模擬電路當前呈現(xiàn)出三個突出趨勢:高性能分立器件、模數(shù)混合和SOC (System on Chip系統(tǒng)芯片)。
模擬集成電路種類繁多，其性能要求也各不相同。追求更高的性能將是模擬器件未來主要的發(fā)展方向[7]。凌特公司中國區(qū)域業(yè)務(wù)經(jīng)理李錦華簡單地將其歸納為“三升三降”，即速度、精度、效率上升，而功耗、尺寸與外圍元件數(shù)下降。對放大器而言，將向更高速度、更低噪聲、更大動態(tài)范圍等方向發(fā)展;對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器而言，將向更高速度、更高精度等方向發(fā)展;在信號處理、射頻電路、電源管理等領(lǐng)域，將向更高精度、速度與效率方向發(fā)展，同時功耗、尺寸及外圍元件數(shù)量則將不斷下降。以手機為例，消費者要求更清晰的語音、更加絢麗的屏幕，同時還要有更長的待機時間，這些都給模擬器件制造商提出了更高的要求，也為設(shè)計人員帶來了更大的挑戰(zhàn)。分立模擬電路可以把這些性能做得很高。例如，Maxim轉(zhuǎn)換速率已經(jīng)做到了2GSPS，而采用SOC (系統(tǒng)芯片)是做不到這種性能的。一個單片上組成的開關(guān)電容濾波器( SCF)完成對模擬信號的處理隨著超大規(guī)模IC的不斷發(fā)展，模擬與數(shù)字之間的概念也在不斷模糊。例如如今迅速發(fā)展起來的集成濾波技術(shù)，就是模數(shù)結(jié)合的集成電路的一個實例:它利用MOS開關(guān)，MOS電容和MOS運算放大器同時集成在[8]。美國國家半導體最新推出的ADC081000芯片就是模擬與數(shù)字融合的一個最好例子。這款8位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)有低電壓差分信號(LVDS)接口，最高取樣率可達1. 6GHz，這是業(yè)界最快的速度。由于這款模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有高速的數(shù)據(jù)采集能力，因此系統(tǒng)設(shè)計工程師可以直接將模擬信號向下轉(zhuǎn)換，以便進行更快及更有效的后期處理。隨著工藝水平的提高，EDA工具、Foundry工藝PDK的完善以及設(shè)計水平的提高，模擬IC正在步入新的發(fā)展時代。為了保證最佳的系統(tǒng)性能、最高的可靠性、最小的體積和最低的成本，數(shù)字和模擬IC的設(shè)計及制造正在趨向于統(tǒng)一的加工平臺，由單一的功能電路向系統(tǒng)級電路發(fā)展，這也是最具潛力的IC發(fā)展方向——SOC。SOC是微電子設(shè)計領(lǐng)域的一場革命，它從整個系統(tǒng)的角度出發(fā)，把智能核、信息處理機制、模型算法、芯片結(jié)構(gòu)、各層次電路直至器件的設(shè)計緊密結(jié)合起來，在單個或少數(shù)幾個芯片上完成整個系統(tǒng)的功能，即我們可以把越來越多的電路設(shè)計在同一個芯片中，這里面可能包含有中央處理器(CPU )、嵌入式內(nèi)存( Embedded memory)、數(shù)字信號處理器(DSP)、數(shù)字功能模塊(Digital function)、模擬功能模塊 (Analog function)、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D， D/A )以及各種外圍配置(USB， MPEG)等等。這就為設(shè)計者進行電子系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)提供了可利用的最新手段。采用片內(nèi)可再編程技術(shù)，使得片上系統(tǒng)內(nèi)硬件的功能可以像軟件一樣通過編程來配置，從而可以實時地進行靈活而方便的更改和開發(fā)，甚至可以在系統(tǒng)運行過程中不停機地進行再配置，使相同的硬件可以按不同時段實現(xiàn)不同的功能，提高了系統(tǒng)的效率。這種全新的系統(tǒng)設(shè)計概念，使新一代的SOC具有較強的靈活性和適應(yīng)性。它不僅使電子系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)以及產(chǎn)品性能的改進和擴充變得十分簡易和方便，而且使電子系統(tǒng)具有更好的性能、更低的功耗、更小的體積和更低的成本，帶來了電子系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用的革命性新變革，可廣泛應(yīng)用于移動電話、硬盤驅(qū)動器、個人數(shù)字助理和手持電子產(chǎn)品、消費性電子產(chǎn)品等。SOC是21世紀電子系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用的新平臺。TI公司推出型號為MSC120產(chǎn)品，它是一款具有8通道24位△-Σ模數(shù)/轉(zhuǎn)換器及單通道8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的增強型8051 MCU。具有片上溫度傳感器、I2C、SP I接口以及低電壓監(jiān)測功能，非常適合于工業(yè)應(yīng)用，如秤重、過程控制、智能傳感器等。
模擬電路可以作為我國未來集成電路發(fā)展的切入點
我國集成電路產(chǎn)業(yè)經(jīng)過30多年的發(fā)展，現(xiàn)已形成良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。2004年，中國集成電路設(shè)計業(yè)和芯片制造業(yè)已經(jīng)取得突破性進展，集成電路市場需求達243億塊，然而在這243億塊集成電路中，中國本地產(chǎn)的產(chǎn)品不到8% ，這其中既蘊藏著巨大商機，同時也反映了中國IC設(shè)計業(yè)與國際IC設(shè)計業(yè)的差距。中國的集成電路業(yè)正面臨著前所未有的機遇與挑戰(zhàn)。2005年中國消費電子產(chǎn)業(yè)保持快速增長，對集成電路產(chǎn)品需求大幅增加。中國廣闊的模擬 IC應(yīng)用市場，給模擬IC技術(shù)帶來足夠的發(fā)展空間。模擬電路可以作為我國未來集成電路發(fā)展的切入點。做CPU的許多知識不是從書本上可以學到的，而是經(jīng)驗和竅門。中國缺少這類人才，還需要長時間的經(jīng)驗積累。并且，經(jīng)費也是一個問題，芯片每一次投片需要投入幾十萬美元，而高性能的CPU投片七、八次是很正常的。中國集成電路水平在通用CPU產(chǎn)品領(lǐng)域甚至相差20至30年的水平。因而，我們可以避開高檔的CPU，瞄準國際IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢，即SOC，通過嵌入式芯片的設(shè)計實施跟蹤和突破。因為在數(shù)字設(shè)計中，幾乎每件事都可以自動完成;但模擬電路仍然要依靠工程師的智慧來實現(xiàn)設(shè)計。采用模擬和數(shù)字結(jié)合的嵌入式芯片IC制造業(yè)無論從質(zhì)還是從量來說都不算發(fā)達，但是只要找準了發(fā)展方向，伴隨著全球產(chǎn)，能充分發(fā)揮我們已有的生產(chǎn)能力;而且，它種類眾多，在諸如手機、數(shù)字電視、DVD、電視機頂盒、PDA等不同領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，與高度標準化的PC只有英特爾一家獨大現(xiàn)象不同，國外大公司很難形成壟斷。雖然中國業(yè)東移的大潮、中國的經(jīng)濟穩(wěn)定增長，再加上巨大的內(nèi)需市場，以及充實的人力資源，豐富的自然資源，可以說，中國模擬集成電路的發(fā)展盡得天時、地利、人和之優(yōu)勢。相信在不遠的將來，中國將會繼美國、日本、臺灣、韓國、新加坡之后，崛起為新的世界集成電路制造中心。
