模拟芯片被称作现实与数字世界的桥梁,其产业链上中下游分别由上游的EDA/IP、材料与设备供应商,中游的芯片设计与晶圆制造环节,以及下游的各类应用市场共同构成。其中,中游的设计环节是整个产业链的价值枢纽,而信号链芯片作为模拟芯片的核心分支,正是通过“采集、放大、滤波、转换”的完整流程,成为连接现实物理信号与数字处理系统的第一站。
以信号链芯片为例,其功能贯穿了模拟芯片处理现实信号的完整路径:外界的声、光、温度等信号经传感器转化为电信号后,需要信号链芯片进行采集、放大、滤波,并转换为以0和1表示的数字信号,才能输出到MCU或CPU等数字系统进行处理;处理后的数字信号还需再经信号链芯片及终端执行单位,转化为人耳可听、人眼可见的声音或图像。这一“采集—放大—滤波—转换”的流程,正是信号链芯片处于产业链枢纽位置的底层原因。
上游:基础工具与核心材料
产业链上游主要由EDA设计工具、IP核、半导体材料与制造设备构成。这一环节为芯片设计提供必要的软件环境、逻辑模块与物理基础,是产业启动的源头。其特点是技术壁垒高、集中度强,是支撑中游设计与制造顺利进行的关键前提。
中游:设计与制造的双轮驱动
中游是产业链的核心,分为芯片设计与晶圆制造两大环节。
- 芯片设计:根据信号链芯片的职责,可细分为三大类产品。以放大器、比较器为代表的线性产品,负责信号的放大、滤波与比较;以ADC(模数转换器)和DAC(数模转换器)为代表的转换器产品,负责模拟与数字信号的互相转换;以及各类接口产品,负责电子系统之间的数字信号传输。这三类产品合计市场规模在100亿美元左右,其中线性产品、转换器产品、接口产品规模分别接近40亿美元、40亿美元和30亿美元。转换器产品中,ADC在实际应用中占比更高,约为80%。
- 晶圆制造:作为设计与应用的中间桥梁,将设计版图转化为实际芯片。行业内存在IDM(垂直整合制造)与Fabless(无晶圆厂)两种主流模式,前者自行完成设计、制造与封测,后者则将制造环节外包给代工厂。
下游:广泛的应用市场
下游应用领域极为广泛,涵盖消费电子、汽车电子、工业控制、通信设备等几乎所有需要处理现实信号的电子系统。由于模拟芯片种类繁多、应用分散,下游需求呈现出“量大面广”的特征,任何需要感知外界并做出反应的设备,都离不开模拟芯片作为其“感官”与“翻译官”。
常见问题
为什么信号链芯片被称为“桥梁”?
因为现实世界中的温度、声音、光线等物理量经传感器转化后,都是连续的模拟电信号,而数字系统只能处理0和1的离散信号。信号链芯片正是完成这一转换的关键环节,负责将模拟信号采集、放大、滤波并编码为数字信号,同时也能将数字信号反向还原为人可感知的模拟输出,因此被形象地称为现实与数字世界的桥梁。
ADC的关键性能指标有哪些?
ADC(模数转换器)的转换过程分为采样、保持、量化和编码四步,其核心性能参数主要有两个:一是采样速率,对应时间维度,指单位时间内的采样次数,速率越高越能还原原始信号;二是分辨率,对应数值维度,指量化等级的最小刻度,分辨率越高则量化误差越小。
信号链芯片三大类产品的市场结构有何差异?
信号链芯片分为线性产品、转换器产品和接口产品三大类。线性产品和接口产品的共同点是细分种类非常多、市场比较分散;而转换器产品恰好相反,仅分为模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)两大类,市场相对集中。