信号链芯片是现实世界与数字世界之间的桥梁,负责把传感器输出的电流、电压等模拟电量信号采集、放大、滤波,并转换为以 0 和 1 表示的数字信号,再交由 MCU 或 CPU 等数字系统处理。在这一链条中,转换器产品承担模拟与数字互相转换的核心职责,其中 ADC(模数转换器)在实际应用中的占比更高,大约可占到 80%,是信号链价值重心所在。 从结构上看,信号链模拟芯片分为线性产品、转换器产品和接口产品三类,合计市场规模约 100 亿美元,其中线性产品与转换器产品规模分别接近 40 亿美元,接口产品接近 30 亿美元。

一、从"桥梁"到"重心":信号链的三段分工

信号链芯片的职责可以按信号流向来理解:传感器把外界信号转化为电量信号后,先由线性产品完成放大、滤波、比较等处理,再由转换器完成模数与数模转换,最后由接口产品承担电子系统之间的数字信号传输,比如 USB 端口。

三类产品的市场结构差异明显。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;转换器则相反,只有模数转换器 ADC 和数模转换器 DAC 两大类,却支撑起接近 40 亿美元的市场规模。品类少、单类价值集中,是转换器区别于其他信号链环节的显著特征。

二、ADC 成为主流的三个关键拐点

拐点一:数字化处理需求普及,模拟信号的采集与转换量级持续放大。 在当前的数字社会,几乎所有的东西都会被数字化,以便后续的处理、传输和存储。数字化的前端节点越多,需要被采集和转换的模拟信号就越多,转换器在信号链中的用量与地位随之抬升。

拐点二:转换器内部结构分化,ADC 份额显著高于 DAC。 转换器虽只分 ADC 与 DAC 两类,但实际应用中 ADC 的占比更高,大约可以占到 80%。这一结构意味着,转换器的价值重心主要落在"模拟转数字"这一侧。

拐点三:ADC 的技术评价体系收敛为两个核心指标。 ADC 的完整转换过程分为采样、保持、量化、编码四步:先按采样周期把连续电压信号转为离散采样信号,保持一段时间后完成量化与编码。对其性能而言,核心参数是采样速率与分辨率——采样速率对应时间维度,代表单位时间内的采样次数,速率越高,采样点越多,获得的采样信号越接近初始输入信号;分辨率对应数值维度,好比尺子的最小刻度,在同样输入范围内,一个码值变化的最小单位越小,量化误差也就越小。

对比维度采样速率分辨率
对应维度时间(横轴)数值(纵轴)
含义单位时间内 ADC 能做的采样次数量化时一个码值变化的最小单位
变化方向速率越高,采样信号越接近输入信号最小单位越小,量化误差越小

常见问题

ADC 和 DAC 有什么区别,为什么更受关注的是 ADC?

ADC 是模数转换器,把模拟信号转换为数字信号;DAC 是数模转换器,把数字信号转换成模拟信号,两者共同构成转换器产品。在实际应用中 ADC 的占比更高,大约可以占到 80%,因此通常成为分析转换器环节时的重点。

ADC 的转换过程分几步?

整个过程分为采样、保持、量化和编码四步。采样是每隔一段时间记录输入信号的电压值,把连续信号转为离散采样信号;由于量化和编码需要一定时间,采样得到的瞬时模拟信号还需保持一段时间,之后再完成量化与编码。

衡量 ADC 性能主要看什么?

主要看采样速率和分辨率两个核心参数。采样速率对应时间维度,分辨率对应数值维度;前者决定采样点的密集程度,后者决定量化误差的大小。