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為什么說我們必須重視模擬芯片
IC Insights預估，在電源管理、訊號轉換與汽車電子三大應用的帶動下，模擬芯片市場在2017~2022年的復合年增率(CAGR)將達到6.6%，優(yōu)于整體IC市場的5.1% 。2017年全球模擬芯片市場的規(guī)模為545億美元，預估到2022年時，市場規(guī)模將達到748億美元。
在2018年，汽車應用將是帶動模擬芯片市場成長的最大動力，預估市場規(guī)模將可成長15%。訊號轉換則主要應用在通訊與消費性電子產(chǎn)品，是目前模擬芯片最主要的應用領域，未來3~5年的成長速度均可望維持在10%以上。至于電源管理芯片市場部分，2018年的成長速度會稍微減緩，從2017年的12%降到8%。
為什么看好模擬芯片
在這樣一個對數(shù)字電路處理有利的世界中，模擬技術更多地用來處理對它們不利的過程。但這個現(xiàn)象可能正在改變。隨著汽車成為半導體消費大戶，未來可能會有好消息。 “通過TCAD，工藝設計公司可以了解它們對于PLLs和其他模擬部件的工作效果?！?Synopsys產(chǎn)品營銷副總裁Tom Ferry說:“隨著芯片進入汽車市場的模擬內(nèi)容越來越多，可靠性也越來越重要，因為它們的市場越來越大，所以我們會有更多的類型。 今天汽車設計的芯片比五年前要多。 這使得他們值得投資更多的錢，以便獲得更多的生意。我們需要平衡這個過程，以滿足集成部件的數(shù)字和模擬需求?！?
需要大量模擬芯片的芯片，包括傳感器、電源管理、集成MEMS和成像應用等組件，并不急于獲得數(shù)字支持的最新節(jié)點。許多這些組件中需要與高電壓相互作用，對噪聲非常敏感，并受益于標準邏輯過程中無法獲得的特殊器件類型和隔離技術。這導致了專門從事模擬能力的“超摩爾” 工藝節(jié)點的興起。這些技術是新的工藝風格，但應用于更大的特征尺寸(高達180nm!)，并且支持雙極晶體管、高壓DMOS器件(一些器件能夠處理超過100V!)，以及埋井和其他隔離策略，允許高精準模擬與嘈雜數(shù)字共存。 當模擬是設計的關鍵需求時，我們看到很多客戶選擇這些工藝。
已經(jīng)開發(fā)了設計技術來幫助模擬電路克服其中的一些問題。例子包括后期校準和模擬電路的數(shù)字輔助，以動態(tài)調整變化。 這些不是免費的。 數(shù)字補償?shù)囊粋€例子是流水線ADC。 這具有計算開銷和數(shù)字的延遲，意味著補償比純模擬實現(xiàn)更慢，并增加了總功耗。
在技術節(jié)點上也可能有妥協(xié)的余地。“對于混合信號設計來說，數(shù)字內(nèi)容龐大，但這不足以證明跳轉到finFET的合理性，我們看到大量針對65nm的設計是一個不錯的中間位置。 對于需要一些射頻功能的設計，例如針對IoT邊緣設備市場的設計，這一點尤其如此。
老化模型(Aging models)已經(jīng)基于數(shù)字電路開發(fā)，并且在生命周期中，對模擬/ RF可靠性的關注不多。對于必須保證產(chǎn)品壽命的汽車和醫(yī)療應用來說，這可能會成為一個更大的問題。許多模擬電路依賴于匹配，這意味著如果兩個組件老化程度和方式不相似，則會產(chǎn)生其他問題。這可能導致更頻繁的重新校準，也可能導致更復雜的設計。 如果器件無法重新連接到測試儀進行校準，也可能意味著芯片或系統(tǒng)需要額外的復雜性。
較小的幾何形狀具有更多的可變性?！坝捎谖覀兡軌蛞源罅康募毠?jié)來模擬制造工藝，所以我們可以在制造工藝流程中注入可變性”，Borges說:“隨著規(guī)模的不斷擴大，這一趨勢正變得越來越重要。通常，對于與數(shù)字相關的模擬應用，如設備匹配來說，這些效果變得更為重要。需要精心設計的過程來實現(xiàn)著一些功能?！?
必須注意，不需要對這些模型產(chǎn)生太多的悲觀情緒。“重要的是保持相關變異的來源，因為實際上，一些變異性來源可能在某種程度上互相抵消?！?
業(yè)界長期以來對數(shù)字化的關注已經(jīng)導致模擬技術被盡可能地擠出圈子，但模擬總是必須的。今天，當模擬內(nèi)容很重要是，對于這個問題的答案是，留在較大的節(jié)點上，但是代工廠的額外努力可能產(chǎn)生一些更好的折中方案，允許數(shù)字和模擬可以集成而不會有不公平的偏見。汽車可能是推動這一趨勢的行業(yè)。
2017-01-15 來源：半導體行業(yè)觀察
