簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)模擬集成電路

模擬集成電路是指處理模擬信號(hào)的集成電路，模擬和混合信號(hào) (Analog andMixedSignal, AMS) 集成電路 （簡(jiǎn)稱模數(shù)混合集成電路或混合集成電路）是將處理模擬和數(shù)字兩種信號(hào)的電子器件集成在單個(gè)半導(dǎo)體芯片上的集成電路，以下將模擬集成電路和數(shù)?；旌霞呻娐方y(tǒng)稱模擬集成電路。在電子系統(tǒng)中，模擬集成電路主要用于信號(hào)生成、信號(hào)轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理和系統(tǒng)供電，主要功能包括模擬信號(hào)的采集、放大、傳輸、驅(qū)動(dòng)以及電源管理等。信號(hào)處理鏈路中的模

擬集成電路應(yīng)用情況如圖2-32 所示。模擬集成電路工藝、設(shè)計(jì)與應(yīng)用的關(guān)系如圖2-33 所示。

模擬集成電路拔輸入/輸出響應(yīng)關(guān)系可分為線性電路和非線性電路，前者如運(yùn)算放大器，后者如模擬乘法器等；按功能可分為放大器、比較器、電源及電源管理電路、模擬開關(guān)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、射頻（RF）電路等：按應(yīng)用可分為通用電路和專用電路，通用電路如運(yùn)算放大器、電壓調(diào)整器、鎖相環(huán)電路、有源濾波器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路與數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路等，專用電路如音響電路、電視接收機(jī)電路等。

世界上第一塊模擬集成電路是 1958 年由杰克?基爾比 (Jack S. Kilby） 在鍺材料上制作的一個(gè)振蕩器電路，有5個(gè)組件。早期模擬集成電路通常采用雙極工藝，功能單一。1965 年仙童半導(dǎo)體公司設(shè)計(jì)推出了μA709 運(yùn)算放大器產(chǎn)品。1968年戴維 ?富嘉（David Fullagar）開發(fā)的μA741 是有史以來(lái)應(yīng)用最廣的運(yùn)算放大器。其后 ADI 公司 OP 系列運(yùn)算放大器、12位 ADC AD565、8位 DACDACO8 以及 Motorola MC78/79 系列電壓調(diào)整器等經(jīng)典產(chǎn)品流行于市 30年。

隨著應(yīng)用市場(chǎng)的牽引和技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)，模擬集成電路工藝不斷拓展，目前涵蓋了雙極、CMOS、BiCMOS、BCD 等工藝，材料有Si、SiGe 及SOI 等，開發(fā)的模擬集成電路產(chǎn)品包括吉赫茲（GHz）高速電路、超過(guò)24 位分辨率的 ADC、兆赫茲（MHz） 開關(guān)頻率及效率超過(guò) 95% 的開關(guān)穩(wěn)壓器、亞微伏 （sub-μV）失調(diào)放大器等，產(chǎn)品門類已達(dá)數(shù)十種，并且不斷有新的產(chǎn)品門類出現(xiàn)。

客戶個(gè)性化需求與技術(shù)進(jìn)步的協(xié)同是模擬集成電路發(fā)展推動(dòng)力。單一功能的模擬集成電路向追求更高精度、超寬帶、超高速、低噪聲、高線性度、高功率密度的方向發(fā)展；同時(shí)隨著制造技術(shù)的進(jìn)步、輔助和增強(qiáng)算法的引入，針對(duì)一些新的應(yīng)用，更多地將數(shù)字功能和模擬功能集成在同一芯片中，推動(dòng)著 AMS集成電路的迅速發(fā)展，其典型產(chǎn)品有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC)、數(shù)/ 模轉(zhuǎn)換器(DAC)、直接數(shù)字頻率合成器（DDS)、頻/壓轉(zhuǎn)換器 （Frequency -to- VoltageConverter)、鎖相環(huán)（PLL)、模擬和混合信號(hào)前端（AFE)等電路。2017年2月Xilinx 發(fā)布了采用 16nm CMOS 工藝的可編程射頻 SoC，將FPGA 和 12 位精度、采樣速率4GSPS 的 RF-ADC，以及14 位精度、轉(zhuǎn)換速率 6.6GHz的 RF-DAC 集成在單顆芯片上，可實(shí)現(xiàn)近 2GHz 帶寬的射頻信號(hào)直接采樣和發(fā)送式軟件定義無(wú)線電 ( Software Defined Radio, SDR)。模擬和模數(shù)混合電路與 MEMS 傳感器的異質(zhì)異構(gòu)集成成為智能傳感器發(fā)展的新方向。

審核編輯：湯梓紅