数字化设计趋势将增强对模拟器件的需求

在今天的高科技工业领域,数字化设计趋势事实上正在推动对模拟器件的需求。随着新一代消费电子产品中半导体(模拟和数字)份量的增加,模拟器件市场的年均复合增长率已经达到了12%左右,并将继续在未来的5-10年内保持增长态势。

这可能听起来有点矛盾,但完全合乎逻辑。为了提供新产品更好的可移植性、快速上市周期以及更好的人机交互接口,设计工程师越来越多地采用数字设计技术来取代以往的模拟设计技术,这一技术趋势正在为模拟器件市场的发展提供动力。美信集成产品公司执行董事Ali Foughi指出:“对任何一个应用来说,每次采用价值1美元的数字电路,系统通常也会产生对支持性模拟电路的需求,而且其价值往往达到1.4美元之多。”模拟电路通常用于管理电源、调理模拟信号、设备互联以及建立与不断增长的各种媒体的接口。

“未来几年中国市场对模拟器件需求量最大的应用将是手机、带家庭联网能力的数字多媒体播放机(DTV、机顶盒、MP3等)以及汽车电子。”Ali Foughi表示。

例如,在新的市场渗透和手机换代业务的推动下,未来3至4年的中国手机市场有希望继续保持15-20%的年平均复合增长率。在彩色显示(如TFT-LCD和OLED)、数字成像以及多媒体技术领域的进步已经使得手机从一个简单的通话装置变成了多功能的便携设备。

Ali Foughi:未来几年
中国对模拟器件需求量最
大的应用将是手机、多媒体播放
机以及汽车电子。

典型的新一代手机将具有彩屏显示、语音拨号、收音机、MP3播放、数字照相、彩信收发、双模/多模收发、WLAN连接、蓝牙和红外连接、实时电视接收等功能。而这些先进功能必然产生对下列支持性模拟器件的需求,如电源IC、显示驱动器、模拟开关、模拟多路复用器、串行接口驱动器、SiGe无线IC、电压参考、滤波器、运算放大器、PLL、比较器、ADC/DAC等。

作为领先的模拟器件供应商,美信提供一系列高性能模拟器件满足各种应用需求。例如,针对手机应用,美信提供许多射频IC、高速模拟前端和电源管理器件。MAX2363、MAX2393和MAX19700为TD-SCDMA手机提供完整的射频和模拟前端解决方案；电源管理器件MAX1502在一个很小的单芯片封装里集成了低压差线性调节器(LDO)、电池充电器、降压型DC/DC转换器；MAX1583白色LED升压型转换器能够以恒定电流驱动最多5个白色LED,为手机提供照相机闪光灯驱动；立体声音频DAC MAX9850集成了DirectDrive耳机放大器,允许放大器输出直接驱动耳机,不需要大容量隔直电容,能够满足手机产品对有限电路板空间和性能的要求。

在手机基站应用方面,高线性度下变频混频器MAX9996可为1700MHz至2200MHz频段的UMTS/WCDMA、DCS和PCS基站接收应用提供8.3dB增益、+26.5dBm输入三阶节点(IIP3)和9.7dB噪声系数(NF)。该混频器具有1900MHz至2400MHz 本地振荡(LO)频率范围,非常适合高端LO注入接收器结构。MAX9994则支持低端LO注入,并与MAX9996引脚、功能兼容。

此外,除具有优异的线性度和噪声性能外,MAX9996还具有元件高度集成特性。该器件包括一个双平衡无源混频器核、一个IF放大器、一个双输入LO选择开关以及一个LO缓冲,片内集成平衡转换器使器件能够接收单端RF和LO输入。

在消费电子领域,数字技术也刺激了数字电视、HDTV、IP机顶盒、数码相机以及便携式音频与视频等领域的增长。Ali Foughi表示:“随着平板显示器价格的下降以及LCD的尺寸超过42英寸,HDTV和数字电视将在2005年以后进入主流市场。数字电视的付运量有望在今年增长40%,并在未来几年继续保持这样的增长速度。”

机顶盒正在向具有DVR功能和多调谐器的架构发展,以提供真正的节目收看和录制体验。HDTV除了需要兼容多种接口,比如模拟分量I/O、复合视频I/O以及HDMI/DVI数字接口,还需要通过WiFi(802.11x)、UWB和蓝牙增加无线联网功能。数码相机的分辨率越来越高,500万像素已成为市场主流。这些都需要更多的高性能模拟器件,如高精度的数据转换器前端、专用高速接口器件以及集成的RF收发器等。

“超宽带(UWB)和最新802.11标准有望在下一代数字电视、机顶盒和游戏控制台上得到应用。”Ali Foughi认为,“这些技术相互补充,具有足够快的传输速度(大于100Mbps),可在家庭中传输视频和数据。"

下一代WLAN标准802.11n基于多入多出(MIMO)技术,在发送端和接收端均采用多个天线以提高数据流传输速度。采用同轴电缆、双绞线和电力线有线网络技术的家庭网络将在下个十年获得空前发展,有线和无线技术将互为补充,共同开创“无线家庭”新纪元。

随着消费者采纳这些技术,针对无线家庭联网市场的半导体需求量将以两位数的速度增长。美信现已开发出两款802.11a、802.11a/g RF收发器,它们均采用该公司专有的高性能SiGe BiCMOS制造工艺。下一代WLAN设备将支持Pre-802.11n MIMO和智能天线无线通信系统。这些收发器将RF开关与基带处理器I/O之间的所有RF收发功能集成在一起,省去了外部SAW滤波器,从而大大降低了BOM成本和系统尺寸。

汽车电子是模拟和混合信号器件的另外一个热点应用,尽管它的市场规模不如手机和消费电子,但汽车电子市场在未来五年仍将以10%-11%的速度增长,而与此同时,汽车的增长速度只有2%-3%。Ali Foughi指出:“汽车安全、政府规定和消费者需求将稳定地增加用于小型汽车的模拟器件。带有适当的模拟/感应接口的智能微控制器有望成为下一代汽车中的关键元件。”

汽车安全和政府规定已要求大部分车身上应具有诸如轮胎气压监视系统(TPMS)和先进多气囊技术的标准性能。最近,消费者要求越来越多的可选性能,比如车载导航、XM 无线电通讯、DVD/MP3播放器、集成蓝牙技术的车载手机等等。这些都促使了汽车模拟器件的良好发展势头。

例如:单芯片、全球定位系统(GPS)射频前端器件MAX2745是美信针对通用导航和跟踪系统推出的一款器件。它具有很高的集成度,无需高成本的SAW和庞大的分立IF滤波器,从而能降低物料成本,缩小电路板面积,很适合车载定位导航应用。美信目前具有150种以上的汽车温度级产品。

总而言之,美信的模拟和混合电路产品线非常广,有26个产品系列,包括高精度/高速度数据转换器、SiGe无线IC、电压参考、显示驱动器、27GHz光纤IC、温度传感器、RTC、微处理器监控器、电源IC、滤波器等。产品类型超过4000种,广泛用于个人电脑与外设、过程控制、仪表、测试设备、手持装置、无线、光纤通信以及视频成像及显示,几乎覆盖所有应用领域。Ali Foughi表示,美信不会停产或放弃客户还有需求的任何产品,这是美信一贯的‘不停产政策’。

此外,美信还在继续大力加强新产品的开发,不管是通用线性构造块(如运放、比较器和通用数据转换器)还是专用芯片(ASP)。例如,美信有专门针对手机市场的RF和模拟前端芯片组,也有专门针对WLAN、蜂窝基站、超声、ATE和音视频设备市场的芯片组。这些芯片组将满足终端用户对更佳性能、更低功耗和更小体积的需求。

中国的半导体市场需求在2004年为455亿美元,它有望在2007年达到885亿美元。预计中国半导体市场将在2004年至2007年之间以25%的年增长速度发展。这对于像美信集成产品公司这样具有广阔的模拟/混合信号产品线、不断创新的半导体厂商来说,是个不容错过的好机会。

注:本文主要受访人是美信集成产品公司执行董事Ali Foughi。

作者:张郴莉,陈路