模拟器件整合潮流正在到来?

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大多数电子工程师在提到IC时,一般情况下首先想到的大多数是MCU、DSP、FPGA等数字IC,而模拟IC则很少被关注到。同样在目前消费电子大流行的情况下兴起的拆解,在工程师对这些产品的物料清单(BOM)进行分析时,大部分的案例都将重点放在了采用了哪些主处理器和存储器等数字芯片上,而不会对于模拟IC投入太大精力。

 

现在数字IC的集成度也越来越高,SoC的设计理念大行其道,毫无疑问,在这场数字时代的盛宴中,数字芯片成为了业界瞩目的焦点。

 

但是,即便数字IC的性能再优异,如果没有模拟IC的搭配,就无法充分发挥数字IC的性能优势,甚至也不能构成完整的数字产品。

 

在不被关注的当下,模拟器件其实正在进行着一场悄无声息的整合“革命”,模拟器件正在走着一条数字IC已经践行过的道路。模拟电路正在从功能器件、系统方案,逐渐向模拟整合IC的方向发展。

 

模拟器件整合的潮流内在驱动力是和数字IC集成度提高有着直接的关系。随着数字系统变得日益复杂,其对外围模拟器件,例如ADC/DAC、电源管理IC、高性能模拟前端等在精度、速度、信噪比、性能等方面的需求也日益高涨。现在主流模拟厂商都力争在单一芯片内集成用户所需的全部功能,减少外部元件数量,简化设计,提高性能。

 

模拟器件整合趋势有两种发展方向,在模拟传统应用领域——电源上体现的淋漓尽致。

 

第一个方向是把不同模拟器件整合到一颗IC之中,原来需要多个模拟器件实现的功能由一颗IC实现。这在电源管理领域非常普遍,大多数模拟厂商都有类似的产品。比如过去手机中需要一些分立的电源管理芯片,如低压差线性稳压器(LDO)、直流直流转换器(DC/DC),但现在它们都被集成到手机的电源管理单元(PMU)中。目前一个PMU中集成了七八个LDO和DC/DC芯片。

 

第二个方向是模拟器件整合数字器件。比如目前正在兴起之中的数字电源产品就是把DSP或者MCU整合进入传统的电源管理芯片。在复杂的多系统业务中,相对模拟电源,数字电源是通过软件编程来实现多方面的应用,其具备的可扩展性与重复使用性使用户可以方便更改工作参数,优化电源系统。通过实时过电流保护与管理,它还可以减少外围器件的数量。

 

当然由于模拟器件特殊的电气特性,其整合难度要远远超过数字IC。在设计方面,模拟电路设计通常都很挑剔,需要严格的环境控制工艺和芯片布线设计。而在测试上,模拟IC和数字IC更是相距甚远,对于数字芯片,有一种扫描技术,串行方式对所有内部寄存器和触发器设置“1”或“0”,对几乎所有数字电路进行快速检错。相比之下,模拟部分需要模拟激励和模拟测量以确保IC工作正常。如果没有特制的探针卡,在圆片检测时,许多模拟电路都不可能充分测试。在封装测试阶段,由于引线电感,使用插孔可影响性能。

 

虽然存在着种种困难,但是伴随着电子产品小型化这一“刚性”需求,模拟整合的潮流几乎是无可阻挡的,在可预见的未来,会有越来越多的整合模拟IC面市。

 

 

 

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