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传感器

立足高性能模拟器件,关注现实世界的信号处理

  2003年11月01日  

过去的四年对美国模拟器件公司(ADI)来说是非常难忘的,期间既有一年内营业收入增长80%净增10亿美元的惊喜,又有短短几个月销售额下滑50%的痛苦经历。但无论形势怎么变化,都似乎没有改变ADI的经营策略。“我们只关注一件事,就是信号的处理。”该公司总裁兼首席执行官Jerald G. Fishman在最近一次访问中国行程中接受本刊独家采访时如是说道,对此他进一步解释道:“我们强调的是真正的‘现实世界’中的信号处理,因此所有技术开发都是围绕这个中心的,无论是模拟产品还是DSP。”正是靠着紧紧抓住核心技术的战略,使得ADI得以尽快摆脱经济低迷的影响,实现盈利并依然立足于世界一流半导体供应商的行列。

ADI上世纪60年代以模拟产品起家,早期产品主要针对温度、运动、压力等变量的转换,广泛用于科学仪器、自动测试设备等领域。然而随着上世纪90年代以计算机及数码产品为代表的数字技术迅猛上升,数字电子技术开始越来越受到人们的普遍关注,但ADI并没有转移重点,在投入力量进行相关数字产品开发的同时,仍然不断推出各种高速度与高精度转换器、放大器等器件,继续在模拟领域保持着领先地位。

Fishman认为:“如果回到十或十五年前,计算机里除了微处理器、存储器可以说就没有什么东西了,而现在计算机已经成为一个大的信号处理技术的融合,几乎每台计算机都有声音处理、联网通信等功能,在内部还有电源管理、风扇控制等特性,这些内容实质上都是模拟的,在美国市场这部分正变得越来越重要。”正因为此,模拟产品的市场容量正在逐渐扩大,2002年模拟器件占到整个IC市场的15%,而十年前只有8%,预计五年后这个数字将达到20%。去年ADI的销售额里80%来自于各种高性能模拟器件,包括各种转换器、放大器、电源管理、RF IC以及光学器件等,其中的转换器和放大器产品分别占到全球市场40%的份额。

通信将是主要推动应用

从世界范围来看,ADI产品最大的市场是在工业领域,如自动化、医用设备、汽车业等,这部分占总销售额的40%,然后是通信领域。不过在亚太地区则有很大不同,顺序变为通信、消费电子和计算机。Fishman表示:“对于亚太地区尤其是中国市场,我认为通信将是未来的主要推动应用,包括宽带数据传输、无线移动通信等。此外像消费类电子产品,十年前这对我们还只是很小一部分,人们总认为消费类产品对性能的要求很低,但现在有了很大改变,数字革命使消费电子发生了巨大的变化。消费类产品在开发上也需要大量的投入,而且对高性能产品的需求也越来越高。”

ADI进入DSP市场较晚,而且一直给人的印象产品主要用于马达控制,不过现在应用有了很大扩展,特别是在通信领域。过去两年ADI投入大量精力在数字信号处理器的开发上,发布了一系列高性能处理器及完整解决方案,为客户迅速开发产品提供了新的选择。

如ADI最近推出的针对手机、PDA等便携式电池驱动应用的新一代Blackfin嵌入式处理器系列,其性能是传统DSP和嵌入式处理器的两倍,而功耗仅为一半。它兼具DSP性能和MCU功能,支持嵌入式操作系统如Linux、ThreadX和Nucleus,内部视频优化功能能够实现完全可编程D1/VGA实时视频和多通道音频处理,避免了专门硬件或异构双内核解决方案的复杂性或不灵活性。与此同时,ADI还推出基于Blackfin处理器的设计平台,这是业界首款EDGE蜂窝手机设计平台,符合EDGE标准的Blackfin SoftFonea芯片组可实现语音编解码、射频信号平衡算法和多媒体处理,完全支持四频带和12级EGPRS工作,外围接口包括通用串行总线(USB)、红外(IR)接口、安全数字(SD)接口、多媒体卡以及用于彩色显示器、单色显示器和摄像机的串行与并行端口。据介绍,目前英国剑桥TTPCom公司已经开发了与ADI公司芯片组完全配套的EGPRS协议栈软件,现正接受电信公司的测试,这套软件支持12级完全多时隙,构造了一个可靠的GPRS解决方案,并与TTPCom的应用程序套件相兼容。Fishman介绍说:“除了通用型数字信号处理器Blackfin外,我们还推出适用于基站的TigerSHARC处理器,这样我们就有一整套方案提供给无线通信业界。”

向高速度高精度低功耗方向发展

在经历了2001年的低迷之后,ADI现已走出谷底,并连续六个季度录得销售额增长纪录。Fishman对此表示了谨慎的乐观,他说:“我相信整个行业已经开始复苏,而且从客户方面的反馈来看2004年将是一个很好的年头,不过什么时候才能完全恢复到最高点还很难说,没有人能够准确预测。”

谈到ADI未来的研发策略时,Fishman表示仍将在高性能模拟器件和信号处理产品上加大投入,他认为对于现实中“真正的”信号的处理,速度和功耗将是主要驱动力,信号处理相关产品将从目前占整个半导体市场的10%上升到2007年的20~25%。

今后模数转换器的发展趋势将是结构不断简化,减少高速比较器、宽带运放、精密电阻,由全并行方式发展到两步法、多步法,再发展到将信号预处理的折叠、内插法,另外会尽可能多采用成熟的数字电路如新发展的Σ△结构。同时转换速度将有很大提高,如ADI最近推出的16位逐次逼近型模数转换器AD7686采样速率达到550kSPS。目前逐次逼近法模数转换器占有大部分ADC市场,适用于要求模数转换非常精确的应用,如便携式医用设备、制造加工控制系统和数据采集系统等。

此外在高转换速度下分辨率也将提高,如采用过采样Σ△模数转换形式、流水线型转换方式以及折叠插值型转换方式提高转换器的分辨率,过采样Σ△模数转换方式精度可达24位以上。便携式应用越来越多也推动器件向低功耗方向发展,ADI专门针对便携式产品发布的低功耗高精度24位ΣΔ模数转换器功耗电流仅为65μA,功耗比同类产品低25%,而分辨率提高了6倍,非常适合用于各种便携式测试设备、传感器、温度与压力测量和电子秤等场合。

注重研发与创新

作为业界知名的半导体公司,如何才能持续保持竞争优势,以及尽快摆脱经济低迷造成的影响呢?对此Fishman介绍说:“我们始终在研发上保持较高的投入,比如去年我们拿出总营业收入的23%用于新产品开发。我们相信要保证竞争优势,即使在经济不景气的时候也要保持在研发上投资的持续性,因为我们可以看到,很多公司在经济好转时的表现,很大程度上取决于它在经济不景气时候所采取的策略。所以在去年非常困难的情况下,我们也没有削减研发费用,相反还比前一年增加了17%,正是因为过去的这些投资我们才能在今年推出一些列创新产品,只有这样才能帮助客户继续生产出低成本高性能产品,而我们也从中取得成功,这是我们的一贯策略。”

尽管对于某些高端产品来说,中国目前的市场还比较小,但Fishman认为这并不妨碍中国工程师对高性能器件的接受程度。他表示:“我经常来中国,这里的市场与其它地方不同,工程师都非常聪明。而且有些产品市场小只是目前的情况,我们不仅是为今天的市场开发产品,而且还为未来两三年的市场进行开发,现在有些客户可能很小,但我们眼光必须放长远,否则到时候再投资就晚了。中国目前市场的开发有点类似于多年前的美国市场,我们看好的一些客户其中有的后来变得很大。”

ADI目前在中国大陆的上海和深圳设有办事处,另外在北京建有一个设计中心,北京的设计中心主要进行通用器件产品的设计。Fishman介绍道:“这里的人的能力给人印象非常深刻,我们让他们参与从头到尾整个产品的设计,而不只是做其中某个部分。虽然在设计中心成立早期会从美国总部派过来一些工程师,不过我们正努力让本地工程师成长起来,今后我们在中国的设计人员不仅针对本地市场,而且还要面对其它国家和地区的客户设计产品。”

随着中国加入世界贸易组织,中国的企业也越来越多地参与到国际竞争当中,Fishman对此也有他的建议,他认为:“中国的公司应该把重点放到低成本技术上,另外注重创新是很重要的。比如像我们的高技术产品投入了很多进行开发,但总有一天别人经过努力也会学到,因此就要有新的产品不断推出来,只有这样才能在市场上站稳脚跟。”

作者:张毓波,李明骏


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