模擬芯片正在走向滅亡?
發布時間:2012-08-14 來源:電子元件技術網
導言:現xian如ru今jin,為wei了le迎ying合he電dian子zi產chan品pin的de變bian化hua趨qu勢shi,芯xin片pian的de集ji成cheng度du也ye在zai不bu斷duan升sheng高gao。很hen多duo人ren認ren為wei數shu字zi芯xin片pian將jiang占zhan領ling市shi場chang,而er模mo擬ni芯xin片pian即ji將jiang終zhong結jie,那na到dao底di實shi際ji情qing況kuang如ru何he,請qing看kan本ben文wen詳xiang解jie。
根據最近統計數據顯示,世界人口已經超過了70億。從1990年到現在,世界人口以1.4%的複合年均增長率在不斷增長,與此同時,全部半導體單位產品銷售額以9.2%的複合年均增長率在增加,截至2010年其銷售額已經達到了6600億。
有趣的是:在此期間,模擬半導體單元竟也以10.3%的複合年均增長率在增加。數據顯示:2010年模擬芯片銷售額高達920億個,或許會比整個半導體市場的銷售額還要高。也就是說,全球平均每人每年所用的模擬芯片超過13塊。
從統計數據來看,我們可以肯定的說,“模擬芯片的滅亡”隻是誇大其辭。
模擬產品銷售額的增長原因有2個方麵。第一,舊應用需要新解決方案(如混合動力電動汽車、電視和LED燈泡);第二,新的應用應運而生(如智能手機的個人化計算/平板電腦和智能汽車和個人醫學的新市場、可替代能源等等)。
在所有的這些領域,我們可以看到越來越多的人在使用模擬芯片和傳感器。現在一個普通的智能手機至少都有8個以上傳感器!根據IC Insights調研預測,在接下來的5年中,傳感器/製動器的銷售額將以6.8%的複合年均增長率增加,其增長速度將比整個IC市場的增長速度都要快。
在一塊電路板上模擬和混合信號集成電路的數量很多。這些包括與數據源連接的放大器(如傳感器)、數據轉換器、電源管理芯片、時鍾/計時裝置和接口芯片。
讓我們來看看模擬半導體製造技術。不像數碼產品一樣能在Moore定ding律lv的de驅qu動dong下xia前qian進jin,大da多duo數shu混hun合he信xin號hao和he模mo擬ni產chan品pin的de邏luo輯ji門men數shu增zeng加jia不bu夠gou顯xian著zhu。因yin此ci,模mo擬ni製zhi造zao從cong平ping版ban印yin刷shua時shi代dai轉zhuan到dao下xia一yi代dai的de過guo程cheng是shi十shi分fen緩huan慢man的de。
有人說,模擬ICs在性能方麵沒有得到改善或者是說在逐代的製造工藝中變得更小。這些都是錯誤的假設!因為在一些特定類型產品上,我們通過設備架構、集成、封裝、材料最優分離加工工藝技術對其進行了相應的改進。TI的產品生產平台上就有超過50個這樣的生產進程,每一個進程都會選擇看是對一個具體的家庭模擬半導體進行優化還是對MEMS/傳感器進行優化。
(1)高速放大器通常需要微調電容器,電阻器和鍺化矽雙極型工藝。它往往與絕緣體上矽結構基片組合在一起,以減少噪音的幹擾。
(2)數據轉換器的製造是使用帶有高精度薄膜電阻器、高線性電容和低噪音,良好的匹配晶體管的模擬工藝。
(3)帶有厚重力量金屬的高電壓製造工藝是建設電源管理ICs必不可少的。電壓調整工藝已經用於相關應用,其電壓範圍從幾伏到幾百伏不等。
(4)微控製器采用混合信號工藝技術製造,具有低功耗非易失性存儲器和超低功耗晶體管的係統特色。
(5)MEMS和傳感器需要定製的過程流,以便於其在矽深刻蝕、閥座後側晶片模式、矽晶片粘合等等應用中使用獨特的設備。
之前我看到深亞微米CMOS技ji術shu的de發fa展zhan,而er最zui近jin我wo看kan到dao的de更geng多duo的de是shi模mo擬ni技ji術shu的de發fa展zhan。在zai模mo擬ni開kai發fa和he製zhi造zao中zhong的de機ji會hui是shi完wan全quan不bu同tong的de,相xiang比bi而er言yan,它ta不bu拘ju泥ni於yu單dan一yi產chan業ye發fa展zhan路lu線xian,通tong過guo設she計ji、加工、包裝和製造等各個方麵就能對將其區分開來。
鼓勵創新!
我(wo)的(de)思(si)維(wei)模(mo)式(shi)一(yi)會(hui)兒(er)像(xiang)快(kuai)艇(ting),一(yi)會(hui)兒(er)像(xiang)航(hang)空(kong)母(mu)艦(jian)。這(zhe)種(zhong)模(mo)式(shi)不(bu)是(shi)一(yi)個(ge)大(da)的(de)開(kai)發(fa)團(tuan)隊(dui),而(er)是(shi)許(xu)多(duo)小(xiao)團(tuan)隊(dui)中(zhong)的(de)一(yi)個(ge)。這(zhe)些(xie)小(xiao)團(tuan)隊(dui)在(zai)不(bu)同(tong)的(de)市(shi)場(chang)機(ji)遇(yu)下(xia)合(he)作(zuo)。就(jiu)拿(na)最(zui)近(jin)兩(liang)個(ge)有(you)關(guan)分(fen)化(hua)技(ji)術(shu)的(de)例(li)子(zi)來(lai)說(shuo):一個是我們最近開發出來的一種可快速寫入、低功耗、非易失性存儲器(又叫做磁性隨機存取記憶體),它能在消耗電力隻占閃存器件不到1/2的情況下使得超低功耗混合信號微控製器正常工作。
另一個例子是:最近,TI將熱電偶元件、MEMS加工以及高精度的模擬數據轉換器組合在一起,創建一個單片機紅外溫度傳感器。
此(ci)外(wai),發(fa)展(zhan)不(bu)會(hui)受(shou)限(xian)於(yu)缺(que)乏(fa)可(ke)用(yong)性(xing)或(huo)者(zhe)工(gong)藝(yi)設(she)備(bei)不(bu)成(cheng)熟(shu),因(yin)此(ci)對(dui)高(gao)效(xiao)益(yi)率(lv)市(shi)場(chang)而(er)言(yan)時(shi)間(jian)是(shi)非(fei)常(chang)好(hao)的(de),並(bing)且(qie)建(jian)立(li)一(yi)個(ge)模(mo)擬(ni)生(sheng)產(chan)線(xian)的(de)成(cheng)本(ben)要(yao)大(da)大(da)低(di)於(yu)建(jian)立(li)一(yi)個(ge)CMOS線所需的成本。
當然還有其他問題。除了明顯的技術挑戰外,還有模擬產品問題。因此,模擬製造工藝持續很長一段時間,有時超過20年。這創建了多年積累下來的工藝、設計IP、PDKs、圖書館和Spice模式(這些都是需要經常維護、更新和不斷改進的)。此外,管理工藝技術的多樣性以及許多廠家生產的產品具有極大的挑戰性。
當談到模擬,就算是創造more than Moore定律的人也不能說還有什麼能比它更好的。
模擬半導體在整個半導體行業所占份額隻增未減。像這種“走向滅亡”這類的說法,純粹是過於誇大其辭。
根據最近統計數據顯示,世界人口已經超過了70億。從1990年到現在,世界人口以1.4%的複合年均增長率在不斷增長,與此同時,全部半導體單位產品銷售額以9.2%的複合年均增長率在增加,截至2010年其銷售額已經達到了6600億。
有趣的是:在此期間,模擬半導體單元竟也以10.3%的複合年均增長率在增加。數據顯示:2010年模擬芯片銷售額高達920億個,或許會比整個半導體市場的銷售額還要高。也就是說,全球平均每人每年所用的模擬芯片超過13塊。
從統計數據來看,我們可以肯定的說,“模擬芯片的滅亡”隻是誇大其辭。
模擬產品銷售額的增長原因有2個方麵。第一,舊應用需要新解決方案(如混合動力電動汽車、電視和LED燈泡);第二,新的應用應運而生(如智能手機的個人化計算/平板電腦和智能汽車和個人醫學的新市場、可替代能源等等)。
在所有的這些領域,我們可以看到越來越多的人在使用模擬芯片和傳感器。現在一個普通的智能手機至少都有8個以上傳感器!根據IC Insights調研預測,在接下來的5年中,傳感器/製動器的銷售額將以6.8%的複合年均增長率增加,其增長速度將比整個IC市場的增長速度都要快。
在一塊電路板上模擬和混合信號集成電路的數量很多。這些包括與數據源連接的放大器(如傳感器)、數據轉換器、電源管理芯片、時鍾/計時裝置和接口芯片。
讓我們來看看模擬半導體製造技術。不像數碼產品一樣能在Moore定ding律lv的de驅qu動dong下xia前qian進jin,大da多duo數shu混hun合he信xin號hao和he模mo擬ni產chan品pin的de邏luo輯ji門men數shu增zeng加jia不bu夠gou顯xian著zhu。因yin此ci,模mo擬ni製zhi造zao從cong平ping版ban印yin刷shua時shi代dai轉zhuan到dao下xia一yi代dai的de過guo程cheng是shi十shi分fen緩huan慢man的de。
有人說,模擬ICs在性能方麵沒有得到改善或者是說在逐代的製造工藝中變得更小。這些都是錯誤的假設!因為在一些特定類型產品上,我們通過設備架構、集成、封裝、材料最優分離加工工藝技術對其進行了相應的改進。TI的產品生產平台上就有超過50個這樣的生產進程,每一個進程都會選擇看是對一個具體的家庭模擬半導體進行優化還是對MEMS/傳感器進行優化。
(1)高速放大器通常需要微調電容器,電阻器和鍺化矽雙極型工藝。它往往與絕緣體上矽結構基片組合在一起,以減少噪音的幹擾。
(2)數據轉換器的製造是使用帶有高精度薄膜電阻器、高線性電容和低噪音,良好的匹配晶體管的模擬工藝。
(3)帶有厚重力量金屬的高電壓製造工藝是建設電源管理ICs必不可少的。電壓調整工藝已經用於相關應用,其電壓範圍從幾伏到幾百伏不等。
(4)微控製器采用混合信號工藝技術製造,具有低功耗非易失性存儲器和超低功耗晶體管的係統特色。
(5)MEMS和傳感器需要定製的過程流,以便於其在矽深刻蝕、閥座後側晶片模式、矽晶片粘合等等應用中使用獨特的設備。
之前我看到深亞微米CMOS技ji術shu的de發fa展zhan,而er最zui近jin我wo看kan到dao的de更geng多duo的de是shi模mo擬ni技ji術shu的de發fa展zhan。在zai模mo擬ni開kai發fa和he製zhi造zao中zhong的de機ji會hui是shi完wan全quan不bu同tong的de,相xiang比bi而er言yan,它ta不bu拘ju泥ni於yu單dan一yi產chan業ye發fa展zhan路lu線xian,通tong過guo設she計ji、加工、包裝和製造等各個方麵就能對將其區分開來。
鼓勵創新!
我(wo)的(de)思(si)維(wei)模(mo)式(shi)一(yi)會(hui)兒(er)像(xiang)快(kuai)艇(ting),一(yi)會(hui)兒(er)像(xiang)航(hang)空(kong)母(mu)艦(jian)。這(zhe)種(zhong)模(mo)式(shi)不(bu)是(shi)一(yi)個(ge)大(da)的(de)開(kai)發(fa)團(tuan)隊(dui),而(er)是(shi)許(xu)多(duo)小(xiao)團(tuan)隊(dui)中(zhong)的(de)一(yi)個(ge)。這(zhe)些(xie)小(xiao)團(tuan)隊(dui)在(zai)不(bu)同(tong)的(de)市(shi)場(chang)機(ji)遇(yu)下(xia)合(he)作(zuo)。就(jiu)拿(na)最(zui)近(jin)兩(liang)個(ge)有(you)關(guan)分(fen)化(hua)技(ji)術(shu)的(de)例(li)子(zi)來(lai)說(shuo):一個是我們最近開發出來的一種可快速寫入、低功耗、非易失性存儲器(又叫做磁性隨機存取記憶體),它能在消耗電力隻占閃存器件不到1/2的情況下使得超低功耗混合信號微控製器正常工作。
另一個例子是:最近,TI將熱電偶元件、MEMS加工以及高精度的模擬數據轉換器組合在一起,創建一個單片機紅外溫度傳感器。
此(ci)外(wai),發(fa)展(zhan)不(bu)會(hui)受(shou)限(xian)於(yu)缺(que)乏(fa)可(ke)用(yong)性(xing)或(huo)者(zhe)工(gong)藝(yi)設(she)備(bei)不(bu)成(cheng)熟(shu),因(yin)此(ci)對(dui)高(gao)效(xiao)益(yi)率(lv)市(shi)場(chang)而(er)言(yan)時(shi)間(jian)是(shi)非(fei)常(chang)好(hao)的(de),並(bing)且(qie)建(jian)立(li)一(yi)個(ge)模(mo)擬(ni)生(sheng)產(chan)線(xian)的(de)成(cheng)本(ben)要(yao)大(da)大(da)低(di)於(yu)建(jian)立(li)一(yi)個(ge)CMOS線所需的成本。
當然還有其他問題。除了明顯的技術挑戰外,還有模擬產品問題。因此,模擬製造工藝持續很長一段時間,有時超過20年。這創建了多年積累下來的工藝、設計IP、PDKs、圖書館和Spice模式(這些都是需要經常維護、更新和不斷改進的)。此外,管理工藝技術的多樣性以及許多廠家生產的產品具有極大的挑戰性。
當談到模擬,就算是創造more than Moore定律的人也不能說還有什麼能比它更好的。
模擬半導體在整個半導體行業所占份額隻增未減。像這種“走向滅亡”這類的說法,純粹是過於誇大其辭。
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