由于系统的实际对象往往都是一些温度、压力、位移、图像等模拟信号,要使计算机或数字产品等能识别、处理这些信号,必须首先将这些模拟信号转换成数字信号,这就需要ADC。而经计算机分析、处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。
据相关数据显示,2017年ADC芯片销售额为545亿美元,预计到2022年,全球ADC芯片市场规模可达748亿美元,市场前景非常可观。未来几年支撑ADC芯片增长的主要是5G、人工智能、物联网、汽车电子等新兴应用,这些相关的产品或技术对信号处理的需求大涨。
ADC的市场份额高达5000亿,而国内只有少数企业能够做到,在5G时代,高速度高精度的ADC是5G基站的不可或缺的芯片。单个5G基站的ADC芯片使用就高达两位数。同时,由于5G基站的小基站特性,需要的建设数目成倍增长,未来国产ADC的使用空间巨大。
作为一名普通的工程师,曾经无数次这样问自己,既然ADC芯片这么重要,为什么中国不去加大研发,让中国的产品用上属于自己的ADC芯片呢?直到后面工作了几年,才真正明白,造芯片可不是靠“豪言壮语”就可以的,造芯片难,造ADC芯片难上加难。业界有人曾表示,如果把造普通芯片比作造飞机,那么造ADC芯片就是造航母,难度甚大。
ADC芯片国产化为什么这么难?
中国造不出主流的高精度ADC芯片的原因是什么?
高精度的ADC芯片难造:目前几乎一半的电子产品中,都有ADC芯片,随着客户对电子产品信号要求越来越高,高精度的ADC芯片成市场刚需。全球能生产出高性价比的高精度的ADC芯片的企业不到十家,而又以美国企业为主。一款好的ADC芯片体现在高精度、低功耗、转换效率等指标上,目前制造ADC芯片的温度传感器和高精度振荡器非常紧缺,这也是国内企业的一大痛点。
除此之外,随着全球微型化工艺的进步,ADC芯片在尺寸上越来越小;同时客户对芯片的耐操性逐渐提升,这要求芯片在选型上更加精确,这给芯片的通道选择、PGA选择、输出速率等选择上增加了很大的难度,对于初创企业而言,进军ADC芯片就是一个不断挑战的“巨坑”。
ADC更新换代快:芯片产业遵循摩尔定律,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,也就是每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18-24个月增加一倍。ADC芯片产业比普通的芯片更新迭代更快。据悉,全球ADC芯片行业大致以4-6年为一个周期,更新的速度与宏观经济、下游应用需求及自身产能库存等因素密切相关,电子产品更新快,那么ADC芯片性能必然也快。
ADC芯片生产工序多:芯片制造本来涉及的工艺多,几千道工序想想就可怕。ADC芯片相对于普通芯片,生产的工序非常复杂。ADC芯片一般包含操作寄存器、中断寄存器、转换存储控制器,在工艺制造过程中,ADC芯片有一个步骤需要消除ADC发泡剂工序产生的酸雾和杂质,这样才能保住转换信号的精度,在制造上,对机器和环境的要求颇高。