大多数 电子 工程师在提到 IC 时,一般情况下首先想到的大多数是MCU、DSP、FPGA等数字IC,而模拟IC则很少被关注到。同样在目前消费电子大流行的情况下兴起的拆解,在工程师对这些产品的物料清单(BOM)进行分析时,大部分的案例都将重点放在了采用了哪些主处理器和存储器等数字 芯片 上,而不会对于模拟IC投入太大精力。
现在数字IC的集成度也越来越高,SoC的设计理念大行其道,毫无疑问,在这场数字时代的盛宴中,数字芯片成为了业界瞩目的焦点。 但是,即便数字IC的性能再优异,如果没有模拟IC的搭配,就无法充分发挥数字IC的性能优势,甚至也不能构成完整的数字产品。
在不被关注的当下,模拟器件其实正在进行着一场悄无声息的整合"革命",模拟器件正在走着一条数字IC已经践行过的道路。模拟电路正在从功能器件、系统方案,逐渐向模拟整合IC的方向发展。
模拟器件整合的潮流内在驱动力是和数字IC集成度提高有着直接的关系。随着数字系统变得日益复杂,其对外围模拟器件,例如ADC/DAC、 电源 管理IC、高性能模拟前端等在精度、速度、信噪比、性能等方面的需求也日益高涨。
现在主流模拟厂商都力争在单一芯片内集成用户所需的全部功能,减少外部元件数量,简化设计,提高性能。 模拟器件整合趋势有两种发展方向,在模拟传统应用领域—— 电源 上体现的淋漓尽致。
第一个方向是把不同模拟器件整合到一颗IC之中,原来需要多个模拟器件实现的功能由一颗IC实现。这在电源管理领域非常普遍,大多数模拟厂商都有类似的产品。
比如过去手机中需要一些分立的电源管理芯片,如低压差线性稳压器(LDO)、直流直流转换器(DC/DC),但现在它们都被集成到手机的电源管理单元(PMU)中。目前一个PMU中集成了七八个LDO和DC/DC芯片。
第二个方向是模拟器件整合数字器件。比如目前正在兴起之中的数字电源产品就是把DSP或者MCU整合进入传统的电源管理芯片。
在复杂的多系统业务中,相对模拟电源,数字电源是通过软件编程来实现多方面的应用,其具备的可扩展性与重复使用性使用户可以方便更改工作参数,优化电源系统。通过实时过电流保护与管理,它还可以减少外围器件的数量。
当然由于模拟器件特殊的 电气 特性,其整合难度要远远超过数字IC。在设计方面,模拟电路设计通常都很挑剔,需要严格的环境控制工艺和芯片布线设计。
而在测试上,模拟IC和数字IC更是相距甚远,对于数字芯片,有一种扫描技术,串行方式对所有内部寄存器和触发器设置"1"或"0",对几乎所有数字电路进行快速检错。相比之下,模拟部分需要模拟激励和模拟测量以确保IC工作正常。
如果没有特制的探针卡,在圆片检测时,许多模拟电路都不可能充分测试。在封装测试阶段,由于引线电感,使用插孔可影响性能。
虽然存在着种种困难,但是伴随着电子产品小型化这一"刚性"需求,模拟整合的潮流几乎是无可阻挡的,在可预见的未来,会有越来越多的整合模拟IC面市。
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