ADC 芯片这么重要,又这么赚钱,需求需求量又这么大,我们为什么不自己设计和生产呢?其实国产 ADC 芯片发展面临的重重困难:
首先,国内大学模拟集成电路的教育水平比较低。其次,在美国,由于瓦森纳协定的限制,华人难以进入 ADI/TI 等公司最核心的 ADC 产品研发部门;在中国研发中心,国内工程师可以通过网络看到绝大部分母公司的设计,但绝对看不到高端的 ADC 产品设计。
3、芯片设计,不算架构设计,从电路设计开始,到投片,最少要半年时间。投片送到晶圆工厂流片生产,一般要 2 个月到 3 个月。最重要的是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。如此高的试错和时间成本对一次成功率的要求极高,不得不把流程拖长,反复验证,需要多个工种密切配合,团队中一个人出错,3 个月后回来的芯片可能就是一块儿石头。修改一轮,又三个月过去了。
4、对于研发 ADC 芯片的初创公司,动则 50-60 万薪起的模拟芯片研发工程师薪水;如果没有强有力的资金支持,进军 ADC 芯片就如同进入一个不断挑战的“巨坑”。再加上 ADC 芯片业更新换代很快,如果不能在特定时间内拿下产品,就赶不上市场的节奏,让企业难以支撑。而对于中国公司来说,想研发出高性能,低功耗的 ADC 芯片,没有数十年的积累和持续投入,基本都是在划水!
5、集成电路也可反向设计,就是抄,虽然芯片很小,电路密度极大,但仍然可以通过显微、照相等方式获得他的全部版图信息,然后复制一份,送到工厂生产,似乎看起来就可以得到一模一样的产品了。其实不然,版图相当于软件编译后的机器代码,可读性很差,无法了解其原理和架构。而版图提取本身存在物理误差和人为错误,尤其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。而此时设计人员无法了解原理,定位错误犹如一个盲人在大海里捞针。军工研究所普遍采用这种方法,每次反向犹如一场赌博,有时候能做出来最好,一旦出现问题,基本束手无策。所以多年下来,除了电路比较简单的射频和功放芯片,就算上述高性能 ADC 等关键器件反向设计成功,但能量产的例子寥寥无几。
6、在自然界,动植物要生存,必须融入生物链。做企业也一样。只不过,在企业这个生态链中,先行者有成本优势,再加上稳定可靠的供应链,使得他们能够持续盈利,进而支撑着技术的不断进步。同时在供应链渠道通畅的时候,各种关系相互利益,做国产替换的工作非常艰难。对后来者而言,如同一道不可逾越的壁垒。好多科研院所的 ADC 芯片军用很出彩,民用却卖不出去?问题就在生态链上。军用市场是一个封闭的小圈子产品追求性能、稳定性和抗干扰,对功耗、噪声等及价格并不敏感,国家队 ADC 公司在这里能找到自己的位置。而在民用市场,性价比为王,对噪声,功耗要求极高,技术升级快和供应链响应快,国家队很难融入这样的生态链。
这些年,中国半导体产业面临的一大难题,就是如何融入这个生态链。