電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/劉靜）ADC是信號鏈中規(guī)模最大且技術難度最高的芯片之一，在我國半導體發(fā)展初期少有廠商入手研發(fā)這類芯片。而且在上世紀90年代，國外廠商便早早通過《瓦森納協(xié)定》限制精度超過8位且速度超過10Msps的高端ADC出口到中國。

ADC也稱為模數(shù)轉換器，主要功能是將自然界的溫度、壓力、聲音、圖像等模擬信號轉換成MCU、CPU或DSP可識別處理的數(shù)字信號。做好一顆ADC芯片，最關鍵的難度在于如何平衡采樣速率和轉換精度這兩大此消彼長的參數(shù)。由此ADC芯片也主要分為高速高精度、低速高精度、高速低精度以及低速低精度四種類型。

ADC的應用范圍非常廣，用量比較大的是軍工、通信、汽車、工業(yè)等領域。現(xiàn)在通信領域的ADC需求增長主要來自5G基站建設，而汽車領域則主要來自激光雷達、電池AFE等，這兩大主要應用市場近年都在快速增長，未來發(fā)展前景廣闊。根據(jù)Statista的數(shù)據(jù)，2022年全球ADC芯片市場規(guī)模約為29.3億美元，中國約占35%-40%左右，市場規(guī)模約在73億元到84億元之間。5年后國內(nèi)ADC芯片市場預計突破百億規(guī)模。


ADI一年推出十幾款ADC新品，TI持續(xù)突破精度、速度極限

ADC技術含量較高，市場競爭相對激烈。目前全球ADC市場主要被以美國公司TI、ADI為首的幾家國外大廠所壟斷，它們產(chǎn)品價格通常較高，供貨周期較長。國內(nèi)中高端衡器早期使用的ADC芯片都是主要向ADI、TI采購。國內(nèi)ADC芯片市場，ADI和TI兩家的產(chǎn)品吃掉約95%的份額，其中ADI一家就搶走56%的市場份額。

ADI最早在1978年推出了第一款利用Bipolar工藝實現(xiàn)的完整ADC芯片，這標志著ADI開始正式進入ADC芯片領域。據(jù)了解，當時這款產(chǎn)品主要是面向視頻處理應用，采用了高速并行比較型結構設計。進入二十世紀90年代后，無線通信設施逐漸普及，ADI順應這一趨勢，推出了多款適用于無線通信領域的ADC芯片。之后，ADI的ADC芯片又拓展了汽車電子、測量測試設備以及工業(yè)自動化等多個領域。在行業(yè)內(nèi)，ADI出貨規(guī)模較大的代表性產(chǎn)品有AD12401、AD7760、ADS5400和ADS1281等，這些ADC產(chǎn)品在轉換速度、轉換精度、信噪比、低功耗等關鍵指標上都達到了行業(yè)領先水平。

ADI官網(wǎng)顯示，其在過去的2023一整年，新推出了13款ADC模數(shù)轉換器新品，包括8通道、4通道、集成PGA的24位ADC芯片ADFS7124-8、ADFS7124-4；16位/14位/12位的SAR ADC芯片AD7386-4、AD7388-4；偽差分輸入、四通道、4MSPS同步采樣的16位、14位SAR ADC芯片AD7383-4、AD7384-4等。從應用領域方面，ADI的這些ADC新品主要應用在測量、工業(yè)、儀器儀表、衛(wèi)星、航空、雷達、電機控制等領域，新品在功耗、性能和功能等方面都有新突破和創(chuàng)新。

而TI的ADC芯片產(chǎn)品主打工業(yè)、汽車、醫(yī)療和通信應用市場。官網(wǎng)顯示，目前TI的ADC產(chǎn)品采樣速率最高為10.4Gsps（每秒104億次采樣）、分辨率最高32位。TI的代表性產(chǎn)品有ADS5400、ADS1281等。其中ADS1281是一款高精度ADC芯片，采用EA結構設計，具有高達31位的轉換精度和4Ksps的采樣速率，同時還具有優(yōu)異的噪聲和線性度性能，非常適用于精密測量和測試設備領域。


國產(chǎn)ADC芯片廠商奮起直追，2023年多家在汽車領域迎來新進展

國內(nèi)ADC芯片玩家主要是科研院所和上市公司。其中科研院所主要有中電24所、中電55所、中電58所、中科院微電子所、吉芯科技等。科研院所主要是為研究軍工、航空領域的高精度高速ADC芯片服務，它們也是在瓦森納協(xié)定禁運后研發(fā)高端ADC芯片的先驅。

而上市公司中，研發(fā)ADC芯片的企業(yè)主要有矽力杰、圣邦股份、納芯微、思瑞浦、芯海科技、晶華微、上海貝嶺、杰華特、臻鐳科技、智明達、振芯科技、成都華微等。還有一些初創(chuàng)的ADC芯片企業(yè)，比如智芯微、谷泰微、昆騰微、潤石科技、領慧立芯、聚洵半導體、芯佰微、啟英芯等。

ADC芯片市場上存在國內(nèi)大部分企業(yè)偏向高速ADC芯片研發(fā)的問題。這或許跟消費電子等低端領域，對高速ADC芯片的需求較大、且研發(fā)難度較低有關。由于高精度ADC技術含量較高，國內(nèi)從事該領域設計的企業(yè)較少，主要有芯海科技、上海貝嶺等。

芯海科技

2007年，芯海科技在國內(nèi)率先推出精度高達24位、有效位數(shù)21位的ADC芯片CS1242。2008年芯海科技便開始推出高精度ADC和MCU的SOC芯片CSU1200，創(chuàng)新性地把ADC和MCU集成在一起。在體重秤、體脂秤、溫度計等應用領域，芯海科技的ADC產(chǎn)品大獲成功。

2011年，芯海科技推出了24位高精度ADC芯片CS1232，在有效位數(shù)上芯海進一步提高至23.5位。2020年以來，芯海科技利用現(xiàn)有的內(nèi)置高精度基準源的高精度ADC芯片和MCU芯片，短時間內(nèi)又完成了包括紅外額溫槍的硬件、軟件和算法的開發(fā)工作。

芯海科技官網(wǎng)顯示，目前高精度ADC約有15個料號，最高轉換精度為24位。2023年芯海科技重磅發(fā)布了一顆基于車規(guī)的SAR ADC新品CS1795X以及一顆面向工業(yè)、醫(yī)療和通信應用的16位SAR ADC芯片。

據(jù)了解，芯海科技新一代車規(guī)級高速高精度SAR ADC已經(jīng)在2023年進入內(nèi)部測試階段，并導入了頭部客戶進行產(chǎn)品驗證。車規(guī)級的高精度Sigma-Delta ADC芯片也已經(jīng)流片。中報顯示，2023年芯海科技也投入上千萬開發(fā)工業(yè)PLC、電力自動化、醫(yī)療等場景的高精度ADC產(chǎn)品。

上海貝嶺

上海貝嶺的信號鏈芯片業(yè)務主要以高速高精度ADC/DAC產(chǎn)品為主，其該業(yè)務收入規(guī)模比芯海科技要高，2022年創(chuàng)造7.65億元銷售收入。上海貝嶺的高速高精度ADC大多用于高端工業(yè)、醫(yī)療整機領域。2019年，上海貝嶺的ADC產(chǎn)品進入工業(yè)和醫(yī)療設備用的模擬前端產(chǎn)品領域，第一代和第二代ADC產(chǎn)品在北斗導航、信號接收、醫(yī)療成像等領域實現(xiàn)小批量銷售。目前，上海貝嶺正進行第三代ADC產(chǎn)品研發(fā)。

上海貝嶺高精度ADC產(chǎn)品在電力繼保行業(yè)占據(jù)國產(chǎn)品牌第一的市場份額。上海貝嶺表示，公司2023年高速ADC/DAC、高精度ADC/DAC新產(chǎn)品研發(fā)項目進展順利。官網(wǎng)顯示，截至目前上海貝嶺高精度ADC有9個料號，最高精度達18位；高速ADC產(chǎn)品有15個料號，采樣速率最快可達每秒125M。2023年上海貝嶺推出一款16通道16位、1MS/s的ADC新品BL1088，具有88dBFS的高信噪比，以及低至-100dB的THD。

圣邦股份

圣邦股份在ADC芯片領域的發(fā)展歷程可以追溯到公司成立之初，產(chǎn)品主打汽車、便攜式設備、流程控制、電池監(jiān)測系統(tǒng)和溫度測量等應用市場。圣邦股份在ADC芯片技術方面持續(xù)進行創(chuàng)新。例如，圣邦2023年新推出的16位低功耗車規(guī)ADC新品 SGM58031Q，創(chuàng)新采用Δ-Σ架構設計，集成片上參考和振蕩器，具有高精度和低功耗優(yōu)勢。而且這款產(chǎn)品已率先通過了AEC-Q100認證，顯示出了圣邦股份ADC產(chǎn)品在汽車領域的深厚實力。

另外，圣邦股份還注重與其他領域的交叉融合，以提供更完整的解決方案。例如，圣邦股份將ADC芯片與MCU進行集成，推出了具有信號感知及處理能力的一站式解決方案，進一步拓展了ADC芯片的應用范圍。芯海科技也主張將ADC和MCU集成到一起，這樣可以縮小系統(tǒng)體積、降低功耗、提高數(shù)據(jù)處理速度。目前，圣邦股份在售的ADC產(chǎn)品共14個，采樣速率最高200Ksps，精度最高16位。

思瑞浦

思瑞浦是國內(nèi)率先設計出通用性轉換器產(chǎn)品并進行商業(yè)化的企業(yè)之一。它已成功研發(fā)了流水線型ADC、逐次逼近型ADC、Sigma-Delta ADC等。思瑞浦將Sigma-Delta ADC技術運用于混合信號芯片，為5G基站的能耗監(jiān)控與調節(jié)提供了實時數(shù)據(jù)，并成功進入中國通信設備龍頭企業(yè)的供應鏈，突破了國外廠商的壟斷。就國內(nèi)水平而言，思瑞浦的ADC芯片是具有較高的技術水平和市場競爭力的。

在汽車電子領域，思瑞浦2023年也已經(jīng)推出了TPC5120Q等產(chǎn)品。這款產(chǎn)品符合AEC-Q100 Grade 1工況要求的汽車級16通道12位SAR ADC，可應用于汽車BMS電池包的總電壓和總電流檢測、溫度與濕度及其他傳感器信號采集、供電電壓監(jiān)控等場景。思瑞浦官網(wǎng)顯示，目前其有10款型號的高精度ADC產(chǎn)品，最高精度24位；一款高速ADC產(chǎn)品，采樣速率為50Msps。

小結：

ADC芯片的設計難度確實大，但在梳理當中發(fā)現(xiàn)在國內(nèi)，不管是上市公司，還是初創(chuàng)公司，加入研發(fā)這一高端芯片的參與者每年都有明顯的增加。而且它們的產(chǎn)品都在持續(xù)迭代，不斷向更高精度、更高速度、更低功耗方向靠近。在汽車應用領域，2023年圣邦股份、思瑞浦都推出了符合AEC-Q100認證的ADC新品，芯海科技的車規(guī)ADC芯片也已進入測試階段。高端ADC芯片，我國廠商已從“不能做”跨上“成功研發(fā)”的新臺階。