中國集成電路之殤：高精度ADC芯片

　　隨著(zhù)國家對集成電路產(chǎn)業(yè)的重視，近年來(lái)中國的芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，也出現了華為、紫光、中星微等具有一定知名度的芯片企業(yè)。但以目前的發(fā)展現狀，中國芯片技術(shù)離歐美等企業(yè)仍有差距，而這個(gè)差距在ADC芯片上表現得尤為顯著(zhù)。

　　目前ADC芯片主要的供應商是德州儀器、亞德諾等公司，中國是全球最主要的ADC芯片需求方，但是國內能造出高精度的ADC芯片企業(yè)微乎其微，即便造出來(lái)了，性能和價(jià)格也無(wú)法跟上市場(chǎng)的節奏?？梢赃@么說(shuō)，在核心的ADC芯片供給率上，國產(chǎn)占有率幾乎為零。

　　芯片有幾千種，ADC芯片就是最難造的幾種之一

　　ADC也叫模數轉換器，是指將連續變化的模擬信號轉換為離散的數字信號的器件。真實(shí)世界的模擬信號，例如溫度、壓力、聲音或者圖像等，需要轉換成更容易儲存、處理和發(fā)射的數字形式。模/數轉換器可以實(shí)現這個(gè)功能，在各種不同的產(chǎn)品中都可以找到它的身影，在實(shí)際應用中，為了實(shí)現微型化，通常做成ADC芯片。

　　造芯片是非常精密的工藝，通常芯片單位為納米，一納米也就是十萬(wàn)分之一毫米，這對設計、制造工藝都有非常嚴格、高標準的要求。僅從產(chǎn)品種類(lèi)來(lái)說(shuō)，芯片的種類(lèi)就有幾十種大門(mén)類(lèi)，上千種小門(mén)類(lèi)，如果涉及設備流程的話(huà)就更多了。

　　以通信基站為例，里面有上百顆芯片，基站發(fā)射回收信號，收回信號后首先要有芯片濾波;然后還有芯片將這種特別小的信號放大;再有芯片進(jìn)行解析、處理;然后是芯片負責傳輸、分發(fā)等等，每個(gè)過(guò)程都需要芯片處理。

　　ADC芯片市場(chǎng)的重要性和前景

　　由于系統的實(shí)際對象往往都是一些溫度、壓力、位移、圖像等模擬信號，要使計算機或數字產(chǎn)品等能識別、處理這些信號，必須首先將這些模擬信號轉換成數字信號，這就需要ADC。而經(jīng)計算機分析、處理后輸出的數字量也往往需要將其轉換為相應模擬信號才能為執行機構所接受。

　　據相關(guān)數據顯示，2017年ADC芯片銷(xiāo)售額為545億美元，預計到2022年，全球ADC芯片市場(chǎng)規?？蛇_748億美元，市場(chǎng)前景非?？捎^(guān)。未來(lái)幾年支撐ADC芯片增長(cháng)的主要驅動(dòng)力是5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)電子等新興應用，這些相關(guān)的產(chǎn)品或技術(shù)對信號處理的需求大漲。

　　作為一名普通的工程師，曾經(jīng)無(wú)數次這樣問(wèn)自己，既然ADC芯片這么重要，為什么中國不去加大研發(fā)，讓中國的產(chǎn)品用上屬于自己的ADC芯片呢?直到后面工作了幾年，才真正明白，造芯片可不是靠“豪言壯語(yǔ)”就可以的，造芯片難，造ADC芯片難上加難。業(yè)界有人曾表示，如果把造普通芯片比作造飛機，那么造ADC芯片就是造航母，難度甚大。

　　ADC芯片國產(chǎn)化為什么這么難?

　　高精度的ADC芯片難造：目前幾乎一半的電子產(chǎn)品中，都有ADC芯片，隨著(zhù)客戶(hù)對電子產(chǎn)品信號要求越來(lái)越高，高精度的ADC芯片成市場(chǎng)剛需。全球能生產(chǎn)出高性?xún)r(jià)比的高精度的ADC芯片的企業(yè)不到十家，而又以美國企業(yè)為主。一款好的ADC芯片體現在高精度、低功耗、轉換效率等指標上，目前制造ADC芯片的溫度傳感器和高精度振蕩器非常緊缺，這也是國內企業(yè)的一大痛點(diǎn)。

　　除此之外，隨著(zhù)全球微型化工藝的進(jìn)步，ADC芯片在尺寸上越來(lái)越小;同時(shí)客戶(hù)對芯片的耐操性逐漸提升，這要求芯片在選型上更加精確，這給芯片的通道選擇、PGA選擇、輸出速率等選擇上增加了很大的難度，對于初創(chuàng )企業(yè)而言，進(jìn)軍ADC芯片就是一個(gè)不斷挑戰的“巨坑”。

　　ADC芯片產(chǎn)業(yè)更新?lián)Q代快：芯片產(chǎn)業(yè)遵循摩爾定律，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個(gè)月便會(huì )增加一倍，性能也將提升一倍，也就是每一美元所能買(mǎi)到的電腦性能，將每隔18-24個(gè)月增加一倍。ADC芯片產(chǎn)業(yè)比普通的芯片更新迭代更快。據悉，全球ADC芯片行業(yè)大致以4-6年為一個(gè)周期，更新的速度與宏觀(guān)經(jīng)濟、下游應用需求及自身產(chǎn)能庫存等因素密切相關(guān)，電子產(chǎn)品更新快，那么ADC芯片性能必然也快。

　　ADC芯片生產(chǎn)工序多：芯片制造本來(lái)涉及的工藝多，幾千道工序想想就可怕。ADC芯片相對于普通芯片，生產(chǎn)的工序非常復雜。ADC芯片一般包含操作寄存器、中斷寄存器、轉換存儲控制器，在工藝制造過(guò)程中，ADC芯片有一個(gè)步驟需要消除ADC發(fā)泡劑工序產(chǎn)生的酸霧和雜質(zhì)，這樣才能保住轉換信號的精度，在制造上，對機器和環(huán)境的要求頗高。

　　綜述：中國有著(zhù)全球最大的電子應用市場(chǎng)，這幾年物聯(lián)網(wǎng)、AI、大數據、云計算等發(fā)展非?？?，ADC芯片在中國大有可為。ADC芯片不同于普通的芯片產(chǎn)業(yè)，有著(zhù)自己的特點(diǎn)，下游應用廣泛但生產(chǎn)技術(shù)工序多、產(chǎn)品種類(lèi)多;技術(shù)更新?lián)Q代快企業(yè)投資高風(fēng)險大;產(chǎn)業(yè)鏈集成化、垂直度高等。不管有什么難度，我們已經(jīng)看到了中國造ADC芯片的決心和行動(dòng)。

　　雖然中國目前仍無(wú)法造出高精度的ADC芯片，但隨著(zhù)國家和企業(yè)的重視，已經(jīng)出現了中科院微電子所、上海貝嶺等ADC企業(yè)，它們已經(jīng)能造出小批量的ADC芯片，在不久的未來(lái)，中國一定能造出屬于自己的ADC芯片。