追求極致以應(yīng)對高性能模擬芯片四大應(yīng)用需求

Maxim Integrated核心產(chǎn)品事業(yè)部執(zhí)行總監(jiān)David Andeen表示，芯片的創(chuàng)新并非只有提高集成度一條路可走，在模擬芯片領(lǐng)域，創(chuàng)新的領(lǐng)域特別多，無論是實(shí)現(xiàn)最高效率的電源轉(zhuǎn)換器，還是開發(fā)最高精度的電壓基準(zhǔn)，或者最高分辨率的AD/DA，模擬產(chǎn)品在參數(shù)上的每一分精進(jìn)，與提高集成度一樣需要付出巨大努力

提高集成度一直是半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的主流趨勢。從最開始的純數(shù)字芯片提高集成度，到系統(tǒng)芯片（SoC）概念提出以后，數(shù)字與模擬的混合電路可以集成到一起，在單芯片上實(shí)現(xiàn)更高集成度成為芯片行業(yè)的主要方向之一。

但這并不是唯一的方向，單一功能的模擬芯片仍然有很大的生存空間。市場研究機(jī)構(gòu)IC Insights的數(shù)據(jù)顯示，以出貨量計(jì)，模擬芯片占比過半，出貨量前五大的子類產(chǎn)品中，有四種屬于模擬產(chǎn)品。

最大金額與最多出貨量IC種類排名

資料來源：IC Insights

而且在過去30多年中，模擬類芯片占芯片總出貨量的比例一直在上升，1980年模擬類芯片占比僅為32%，1990年上升至39%，2000年已經(jīng)達(dá)到46%。

模擬芯片出貨量占比持續(xù)上升

資料來源：IC Insights

模擬芯片占比不斷上升，有數(shù)字類芯片由于集成度提升導(dǎo)致的產(chǎn)品種類減少的原因，但我們也應(yīng)看到，芯片總出貨量一直在上升，所以模擬芯片占比上升也代表著模擬類產(chǎn)品的種類與出貨量絕對值在不斷增加。Maxim Integrated核心產(chǎn)品事業(yè)部執(zhí)行總監(jiān)David Andeen就表示，芯片的創(chuàng)新并非只有提高集成度一條路可走，在模擬芯片領(lǐng)域，創(chuàng)新的領(lǐng)域特別多，無論是實(shí)現(xiàn)最高效率的電源轉(zhuǎn)換器，還是開發(fā)最高精度的電壓基準(zhǔn)，或者最高分辨率的AD/DA，模擬產(chǎn)品在參數(shù)上的每一分精進(jìn)，與提高集成度一樣需要付出巨大努力。

“Maxim創(chuàng)建核心產(chǎn)品事業(yè)部的宗旨，就是持續(xù)為用戶開發(fā)性能最高的單一功能芯片，即高性能模擬器件?！盌avid Andeen告訴探索科技（techsugar），核心產(chǎn)品事業(yè)部成立于4年半以前，在成立之初，Maxim公司劃給核心產(chǎn)品事業(yè)部600余類產(chǎn)品，如今已經(jīng)衍生出更多的產(chǎn)品種類，以滿足用戶對高性能模擬器件的需求。

高性能模擬器件四大應(yīng)用需求

David Andeen指出，用戶對模擬器件的需求，大致可以歸類為四種，即高效供電、精密測量、穩(wěn)定通信，以及可靠保護(hù)。

電源管理芯片用途最廣，幾乎所有電子系統(tǒng)都要用到電源管理芯片，在社會(huì)對環(huán)保要求越來越高的情況下，每一個(gè)電子產(chǎn)品的電源電路都成為系統(tǒng)降耗中的第一個(gè)要分析的模塊，電源芯片的效率對系統(tǒng)整體用電效率影響因子極高，無論是可穿戴類電池供電設(shè)備，還是數(shù)據(jù)中心等大功率設(shè)備組，Maxim等模擬廠商都有相應(yīng)的解決方案，來根據(jù)應(yīng)用場景實(shí)現(xiàn)最佳電源效率。

模擬芯片也是構(gòu)成精密測量電路的關(guān)鍵，要實(shí)現(xiàn)精密測量，并不只是模數(shù)轉(zhuǎn)換器與傳感器及信號(hào)調(diào)理電路的精度高就可以，工程師需要考慮使用壽命與外部環(huán)境，好的測量電路在不同應(yīng)用環(huán)境下都可以實(shí)現(xiàn)高精度測量，并具備很高的穩(wěn)定性，不需要頻繁校準(zhǔn)就可以長期進(jìn)行測量。

模擬器件同樣是通信連接的保障，優(yōu)質(zhì)模擬器件提高了通信的可靠性，在高可靠通信應(yīng)用中，設(shè)計(jì)目標(biāo)常常是在任何條件下，都能實(shí)現(xiàn)通信收發(fā)。

可靠保護(hù)是高精度模擬器件最重要的應(yīng)用之一，只有借助性能優(yōu)異的保護(hù)器件，電子設(shè)備才能確保在發(fā)生短路、斷路等意外狀況時(shí)，不會(huì)引發(fā)火災(zāi)等嚴(yán)重事件。

Maxim的三款極致性能模擬芯片

11月1日，David Andeen在Maxim北京辦公室發(fā)布了三款模擬產(chǎn)品，均代表著模擬芯片行業(yè)在相應(yīng)領(lǐng)域的最高水準(zhǔn)。

第一款是業(yè)界最低功耗的nanoPower監(jiān)控器MAX16155。MAX16155的工作電流典型值僅為400nA，是競爭方案所需供電電流的4%，該芯片可以在幾乎零功耗的狀態(tài)下提供可靠系統(tǒng)保護(hù)，主要應(yīng)用于微處理器的運(yùn)行狀況監(jiān)測。MAX16155通過監(jiān)測系統(tǒng)電路的欠壓故障，并利用看門狗定時(shí)器在故障狀態(tài)下使系統(tǒng)保持復(fù)位狀態(tài)，確保便攜式、低功耗設(shè)備在發(fā)生電源故障或軟件故障時(shí)安全工作。該芯片采用微型、6引腳SOT23封裝。

第二款是業(yè)內(nèi)唯一支持“無供電上電”的四通道電壓監(jiān)測器及復(fù)位芯片MAX16160?，F(xiàn)在市場上多通道電壓監(jiān)測器，都還需要額外配置供電電路，而MAX16160并不需要額外供電電路，在其監(jiān)測的四路通道中，只要有一路達(dá)到MAX16160的最低供電電壓1V，MAX16160就可以開始工作。這種設(shè)計(jì)，解決了工程師面臨的兩個(gè)問題。首先，四路被監(jiān)測通道中第一路達(dá)到1V以后，MAX16160就開始工作，避免了系統(tǒng)時(shí)序不確定的狀態(tài)；其次，由于額外供電時(shí)，工程師需要全面考慮上電順序，以確保系統(tǒng)能正常工作，而采用“無供電上電”方式的芯片，其自身上電時(shí)序與四通道中第一個(gè)上電達(dá)到1V的通道同步，所以可以簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度，減少開發(fā)任務(wù)量。MAX16160所有輸入電壓監(jiān)測精度為±1%，比競爭產(chǎn)品 (通常所有輸入的精度為±1.50%) 提高50%。器件采用6焊球WLP (1.408mm x 0.848mm) 封裝，比最接近的競爭產(chǎn)品減小85%。

第三款產(chǎn)品是精密電壓基準(zhǔn)MAX6078A，在超低功耗的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度測量，也是行業(yè)內(nèi)罕見的解決方案。電壓基準(zhǔn)設(shè)計(jì)總要面臨精度與功耗如何平衡的問題，通常只有在高功耗的情況下，才能實(shí)現(xiàn)高精度，如果要降低功耗，代價(jià)則是減小精度。MAX6078A卻跨國了兩難選擇，它具有±0.04%初始精度，精度比同類競品高20%，但MAX6078A的靜態(tài)電流僅為15μA，該解決方案使得電池供電和能量收集系統(tǒng)的精密測量成為可能。MAX6078A的工作電流僅為最接近的競爭產(chǎn)品的1/6.6，方案尺寸僅為1.458mm x 1.288mm，比競爭方案小58%。

極致性能確保高性能模擬芯片生存空間

模擬芯片種類多常帶給用戶煩惱，特別是初級工程師，不過Maxim這次帶來了基礎(chǔ)模擬工具包，把性能最極致的20款芯片放在一個(gè)工具包中，讓用戶便捷地試用。Maxim網(wǎng)站還提供DC-DC selector工具，幫助用戶最快完成電源芯片選型。

Maxim基礎(chǔ)模擬工具包

SoC確實(shí)能將一些模擬功能集成到單芯片上，但David Andeen認(rèn)為，更多的高性能模擬芯片仍將以獨(dú)立器件的模式生存下去。這主要是因?yàn)閮牲c(diǎn)，首先，高性能模擬芯片的制造工藝往往定制化，不易被集成到標(biāo)準(zhǔn)邏輯工藝中；其次，SoC設(shè)計(jì)通?？紤]的是系統(tǒng)性能最優(yōu)化，這時(shí)候并不一定局部最優(yōu)，然而在具體應(yīng)用中，當(dāng)用戶需要對某個(gè)局部參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，SoC提供的功能往往不能滿足需求，這就需要用獨(dú)立模擬器件來實(shí)現(xiàn)。

Databeans市場調(diào)研總監(jiān)Susie Inouye支持了David Andeen的看法，他說：“高性能基礎(chǔ)模擬器件是系統(tǒng)設(shè)計(jì)者成功的關(guān)鍵。Maxim最新的基礎(chǔ)模擬系列產(chǎn)品，能夠幫助終端領(lǐng)域的設(shè)計(jì)者節(jié)省寶貴的時(shí)間和精力，使其專注于自身的專業(yè)領(lǐng)域，而把復(fù)雜的模擬設(shè)計(jì)交給專業(yè)人員?！?