障检测;带负载检测的启动诊断:开路、短路、存在;专门针对关门和振动继电器进行过滤;具有高电流和低电流模式的交流负载(高音扬声器检测;无 音频干扰激活后的增益选择;前后通道可独立选择软静音;可编程增益(26 和 16, 前后通道独立可编程;线路驱动iver 模式支持电池电压低至 6(16 和中心抽头电压 025)启动;可编程剪辑检测:2%、5% 或 10%;可编程热警告;可以对引脚进行编程以与第二个剪辑检测复用;每个通道的剪辑信息可以定向到一个引脚或单独引导引脚;引脚上的热故障、削波故障或负载故障信息(负载或接地短路或接地短路的独立启用;接地故障和开路保护(需要最小串联电阻;所有放大器)接地、电源电压短路和负载两端(通道独立短路;所有引脚都有短路保护防止接地短路;温控增益降低, ​​以防止高结温下的声音泄漏;用于 75 或 6 个最低电池电压操作的可编程低电池电压检测;过压保护(防止负载骤降, 高达 50, 过压警告在 16 时激活;偏移检测。宽带功率放大器 7776577765 功率放大器模块(是一个完全匹配的 10 焊盘表面贴装, 用于宽带码分多址(模块的应用)。这个小巧、高效的模块将整个 815849 带宽覆盖集成到一个紧凑的封装中。由于在整个功率范围内的高效率, 77765 提供了巨大的通话时间优势。它满足严格的频谱线性度所需的高速下行链路分组接入(, 高- 以高功率附加效率加速上行链路数据包访问(和长期演进)数据传输。集成定向耦合器无需任何外部耦合器。大结双极晶体管(制造, 具有以下功能特性:低压正偏压电源 32至 42;线性度好;高效率:2825 时为 50%;动态范围大;小而薄的封装:3309、10焊盘配置;掉电控制支持低集电极电压运行;数字使能;不需要;与控制信号兼容;集成定向耦合器。设计技术轨到轨输出高精度仪表放大器芯片。它可以使用 46 到 36单电源或23~18个正负电源。最大输入失调电压小于 150, 典型温度漂移为 1°C, 输入电压噪声为 6@1。 620与国际主流经典仪表放大器产品(620)相媲美, 在噪声密度等指标上具有一定优势。电子秤和传感器接口等精密数据采集系统通常使用仪表放大器对模拟信号进行调理。大部分620而使用的620可以作为本地化的替代品, 620在输入偏置电流、放大增益、封装等参数方面与620基本相同,

但电源功耗、输入电压噪声和供电电源等指标电压范围优于620, 特别是620电源电压范围更宽, 可以适应更多的系统应用;电压噪声和非线性指标更好, 提高了系统抗干扰和信号放大精度;工作电流降低近三分之一, 可降低系统功耗, 提高长期可靠性。体积、集成多通道可配置模数和数模转换器模拟前端芯片0808内置8通道12、8通道12、片上参考电压和温度传感器。其尺寸低至22, 非常适合在需要多路模拟量以外的需要小尺寸的产品, 如通用模拟量和数字量、多路控制和监控、光模块等。 0808共有8个输入输出通道。这些引脚可以独立配置为, 或通用数字输入和输出端口(。每个引脚的功能匹配通过编程设置寄存器中的相应位来确定。它有串行数据线和串行时钟线, 支持标准2接口。 0808 采用 16 引脚 33 或 16 球封装, 工作温度范围为 40-125。 Chuandu Micro Digital Isolator 372372是一款高性能2通道数字隔离器, 具有精确的时序特性和低功耗。隔离数字时, 372 设备提供高电磁抗扰度和低辐射。该系列中的所有器件版本都具有施密特触发器输入, 以实现高抗噪性。每个隔离通道的逻辑输入和输出缓冲器由二氧化硅 2 绝缘屏障隔离。 3720设备有两个正向双通道, 3721有一个正向和一个反向两个通道, 3722和3721通道是反向的, 一个反向和一个正向两个通道。所有型号都有故障安全模式选项。如果输入侧电源断电或信号丢失, 带后缀的设备默认输出低电平, 带后缀的设备默认输出高电平。
        372 器件的高隔离能力有助于防止数据总线或其他电路上的噪声和浪涌进入本地接地, 这可能会干扰或损坏敏感电路。其高性能确保数字信号的正确传输。 372 器件采用 8 引脚窄体、8 引脚宽体和 16 引脚宽体封装。所有产品的隔离等级均为 375, 宽体封装产品支持高达 5 的绝缘耐压。应用包括:工业自动化、电机控制、医疗电子、隔离式开关电源、太阳能逆变器、隔离, 等待。艾为音频功放88195 艾为系列音频功放支持数字输入, 抗输入干扰能力强, 具有系统噪声低等优点。该产品系列可实现全系列电压和功能覆盖, 已广泛应用于智能硬件、智能手机、平板电脑等电子设备。 88195 是一款 2 输入、高效数字音频放大器, 内置 1025 智能升压转换器和扬声器保护算法。它的12级噪声级和超低失真性能保证了清晰的聆听, 在1%的情况下, 其输出功率为53, 可驱动8个扬声器。艾为具有以下优势:平台覆盖全, 产品齐全;效率高(艾为全系列效率性能80%以上, 媲美欧美朋友的产品;低功耗(有技术, 大大延长使用时间;效果)出众(结合艾为自研发了3种神仙算法, 可以达到更好的音质表现, 神仙算法是完整的音频全过程解决方案, 包括艾为音效算法和扬声器保护算法, 是艾为电子满足高端产品需求的重要成果聚芯微电子智能音频功放810810系列是聚芯自主研发的集幅度保护、温度保护、升压模块于一体的模拟输入智能音频功放芯片, 具有以下特点:具有高性能、体积小、使用方便等特点。
       本产品配合搭配聚信自主研发的音质增强和扬声器保护算法, 可提供业界一流的聆听体验和品质保证。该算法方案具有成本低、易于集成等特点, 高通平台和平台都可以提供一站式的软件系统集成解决方案。其系统级双路设计和引脚定义兼容市面上主流的模拟音频功放产品。 810系列采用晶圆级芯片封装, 最小化芯片尺寸, 有效提升数据传输速度和稳定性。其特点包括:自适应高压升压模块, 为1041@8音箱或8428@8音箱提供强大的功率输出;集成扬声器幅度和温度保护模块;自主研发的音质增强和扬声器保护算法; 42路输入,

8路负载, 效率高达79%。其应用包括:智能手机、平板电脑、智能音箱、益智玩具等。请通过微信投票选出中国工程师最喜欢的10大模拟芯片!