大有可為的信號鏈芯片

在數字化時(shí)代，信息的傳遞與處理至關(guān)重要。而在這其中，信號鏈芯片扮演著(zhù)舉足輕重的角色。信號鏈芯片和電源管理芯片是模擬芯片的兩大類(lèi)產(chǎn)品。信號鏈芯片是指擁有對模擬信號、數字信號進(jìn)行收發(fā)、轉換、放大、過(guò)濾等處理能力的集成電路。作為連接物理世界和數字世界的橋梁，信號鏈芯片不僅負責對模擬信號進(jìn)行收發(fā)、轉換、放大、過(guò)濾等操作，還廣泛應用于各種電子系統中，成為現代電子技術(shù)的核心之一。

耳熟能詳的信號鏈芯片

信號鏈芯片，顧名思義，是指一系列用于處理模擬信號的芯片產(chǎn)品。在電子系統中，模擬信號是連續變化的物理量，如溫度、壓力、聲音等。而數字信號則是離散的、量化的物理量，由二進(jìn)制代碼表示。信號鏈芯片的主要功能就是將模擬信號轉換為數字信號，或將數字信號轉換為模擬信號，以便于數字系統的處理與存儲。

信號鏈芯片主要包括線(xiàn)性產(chǎn)品、轉換器產(chǎn)品、接口產(chǎn)品三大類(lèi)，以及RF與微波、時(shí)鐘與計時(shí)等細分領(lǐng)域。這些產(chǎn)品和技術(shù)共同構成了信號鏈的完整體系，為電子系統的運行提供了強有力的支持。

信號鏈芯片家族介紹

線(xiàn)性產(chǎn)品

線(xiàn)性產(chǎn)品主要完成模擬信號在傳輸過(guò)程中的放大、濾波、選擇、比較等功能。其中，放大器是線(xiàn)性產(chǎn)品中的典型代表，包括運算放大器、差分放大器、比較器等。運算放大器具有高增益的特點(diǎn)，廣泛應用于功率放大、音視頻放大等領(lǐng)域。差分放大器則能為高精度系統提供低增益，保證信號的準確傳輸。比較器則用于比較兩個(gè)電壓值或電流值的大小，常用于過(guò)壓保護電路或電池欠壓檢測。

濾波器則是用來(lái)濾除電路中特定頻率或該頻率意外的波。電源濾波器和數字濾波器是濾波器的兩種常見(jiàn)類(lèi)型，它們分別用于濾除電路轉換過(guò)程中的噪音和數字信號中的高頻噪聲。

模擬開(kāi)關(guān)則用于完成信號鏈路中的信號切換功能，具有功耗低、速度快、無(wú)機械觸點(diǎn)、體積小和使用壽命長(cháng)等特點(diǎn)。

轉換器產(chǎn)品

轉換器產(chǎn)品主要完成模擬信號和數字信號的相互轉換，包括ADC（模數轉換器）和DAC（數模轉換器）兩種。ADC將模擬信號轉換成數字信號，使得模擬信號能夠被數字系統處理與存儲。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，ADC正朝著(zhù)高精度、高轉換速率、低功耗、單電源、低電壓等方向發(fā)展。DAC則將數字信號轉換成模擬信號，使得數字信號能夠驅動(dòng)模擬設備工作。DAC的發(fā)展也呈現出高精度、低功耗、多信道、多功能集成的趨勢。

ADC的模數轉換過(guò)程包括采樣、保持、量化、編碼四個(gè)步驟。采樣是將模擬信號轉化為時(shí)間上離散的采樣信號；保持是將采樣輸出所得的瞬時(shí)模擬信號保持一段時(shí)間；量化是對經(jīng)過(guò)采樣后在時(shí)間上離散的信號進(jìn)行處理，使其在幅值上離散；編碼則是將量化后的信號以特定的數字碼型輸出。轉換速率、分辨率、精度是ADC產(chǎn)品的核心性能參數。

DAC轉換器的基本原理可分為電流求和型和分壓器型兩大類(lèi)。電流求和型DAC通過(guò)產(chǎn)生一組支路電流，使其數量之間的比例與二進(jìn)制數中每一位的權重成正比，從而得到與輸入數字量成正比的輸出電流信號。分壓器型DAC則是用輸入數字量每一位去控制分壓器中的一個(gè)或一組開(kāi)關(guān)，使接至輸出端的電壓與輸入的數字量成正比。

RF與微波

射頻芯片是處理射頻頻段的信號鏈芯片，能夠將射頻信號和數字信號進(jìn)行轉化，負責射頻收發(fā)、頻率合成、功率放大，適合信號收發(fā)類(lèi)電路，被稱(chēng)為模擬芯片皇冠上的明珠。為了方便區分， 有時(shí)也將信號鏈芯片和射頻芯片單列開(kāi)來(lái)。因此有些地方我們也可以看到根據功能將模擬芯片分為電源管理芯片、信號鏈芯片、射頻芯片的分法。

射頻芯片與基帶芯片（BP）一起構成了通信系統架構，實(shí)際上在早期的通信系統架構中還包括第三種芯片即中頻芯片。射頻芯片包括RF收發(fā)機、功率放大器（PA）、低噪聲放大器（LNA）、濾波器、射頻開(kāi)關(guān)（Switch）、天線(xiàn)調諧開(kāi)關(guān)（Tuner）等，其中PA、LNA、濾波器、射頻開(kāi)關(guān)又統稱(chēng)為射頻前端芯片，濾波器又可分為中低頻段的表面聲波濾波器（SAW，Surface Acoustic Wave)和中高頻段的體聲波濾波器(BAW，Bulk Acoustic Wave)。

若以技術(shù)難度論，射頻前端技術(shù)難度從低到高依次為：開(kāi)關(guān)、LNA、PA、濾波器。濾波器中的BAW主要用于5G通信場(chǎng)景，也屬于射頻前端最難的一點(diǎn)。

信號鏈國內外現狀

2022年，全球模擬芯片市場(chǎng)展現強勁增長(cháng)，規模攀升至890億美元，年度增長(cháng)率高達20.1%，預示著(zhù)行業(yè)的蓬勃活力，數據機構預測該市場(chǎng)預計將進(jìn)一步擴張。與此同時(shí)，作為模擬芯片的重要組成部分，全球信號鏈芯片市場(chǎng)亦步入快速發(fā)展軌道，市場(chǎng)規模預計將從88.02億美元躍升至113.75億美元，年均復合增長(cháng)率約為5.3%。尤為值得關(guān)注的是，信號轉換器作為信號鏈芯片中的明星品類(lèi)，其增長(cháng)尤為迅猛，預計2020至2025年間，市場(chǎng)規模將從33.88億美元大幅增長(cháng)至47.89億美元，復合年增長(cháng)率高達7.2%，成為引領(lǐng)行業(yè)增長(cháng)的關(guān)鍵力量。  

與此同時(shí)，結合各廠(chǎng)商最新財報披露信息看，由于設計難題和技術(shù)短板制約，中國大陸企業(yè)整體技術(shù)實(shí)力仍然比較薄弱，產(chǎn)品數量及覆蓋面遠低于TI、ADI及ST等頭部原廠(chǎng)。以全球模擬龍頭TI為例，模擬產(chǎn)品覆蓋信號鏈和電源鏈各個(gè)環(huán)節，數量超過(guò)12萬(wàn)個(gè)，其中工業(yè)領(lǐng)域核心產(chǎn)品就高達4萬(wàn)個(gè)以上。國內領(lǐng)先廠(chǎng)商圣邦股份最新財報信息顯示，公司包含信號鏈和電源鏈產(chǎn)品型號數量超5200個(gè)，主要以工業(yè)、消費類(lèi)為主，近兩年汽車(chē)品類(lèi)增長(cháng)較快，信號鏈產(chǎn)品型號數量超100個(gè)，與國際領(lǐng)先廠(chǎng)商相比差距相對明顯。

國內外模擬廠(chǎng)商型號數量對比

資料來(lái)源：各公司最新財報信息、芯八哥整理

信號鏈芯片市場(chǎng)與整體模擬芯片市場(chǎng)相似，呈現出海外大廠(chǎng)主導、但國產(chǎn)替代趨勢日益顯著(zhù)的競爭格局。據2021年數據顯示，全球模擬芯片市場(chǎng)份額前十均為海外企業(yè)所占據，累計份額達到68%，彰顯了海外企業(yè)的深厚底蘊和市場(chǎng)影響力。然而，在這一背景下，國內企業(yè)正加速崛起，特別是在信號鏈芯片細分領(lǐng)域，盡管目前占比較低，但增長(cháng)潛力巨大。

具體到細分領(lǐng)域，全球線(xiàn)性產(chǎn)品市場(chǎng)和信號轉換器市場(chǎng)仍由亞德諾與德州儀器等歐美巨頭主導，而國內企業(yè)在這些領(lǐng)域雖起步較晚，但已有如思瑞浦等企業(yè)在積極布局并嶄露頭角。特別是在數字隔離類(lèi)芯片領(lǐng)域，國內廠(chǎng)商納芯微憑借5.12%的全球市場(chǎng)占有率，成為該領(lǐng)域的佼佼者。

面對海外模擬芯片巨頭的強大競爭，國內企業(yè)在信號鏈領(lǐng)域面臨諸多挑戰，包括技術(shù)積累不足、資金短缺、人才匱乏等。然而，隨著(zhù)近年來(lái)技術(shù)、資金、客戶(hù)自研能力的不斷提升以及國家政策的鼎力支持，國內模擬芯片設計領(lǐng)域已取得顯著(zhù)突破，為信號鏈市場(chǎng)的國產(chǎn)替代奠定了堅實(shí)基礎。

在全球市場(chǎng)總量持續增長(cháng)的背景下，以及國內“安全、自主、可控”理念的深入人心，國內模擬芯片企業(yè)在信號鏈領(lǐng)域迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機遇。鑒于信號鏈芯片下游應用廣泛，國內企業(yè)可充分利用自身優(yōu)勢，在多個(gè)細分領(lǐng)域尋求突破，逐步縮小與國際巨頭的差距，推動(dòng)國內模擬芯片產(chǎn)業(yè)的整體進(jìn)步與發(fā)展。

信號鏈芯片的未來(lái)

隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G通信等前沿技術(shù)的飛速革新，信號鏈芯片技術(shù)正迎來(lái)前所未有的發(fā)展機遇，并展現出顯著(zhù)的發(fā)展趨勢。高精度與高性能并駕齊驅?zhuān)S著(zhù)應用領(lǐng)域的持續拓展，特別是在高精度測量、高速數據傳輸等領(lǐng)域，對信號鏈芯片的性能要求日益嚴苛。

高精度、高性能的信號鏈芯片憑借其卓越的運算能力和穩定性，能夠輕松應對各種復雜應用場(chǎng)景，為用戶(hù)提供更為精準、高效的數據處理服務(wù)。低功耗與小型化引領(lǐng)潮流，隨著(zhù)可穿戴設備、便攜式電子產(chǎn)品的普及，低功耗、小型化的信號鏈芯片逐漸成為市場(chǎng)的主流選擇。這類(lèi)芯片不僅能夠有效延長(cháng)設備的續航時(shí)間，還能實(shí)現設備的輕量化、微型化，為用戶(hù)帶來(lái)更為便捷的使用體驗。

同時(shí)，為了滿(mǎn)足不同應用領(lǐng)域的多樣化需求，信號鏈芯片正朝著(zhù)多功能集成的方向發(fā)展，通過(guò)集成信號處理、模數轉換、數字信號處理等多種功能于一個(gè)芯片上，不僅能夠降低系統的整體成本，還能提高系統的可靠性，為用戶(hù)提供一站式解決方案。

此外，隨著(zhù)人工智能技術(shù)的深入發(fā)展，信號鏈芯片也開(kāi)始向智能化方向邁進(jìn)，通過(guò)集成智能算法和處理器，實(shí)現對模擬信號的智能處理和分析，進(jìn)一步拓展其應用范圍。智能化信號鏈芯片還能夠自主學(xué)習和優(yōu)化，為用戶(hù)提供更為智能、高效的數據處理服務(wù)。