中國(guó)為什么造不出主流的高精度ADC芯片？ - 全文

隨著國(guó)家對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)的重視，近年來(lái)中國(guó)的芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，也出現(xiàn)了華為、紫光、中星微等具有一定知名度的芯片企業(yè)。但以目前的發(fā)展現(xiàn)狀，中國(guó)芯片技術(shù)離歐美等企業(yè)仍有差距，而這個(gè)差距在ADC芯片上表現(xiàn)得尤為顯著。

目前ADC芯片主要的供應(yīng)商是德州儀器、亞德諾等公司，中國(guó)是全球最主要的ADC芯片需求方，但是國(guó)內(nèi)能造出高精度的ADC芯片企業(yè)微乎其微，即便造出來(lái)了，性能和價(jià)格也無(wú)法跟上市場(chǎng)的節(jié)奏。可以這么說(shuō)，在核心的ADC芯片供給率上，國(guó)產(chǎn)占有率幾乎為零。

芯片有幾千種，ADC芯片就是最難造的幾種之一

ADC也叫模數(shù)轉(zhuǎn)換器，是指將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)的器件。真實(shí)世界的模擬信號(hào)，例如溫度、壓力、聲音或者圖像等，需要轉(zhuǎn)換成更容易儲(chǔ)存、處理和發(fā)射的數(shù)字形式。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，在各種不同的產(chǎn)品中都可以找到它的身影，在實(shí)際應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn)微型化，通常做成ADC芯片。

造芯片是非常精密的工藝，通常芯片單位為納米，一納米也就是十萬(wàn)分之一毫米，這對(duì)設(shè)計(jì)、制造工藝都有非常嚴(yán)格、高標(biāo)準(zhǔn)的要求。僅從產(chǎn)品種類來(lái)說(shuō)，芯片的種類就有幾十種大門類，上千種小門類，如果涉及設(shè)備流程的話就更多了。

以通信基站為例，里面有上百顆芯片，基站發(fā)射回收信號(hào)，收回信號(hào)后首先要有芯片濾波；然后還有芯片將這種特別小的信號(hào)放大；再有芯片進(jìn)行解析、處理；然后是芯片負(fù)責(zé)傳輸、分發(fā)等等，每個(gè)過程都需要芯片處理。

ADC芯片市場(chǎng)的重要性和前景

由于系統(tǒng)的實(shí)際對(duì)象往往都是一些溫度、壓力、位移、圖像等模擬信號(hào)，要使計(jì)算機(jī)或數(shù)字產(chǎn)品等能識(shí)別、處理這些信號(hào)，必須首先將這些模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，這就需要ADC。而經(jīng)計(jì)算機(jī)分析、處理后輸出的數(shù)字量也往往需要將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)模擬信號(hào)才能為執(zhí)行機(jī)構(gòu)所接受。

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2017年ADC芯片銷售額為545億美元，預(yù)計(jì)到2022年，全球ADC芯片市場(chǎng)規(guī)模可達(dá)748億美元，市場(chǎng)前景非?？捎^。未來(lái)幾年支撐ADC芯片增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力是5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等新興應(yīng)用，這些相關(guān)的產(chǎn)品或技術(shù)對(duì)信號(hào)處理的需求大漲。

作為一名普通的工程師，曾經(jīng)無(wú)數(shù)次這樣問自己，既然ADC芯片這么重要，為什么中國(guó)不去加大研發(fā)，讓中國(guó)的產(chǎn)品用上屬于自己的ADC芯片呢？直到后面工作了幾年，才真正明白，造芯片可不是靠“豪言壯語(yǔ)”就可以的，造芯片難，造ADC芯片難上加難。業(yè)界有人曾表示，如果把造普通芯片比作造飛機(jī)，那么造ADC芯片就是造航母，難度甚大。

ADC芯片國(guó)產(chǎn)化為什么這么難？

高精度的ADC芯片難造：目前幾乎一半的電子產(chǎn)品中，都有ADC芯片，隨著客戶對(duì)電子產(chǎn)品信號(hào)要求越來(lái)越高，高精度的ADC芯片成市場(chǎng)剛需。全球能生產(chǎn)出高性價(jià)比的高精度的ADC芯片的企業(yè)不到十家，而又以美國(guó)企業(yè)為主。一款好的ADC芯片體現(xiàn)在高精度、低功耗、轉(zhuǎn)換效率等指標(biāo)上，目前制造ADC芯片的溫度傳感器和高精度振蕩器非常緊缺，這也是國(guó)內(nèi)企業(yè)的一大痛點(diǎn)。

除此之外，隨著全球微型化工藝的進(jìn)步，ADC芯片在尺寸上越來(lái)越?。煌瑫r(shí)客戶對(duì)芯片的耐操性逐漸提升，這要求芯片在選型上更加精確，這給芯片的通道選擇、PGA選擇、輸出速率等選擇上增加了很大的難度，對(duì)于初創(chuàng)企業(yè)而言，進(jìn)軍ADC芯片就是一個(gè)不斷挑戰(zhàn)的“巨坑”。

ADC芯片產(chǎn)業(yè)更新?lián)Q代快：芯片產(chǎn)業(yè)遵循摩爾定律，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18-24個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍，也就是每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18-24個(gè)月增加一倍。ADC芯片產(chǎn)業(yè)比普通的芯片更新迭代更快。據(jù)悉，全球ADC芯片行業(yè)大致以4-6年為一個(gè)周期，更新的速度與宏觀經(jīng)濟(jì)、下游應(yīng)用需求及自身產(chǎn)能庫(kù)存等因素密切相關(guān)，電子產(chǎn)品更新快，那么ADC芯片性能必然也快。

ADC芯片生產(chǎn)工序多：芯片制造本來(lái)涉及的工藝多，幾千道工序想想就可怕。ADC芯片相對(duì)于普通芯片，生產(chǎn)的工序非常復(fù)雜。ADC芯片一般包含操作寄存器、中斷寄存器、轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)控制器，在工藝制造過程中，ADC芯片有一個(gè)步驟需要消除ADC發(fā)泡劑工序產(chǎn)生的酸霧和雜質(zhì)，這樣才能保住轉(zhuǎn)換信號(hào)的精度，在制造上，對(duì)機(jī)器和環(huán)境的要求頗高。

綜述：中國(guó)有著全球最大的電子應(yīng)用市場(chǎng)，這幾年物聯(lián)網(wǎng)、AI、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等發(fā)展非?？欤珹DC芯片在中國(guó)大有可為。ADC芯片不同于普通的芯片產(chǎn)業(yè)，有著自己的特點(diǎn)，下游應(yīng)用廣泛但生產(chǎn)技術(shù)工序多、產(chǎn)品種類多；技術(shù)更新?lián)Q代快企業(yè)投資高風(fēng)險(xiǎn)大；產(chǎn)業(yè)鏈集成化、垂直度高等。不管有什么難度，我們已經(jīng)看到了中國(guó)造ADC芯片的決心和行動(dòng)。

雖然中國(guó)目前仍無(wú)法造出高精度的ADC芯片，但隨著國(guó)家和企業(yè)的重視，已經(jīng)出現(xiàn)了中科院微電子所、上海貝嶺等ADC企業(yè)，它們已經(jīng)能造出小批量的ADC芯片，在不久的未來(lái)，中國(guó)一定能造出屬于自己的ADC芯片。