世界模拟器件稳健发展

　　我们生活在真实的模拟世界，凡眼所见、耳所闻、手所及的事物，无一不是模拟的；自然界的音、光、温度、压力等自然现象，也无一不是模拟的。今天，当我们要将这些信息保存、传输或处理的时候，为了达到简便和完美，把它们转换成数字的方式，变成了无意义的电子信号或记录轨迹。但是，当这些电子信号最终实用时，又不得不把它们通过各种处理转换和输出，不管是声音、音像或文字，重新变成为亲切有意义的模拟信号。

　　这转过去、变回来的过程中，两端所使用的电子器件，便是模拟器件（analog device,也常用analog或linear IC）。

　　模拟器件一般分为标准模拟（线性）器件（standard linear device）和混合信号（mixed signal device）两大类，后者也称模拟专用标准产品（analog ASSP）的。

　　标准模拟器件又分为4种

　　（1）放大器（amplifier）＿＿是一种模拟信号处理器件（集成电路），提供电压放大、电流放大或阻抗匹配。具体产品有驱动扬声器的音频功率放大器，驱动马达的功率放大器，驱动显示器的显示器驱动器/放大器以及放大传感器信号的运算放大器等，还有移动电话和无线局域网、全球定位系统等使用的射频（RF）放大器。RF放大器已有采用GeSi BiCMOS先进工艺的，并开发出了收发信号转换用的开关放大器。一般比较器（comparater）也常归入此类。

　　（2）数据转换器（data converter）____在模拟信号和数字字之间进行转换，对DSP或任何模拟信号数字域处理具有重大意义。一般包括模数转换器（A/D converter）和数模转换器（D/A converter）。它们正不断向着低电压和高速化发展。闪存、多工转换器和内置可编程增益放大器的高分辨率模数转换器正走向集成化。

　　（3）电源电路（power IC），也有称稳压器（voltage regulator）甚至电源管理器件（power management IC）的＿＿它对具有不同输入电压和负载的电子元部件提供稳定的电压。产品包括稳压器和基准电压电路等，除了向多电源化、系统电源化和具有电源管理的智能电源化发展外，电源电路本身也正走向小型化和低功耗化。

　　（4）接口电路（interface circuit）＿＿连接数字器件和外围设备，主要是各类驱动器，有线路驱动器以及外设、显示器和设备驱动器等，也用于低压差分信号传输（LVDS）、通用串行总线（USB）和IEEE　1394等接口。

　　混合信号器件则是以应用区分的，包括：①消费用电路，②计算机及外设，③通信，④汽车，⑤工业等。

　　据iSuppli市场调研公司统计，2002年世界集成电路市场上各类产品所占份额如下图所示：

图1　世界集成电路市场各产品比重

数字电路

模拟器件

标准模拟器件

放大器

数据转换器

电源电路

接口电路

混合信号电路

80%　20%　6%　22%　16%　41%　21%　14%

市场

　　模拟器件市场最大的特点是随着整个半导体市场同步发展，据iSuppli市场调研公司报道，30年来模拟器件一直保持着20%的市场份额。近年出现的新需求，尤其是电源管理电路的发展，使模拟器件在半导体业中依然保持着主流的地位。此外，按照WSTS的统计数据，从上世纪90年代10多年以来，模拟器件所占半导体的份额已稍降到15%左右。从表1可以推算出，1991~2004年世界半导体市场的年均增长率为11%，同期模拟器件的年均增长率为10.5%，基本保持同步。但这期间

表1　世界模拟电路市场的发展

　　　　（单位：亿美元）

资料：WSTS

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　　世界半导体业曾两遇挫折，1995~96年下降9%，2000~01年更大幅滑落32%，同年模拟器件虽也跟着下跌了24%（低了8个百分点），而在1995~96年间更未跌反升，略升2.4%。可见，模拟器件的发展，比整个半导体业平稳健康。

　　展望未来，据Databeans预测，2003~09年间世界模拟器市场将以每年增长12%的速度发展，届时将达550亿美元（图2）。同时，据Semico Research公司预测，同期世界半导体市场将从1664亿美元增长到3240亿美元，年均增长率11.7%，略低于模拟器件市场（表2），依然基本保持同步。世界模拟器件市

表2　世界半导体市场的发展

图2　世界模拟器件市场

　　场若与单项数字芯片微处理器相比，则将自2004年起超过后者，并将逐渐拉大差距（图3）

图3　模拟器件将超越微处理器

资料：104.11

　　据报道，世界标准模拟器件大约占整个模拟器件市场的30%，其各类产品的销售值及其发展如表3所示。5类产品中，电源用电路不仅所居比重最大（2003年占40%），今后几年发展也最快，2004~09年间的年均增长率达15%，届时将是唯一超过百亿美元的产品。预计2009年销售值108亿美元，占模拟器件销售总额的48%，已提高了近8个百分点，几占一半。同期其余各项产品除数据转换器的地位微有提升外（从19%稍增到20%），其余各产品都分别有所下降。

表3　世界标准模拟器件市场　（单位：亿美元）

厂商和应用

　　尽管模拟器件并不要求像大多数字电路那样的现代化圆片加工工艺，但产品却特别需要多种取向和加工技巧。同时，模拟器件寿命同期较长，且多数产品市场较小，要求多品种生产。

　　模拟器件生产比较集中，据Databean市场调研公司统计，2003~04年间世界10大公司都取得优良业绩，多数公司增长率超过20%，个别甚至超过了50%。两年内TI公司都荣居榜首，其次是ST公司，也只有这2家公司的市场占有率超过10%，合计共占27%，接近三分之一（表4）。其余8家公司的占有率都不到10%，10大公司的合计占有率占全体市场的67%。

表4　世界10大模拟器件公司

（单位：亿美元）

　　TI公司模拟器件生产涵盖所有产品，采取多元化发展战略，无论在标准模拟器件和混合信号电路市场上公司都占有重要地位，接口电路几占市场半壁江山，放大器和电源电路也占有相当比重。ST公司的优势在混合信号电路，尤其在汽车、计算机和移动通信应用方面首屈一指。在标准模拟器件方面略逊TI公司一筹。Infineon公司没有标准模拟器件生产，产品集中在混合信号电路，在有线/无线通信方面具有较强实力，汽车用产品及分立电源晶体管也都是公司的强势产品。公司模拟器件营收只占其半导体全部营收的三分之一，是10大模拟器件所占比重较小的一家。Philips公司模拟器件所占比重和Infineon相仿，产品主打混合信号电路，在消费类及汽车用产品方面实力较强，标准模拟器件虽各类产品都有生产，但市场份额很小。

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　　AD公司的模拟器件占有公司半导体营收70%以上。AD公司主理标准模拟器件生产，数据转换器和放大器占有较大市场份额，混合信号电路纵有生产，但除计算机应用产品较好外，其余产品市场份额均极小。NS深耕标准模拟器件，公司半导体营收主要依靠电源电路和放大器，混合信号电路虽也占有相当比重，但除消费产品应用产品之外，比例都不大。Maxim公司的模拟器件所占公司营收比重逐年提高，现已占到85%。电源电路和接口电路是公司的拳头产品，混合信号电路则以工业应用产品为主。Freescale公司的强势在汽车、移动通信以及工业用混合信号电路，标准模拟器件仅有少量放大器生产。

　　模拟器件应用广泛，遍及许多领域（图4），具体分析，应用以通信为主，其次是消费产品和汽车，这种格局到2009年也不会有什么变化（图5），地区市场则以亚洲最为重要（图6）

小结

　　我们生活在模拟世界，过去的电子设备也都是模拟的，根本用不着什么模数和数模的转换等技术。随着电子产品数字化时代的到来，才出现了上述的技术需求。事实上，数字产品离不开模拟产品的配合，有统计表明，电子产品上每投入1美元MCU，便需要1.5美元的模拟产品来作为外围支持，正是数字产品成为模拟产品的主要驱动力，模拟产品随着数字产品的发展而发展，直到永远。

　　当今模拟器件的技术发展方向可归纳为“三升三降”＿＿速度、精度和效率的上升；功耗、尺寸和外围元件数的下降。模拟器件的技术发展落后于数字技术，两者之间的技术差距至少一年，因而把数字电路和模拟电路集成到一起还很困难，顾此失彼，即使搞成集成，也只能有所侧重，无法使两者都达到最优化。

　　在产品设计中，数字电路往往处于核心地位，重数轻模思想在设计人员中普遍存在。对于模拟器件的设计，尽管Cadence、Metor　Graphics和Synopsys也开发出了一些自动化设计或仿真技术，但主要还是依靠人的经验，这成为模拟设计进步的最大瓶颈。有人说，智能化只展现在数字电路部分，而模电路设计所特别关心的依然是如何消除失真、怎样对付噪声和降低功耗等，依旧是那么传统，那么本色。还有人说，数字电路设计需要的是个人天才，模拟电路设计则追捧个人技艺，前者是数字老手，后者则是电子技术行家。因而，要发展模拟器件工业，首先便要网罗包括培养适用的技术人才。

链接

图1　世界放大器的应用

图2　世界放大器的地区市场

图3　世界数据转换器的应用

图4　世界数据转换器的地区市场

图5　世界电源管理器件市场

图6　世界电源管理器件的地区市场

表1　世界放大器产品的发展

表2　世界最大5家放大器公司

表3　世界最大数据转换器公司

表4　世界最大能源管理器件公司

（TI公司提供）