ADC芯片是什么?
ADC(Analog Digtal Convert)芯片是将模拟信号转化为数字信号的芯片,转换的过程信号处理主要分为:采样、保持、量化、编程四个步骤,而根据不同的信号处理方式,ADC芯片也分为七种结构:
1、FLASH & Half- FLASH ADC。其并行结构在模拟信号采样中,速率可达10GSps以上,但是其分辨率只能在8位以内,因此一般用于示波器等产品;
2、Folding 采用折叠型等结构的高速ADC,其速率同样可以达到10GSps以上,但是精度稍微高于FLASH,一般应用于广播卫星中的基带解调等方面。
3、∑-Δ型 ADC。其采样精度可以达到24比特,主要应用于高精度数据采集,特别是传感器、多媒体、勘探、声纳等电子测量领域。
4、SAR ADC 逐次逼近型。可以达到16比特的精度,由于低成本和低功耗使其很受欢迎,主要应用于中速或较低速、中等精度的数据采集和智能仪器中。
5、Pipe Lined 流水线型ADC。一般应用在高速情况下信息采样处理,例如瞬态信号处理、快速波形存储与记录、高速数据采集、视频信号量化及高速数字通讯技术等领域。
目前ADC芯片的主要应用形式有:传统封装片/集成电路、SOC芯片、数字传感器芯片。ADC芯片的性能指标主要有:精度(比特)、输出的位数、采样速率(SPS)、功耗(mW)、噪声(Vrms)、温漂ppm/oC、实际精度(比特)、信噪比(分贝)。ADC芯片以功耗、分辨率、采样速率、噪音作为判断性能品质的主要依据,例如精度超过8位1.3Gsps以及16位以上速度超过65MSPS的ADC芯片为高端ADC,也是国外禁止对我国出口的芯片之一。
ADC市场分析
ADC芯片产业周期长,下游需求分布广泛,近年来,5G、物联网等下游新兴应用热度不断提高,电子消费、智能家居等领域市场需求旺盛,同时ADC芯片也可运用在军工、航天技术等高技术领域,未来其市场规模将持续增长。
根据Statistica、IC Insight数据,2019年全球ADC的市场规模已达到24.4亿美元,ADC市场规模年复合增长率达4.87%,预计至2021年将达到27.5亿美元。
在5G时代,高速高精度的ADC是5G基站不可或缺的芯片。目前进口的国外ADC芯片单价都在千元以上,单个5G基站的ADC芯片使用就高达两位数。可见未来国产ADC的使用空间巨大。
国产ADC芯片现状
国家骨干研究所(企业)
其研发主要集中在高端技术领域,如军工,国防科工等,但不能适用于工业通讯领域,如:云*微、迅*微,北京**民芯,华*贝岭、2*所(吉*微),南京5*所,航天61*所,安徽21*所,华*微等。
国内高校大学教授及硕博士学生
虽然在技术指标上只有1-2代差距,但是市场化还较为遥远,如:北京芯*微、苏州纳*微、北京核*互联、奇*士技术、北京昆*微、芯*半导体、杭州*盟等。
外企海归团队
目前是最受投资机构的关注的一个团体,以高速(1G以上)高精度ADC芯片自主研发为目标,如深圳灵*微、苏州思*浦、上海韬*半导体、上海*精微、南京*思微、上海*比半导体等。
困难
1、国内大学模拟集成电路的教育水平比较低;
2、国外的封锁:技术、人才,瓦森纳协定、“实体清单”等;
3、投入大:一次投片的费用最少也要数十万元,先进工艺高达一千万到几千万;周期长:从电路设计开始,到投片,最少要半年时间,而投片送到晶圆工厂流片生产,又一般要2个月到3个月;
4、人才成本高:目前市场上模拟芯片研发工程师薪水50-60万薪起;、市场更迭快;
5、技术含量高,反向困难:对于高性能的模拟混合信号ADC芯片,对工艺又非常敏感,稍有不一致都可能导致芯片性能和良率的巨大差异;
6、供应链趋于成熟,难以插足:民用市场更加看重产品性价比,对噪声,功耗要求极高,技术升级快和供应链响应快,国家队很难融入。
机遇
人才:在美国政府和特朗普政权强力制裁以华为为首的中国高科技企业的背景下,芯片的争夺和发展成为重点。2020年7月30日,在国务院学位委员会会议上,投票通过了设立集成电路一级学科,加快弥补30万集成电路人才缺口。
资金:国家集成电路大基金,全力支持芯片的发展。同时,各级政府都在当地建设集成电路基金和芯片相关的上游产业投资,有关芯片生态产业的团队项目成了当下资本市场最为关注的对象。
生态:瓦森纳协定和美国特朗普政府的制裁造成国内大企业无芯可用的情况,国产adc芯片替代已经成为了关键。在此背景下,在台积电突破7nm,中芯国际突破14nm,摆在国产高端ADC晶圆流片面前的不再一道天谴。而国产替代,让国产芯片有机会重新构建属于自己的生态链。