國產(chǎn)模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC芯片的現(xiàn)狀、困境和歷史機遇

1、FLASH & Half- FLASH ADC由于其并行結構具有最高采樣速率可達10GSps以上，但是由于非線性使其分辨率限制在8位以內(nèi)，可用于示波器等產(chǎn)品。

2、Folding采用折疊型等結構的高速ADC，可以實現(xiàn)比FLASH稍高的精度和差不多的速度，可應用于廣播衛(wèi)星中的基帶解調(diào)等方面。

3、∑-Δ型 ADC主要應用于高精度數(shù)據(jù)采集，特別是傳感器、數(shù)字音響系統(tǒng)、多媒體、地震勘探儀器、聲納等電子測量領域，采集精度可達24比特。

4、SAR ADC逐次逼近型，主要應用于中速或較低速、中等精度的數(shù)據(jù)采集和智能儀器中。具有最寬的采樣速率，雖然它不是最快的，但由于低成本和低功耗使其很受歡迎。SAR ADC同時也可以達到16比特的精度。

5、PipeLined流水線型ADC主要應用于高速情況下的瞬態(tài)信號處理、快速波形存儲與記錄、高速數(shù)據(jù)采集、視頻信號量化及高速數(shù)字通訊技術等領域，當前設計速度可以達到Gsps。它們非常適合例如無線收發(fā)器應用和軍用等高性能要求的應用。

1、每一臺國產(chǎn)示波器，使用的ADC芯片都需要美國政府的同意才能進口，同時要承諾不被轉(zhuǎn)用軍事用途。

2、在相控陣雷達里面，高速度ADC芯片都是必需品，只能通過第N方渠道轉(zhuǎn)道加價獲得。

3、在中興、華為出產(chǎn)的通訊基站，電路板上除了幾顆數(shù)字基帶芯片是自產(chǎn)的，其他通信鏈路上RF、PLL、ADC/DAC乃至外圍測量電源電壓的芯片都見不到國產(chǎn)供應商的身影。

4、一些技術含量很高的關鍵器件高速高精度ADC/DAC等領域，還完全依賴美國供應商。

5、GS/s高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）是5G通訊建設中高性能基站的核心器件，也是反導相控陣雷達中所需的關鍵模塊，更是“瓦森納協(xié)議”所禁運管控的核心器件，長期以來被國外公司所壟斷，突破GS/s高精度ADC的技術壁壘迫在眉睫。

1、國內(nèi)大學模擬集成電路的教育水平比較低。

2、在美國，由于瓦森納協(xié)定的限制，華人難以進入ADI/TI等公司最核心的ADC產(chǎn)品研發(fā)部門；在中國研發(fā)中心，國內(nèi)工程師可以通過網(wǎng)絡看到絕大部分母公司的設計，但絕對看不到高端的ADC產(chǎn)品設計。

3、芯片設計，不算架構設計，從電路設計開始，到投片，最少要半年時間。投片送到晶圓工廠流片生產(chǎn)，一般要2個月到3個月。最重要的是一次投片的費用最少也要數(shù)十萬元，先進工藝高達一千萬到幾千萬。如此高的試錯和時間成本對一次成功率的要求極高，不得不把流程拖長，反復驗證，需要多個工種密切配合，團隊中一個人出錯，3個月后回來的芯片可能就是一塊兒石頭。修改一輪，又三個月過去了。

4、對于研發(fā)ADC芯片的初創(chuàng)公司，動則50-60萬薪起的模擬芯片研發(fā)工程師薪水；如果沒有強有力的資金支持，進軍ADC芯片就如同進入一個不斷挑戰(zhàn)的“巨坑”。再加上ADC芯片業(yè)更新?lián)Q代很快，如果不能在特定時間內(nèi)拿下產(chǎn)品，就趕不上市場的節(jié)奏，讓企業(yè)難以支撐。

而對于中國公司來說，想研發(fā)出高性能，低功耗的ADC芯片，沒有數(shù)十年的積累和持續(xù)投入，基本都是在劃水！

5、集成電路也可反向設計，就是抄，雖然芯片很小，電路密度極大，但仍然可以通過顯微、照相等方式獲得他的全部版圖信息，然后復制一份，送到工廠生產(chǎn)，似乎看起來就可以得到一模一樣的產(chǎn)品了。其實不然，版圖相當于軟件編譯后的機器代碼，可讀性很差，無法了解其原理和架構。而版圖提取本身存在物理誤差和人為錯誤，尤其對于高性能的模擬混合信號ADC芯片，對工藝又非常敏感，稍有不一致都可能導致芯片性能和良率的巨大差異。而此時設計人員無法了解原理，定位錯誤猶如一個盲人在大海里撈針。軍工研究所普遍采用這種方法，每次反向猶如一場賭博，有時候能做出來最好，一旦出現(xiàn)問題，基本束手無策。

所以多年下來，除了電路比較簡單的射頻和功放芯片，就算上述高性能ADC等關鍵器件反向設計成功，但能量產(chǎn)的例子寥寥無幾。

6、在自然界，動植物要生存，必須融入生物鏈。做企業(yè)也一樣。只不過，在企業(yè)這個生態(tài)鏈中，先行者有成本優(yōu)勢，再加上穩(wěn)定可靠的供應鏈，使得他們能夠持續(xù)盈利，進而支撐著技術的不斷進步。同時在供應鏈渠道通暢的時候，各種關系相互利益，做國產(chǎn)替換的工作非常艱難。對后來者而言，如同一道不可逾越的壁壘。好多科研院所的ADC芯片軍用很出彩，民用卻賣不出去？問題就在生態(tài)鏈上。軍用市場是一個封閉的小圈子產(chǎn)品追求性能、穩(wěn)定性和抗干擾，對功耗、噪聲等及價格并不敏感，國家隊ADC公司在這里能找到自己的位置。而在民用市場，性價比為王，對噪聲，功耗要求極高，技術升級快和供應鏈響應快，國家隊很難融入這樣的生態(tài)鏈。

第一類是國家骨干研究所（企業(yè)）

如：云*微、迅*微，北京**民芯，華*貝嶺、2*所（吉*微），南京5*所，航天61*所，安徽21*所，華*微等。從上世紀80年代末開始，國內(nèi)已有ADC的團隊出現(xiàn)，這個階段主要以項目研發(fā)為主。

應用主要面向軍工、航空航天、相陣控雷達設備等。經(jīng)過幾代人的努力今天也取得了不錯的成績，在一些應用上已經(jīng)可以看到有國產(chǎn)ADC的芯片出現(xiàn)。中電集團某研究所于：2011年研制出了2Gsps、8bit的ADC，2018年研制出了5Gsps、10bit；航天某所于：2013年研制出了3Gsps、8bit，2016年推出了1Gsps、12bit的ADC。問題在于功耗大，噪音大，良率低，量產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)鏈能力差，可用于軍工，國防科工等領域，但不能適用于工業(yè)通訊領域。

第二類是國內(nèi)高校大學教授及碩博士學生

國內(nèi)企業(yè)技術力量為主的創(chuàng)業(yè)團隊，如：北京芯*微、蘇州納*微、北京核*互聯(lián)、奇*士技術、北京昆*微、芯*半導體、杭州*盟等。在ADC研發(fā)方面也不斷有成就報道出來，比如中科院微電子所在2009年就研發(fā)出4Gsps、4bit的ADC產(chǎn)品，2012年研制出了8Gsps、4bit，2018年這個指標上升到了10Gsps、8bit，該產(chǎn)品在eBiCMOS工藝平臺實現(xiàn)。復旦大學正在聯(lián)合第三方企業(yè)完成一項4Gsps、12bit的國家研發(fā)計劃。從指標上看，這個離世界先進水平相差2代。以浙江大學為背景的杭州*盟公司，主要是以基礎的SD-ADC和SAR-ADC為主。

第三類是外企海歸團隊

深圳靈*微、蘇州思*浦、上海韜*半導體、上海*精微、南京*思微、上海*比半導體等。近年來出現(xiàn)的以海歸團隊，都能知名投資機構的青睞，得到幾千萬元的投資，其目標是實現(xiàn)高速（1G以上）高精度ADC芯片的自主化研發(fā)。在長三角也有幾家以ADC為方向的創(chuàng)業(yè)團隊，其發(fā)展路徑是針對市場壁壘不高的測量儀器等民品市場研發(fā)適銷對路的ADC產(chǎn)品。指標參數(shù)都在65-250Msps、12-16bit范圍，也有報道稱蘇州某公司研制出了10Gsps、8bit的ADC產(chǎn)品。

高校是人才最大的輸出口，目前國內(nèi)有培養(yǎng)微電子人才能力的學?；窘Y構是：10+17+2"

10：10代表著國內(nèi)目前有示范性微電子學院的高校：清華大學，北京大學，上海交通大學，復旦大學，浙江大學，東南大學，中國科學院大學，中國科技大學，西安電子科技大學，電子科技大學。這10所大學代表了目前內(nèi)地在微電子方面最為強悍的高校。

17：17代表著目前正在籌備建設示范性微電子學院的高校，大部分都是985高校，包括，華中科技大學，同濟大學，中山大學等，211的幾所大學如合肥工業(yè)大學，北京工大在微電子方面也展現(xiàn)著不俗的實力，今年深圳新貴南方科技大學也成功加入聯(lián)盟。

2：2代表著港澳的2所高校，香港科技大學和澳門大學。香港科技大學作為頂級工科名校，在集成電路設計方面有著世界公認的硬實力，師資力量也是無比強大，基本上都是早年畢業(yè)于美國的頂尖名校，堪稱大中華第一。

1、原子半導體是基于袁杰教授在港科大長期的芯片項目研發(fā)儲備和技術積累，從港科大分離出來的一家混合信號/模擬芯片設計高科技企業(yè)。公司成立于2020年9月，當前擁有香港和深圳兩支團隊。公司總部座落于香港科技園。公司團隊主要由名校畢業(yè)的博士組成。

2、原子半導體的芯片產(chǎn)品專注于高性能傳感器和通信的信號鏈。可以廣泛應用與手機，穿戴式設備，智能電器，消費電子，醫(yī)療電子，汽車電子，工業(yè)自動化，儀表，和通信設備。當前公司產(chǎn)品擁有眾多的合作伙伴和客戶。

3、創(chuàng)始人-袁杰：港科大混合信號傳感集成電路實驗室&國際領先的傳感芯片研究中心主任；港科大電子系副教授，清華本科微電子系，賓夕法尼亞微電子系博士，國際芯片設計領域?qū)＜?，發(fā)表70多篇論文，包括所有芯片/傳感器設計頂級期刊和會議，如JSSC,TCAS1,ISSCC,VLSI,CICC,ISCAS等.和TI,Intel，臺積電，華為，中興等企業(yè)，有10多年項目合作經(jīng)歷。

4、研發(fā)團隊

? 1名港中文博士，前Marvell高級模擬設計工程師

? 7名港科大博士，來自全球名牌高校的頂尖大學生

? 團隊發(fā)表30多篇期刊會議論文，包括所有芯片設計頂級期刊和會議，如JSSC,TCAS1,ISCAS等

5、產(chǎn)品優(yōu)勢：

相比國內(nèi)企業(yè)

? 芯片設計技術體現(xiàn)在：高性能、高集成、快速度、低噪聲，低功耗，低溫漂；

? 產(chǎn)品線覆蓋范圍更廣，增長潛力更大；

? 可以吸引香港/臺灣/海外高質(zhì)量的畢業(yè)生，

IC設計訓練水平比中國國內(nèi)更高。

相比國際企業(yè)

? 我們產(chǎn)品線和中國市場更加契合，對手產(chǎn)品線老化；

? 我們更貼近中國市場，對客戶的響應速度更快；

? 相比國際企業(yè)技術在同一層次，我們產(chǎn)品集成度更高；

? 產(chǎn)品價格有優(yōu)勢；

? 國產(chǎn)替代的浪潮。

6、當前原子半導體芯片產(chǎn)品主要針對兩個市場：模擬傳感器市場和數(shù)字傳感器市場。針對傳統(tǒng)模擬傳感器市場，我們推出高精度ADC芯片產(chǎn)品，能夠滿足10MSPS以下所有高精度的應用需求。針對新興的數(shù)字傳感器市場，我們推出自主開發(fā)的集成數(shù)字傳感器芯片產(chǎn)品。芯片產(chǎn)品性能達到國際領先水平。

7、產(chǎn)品介紹：

高精度 24bit Σ? ADC 產(chǎn)品線?

? AS1001：24bit, 高速（32KSPS)，Σ? ADC for sensors

? AS1002：24bit, 低速（1KSPS），Σ? ADC for sensors

高精度 16bit SAR ADC 產(chǎn)品線?

? AS2001：16bit, 10MSPS, SAR ADC, for data acquisition

? AS2002IP：12bit, 1MSPS, SAR ADC IP，for MCU

? AS2003IP：12bit, 3MSPS, SAR ADC IP，for MC

高速 ADC 產(chǎn)品線?

? AS3001: 14bit, 2.5GSPS, ADC，for 5G base station

數(shù)字溫度傳感器?

? ATA10001：紅外數(shù)字溫度傳感器，額溫槍，手機?

? ATA10002：接觸式數(shù)字溫度傳感器，智能手環(huán)

接近環(huán)境光傳感器?

? ATA20001：環(huán)境光/接近傳感器，手機?

TOF 傳感器

? ATA30001：TOF 圖像傳感器，手機

集成醫(yī)學傳感器?

? ATA40001：ECG/EEG 數(shù)字傳感器，智能醫(yī)學 patch

智能咪表集成傳感器?

? ATA50001：智能咪表集成傳感器，智能咪表

袁文章，原子半導體科技有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人，微信號：ywz13923483883。