【芯论语】为集成电路(芯片)大家族“拍摄全家福”（2）

二、模拟电路芯片

模拟电路是指用来对模拟信号进行检测、传输、变换、处理、放大等工作的电路。模拟电路中的元件除了晶体管外，还包括二极管、电阻、电容和电感等。其中，晶体管大多数不是像数字电路一样工作在开关状态，而是工作在线性状态。模拟电路芯片功能很多，种类也很多，很难成系列。与数字电路相比，模拟电路芯片的设计难度更大，需要更长时间的技术积累，对设计人员的要求更高。因此，模拟电路芯片和系统的设计人员的薪酬更高。

说明：这部分芯片举例图中给出了芯片的内部结构图，看似复杂，其实比数字芯片(例如CPU、GPU等)规模小很多，数字芯片中的晶体管数量多达数百～上百亿只，无法画出晶体管级的结构，只能画出大的功能模块。不要误认为模拟芯片比数字芯片结构复杂。

1.分立器件和模组(二极管、三极管、MOSFET、IGBT等)：这些器件和模组也是采用集成电路平面工艺制作而成，虽然封装成器件和模组的形式，外观不像一般的芯片，但它们也属于集成电路的范畴。分立器件内部的元件数量极少，但在设计和制造时，对其中元件参数的把控极其讲究。不像数字电路以功能为王，所有模拟电路都是以参数和性能为王。

图10.一些分立器件和模组举例

2.电源电路：电源电路用于把200V50Hz交流电转换成不同输出电压和电流的直流电，作为各种电子产品和系统的电源。电源电路芯片种类很多，仅以常用的开关电源芯片为例，芯片型号竟多达300多种(其中DC/DC芯片160多种；AC/DC芯片60多种；电源控制器芯片30多种；充电控制器芯片50多种)。估计现有的电源芯片型号不下500种。

图11.一些电源芯片举例

3.信号检测电路：用于检测微弱的电信号，经过滤波、放大等多种前端处理后，变成便于处理的大信号、或者数字信号。

图12.一些信号检测芯片举例

4.滤波器：滤波电路用于信号的提取、变换或抗干扰。它是一种选频电路，可以使信号中特定的频率成分通过，同时极大地衰减其他频率成分。因此就有低通、带通和高通滤波器之分，也有无源和有源滤波器之分，滤波器芯片一般是有源滤波器。

图13.一些滤波器芯片举例

5.转换电路：转换电路用于把电流信号转换成电压信号或将电压信号转换为电流信号；或者将直流信号转换为交流信号或将交流信号转换为直流信号；或者将直流电压转换成与之成正比的频率等。开关电源、稳压电路、电平转换、模拟-数字转换电路(ADC/DAC)等也是转换电路。ADC/DAC属于数模混合电路，故放在第三部分介绍。

图14.一些转换电路芯片举例

6.信号发生器：信号发生电路用于产生正弦波、矩形波、三角波、锯齿波等。它主要包括各种函数信号发生器，特殊频率、波形和脉冲信号发生器等。根据应用需要，信号发生器产生的信号种类也在不断增加中。

图15.一些信号发生器芯片举例

7.放大器：放大电路用于对信号的电压、电流或功率进行放大。主要包括前置放大器、运算放大器和功率放大器(PA)等十多种放大器。而且根据信号频率高低，还可分为低频、中频、高频、射频等种类。而且,因应用场合不同，有不同的性能要求，会有不同种类的放大器名称。

图16.一些放大器芯片举例

三、数模混合电路

1.模-数转换器(ADC、DAC)：模拟-数字转换器(ADC)和数字-模拟转换器(DAC)芯片是现实世界与数字世界的电路接口，没有这些芯片就没有今天的数字化世界。这类芯片从通道数量、转换位宽、转换速率、精度等方面，可以有许多细分品种，芯片型号非常多。

图17.一些ADC和DAC芯片举例

2.光电转换电路：光电转换芯片是实现光通信和光电系统不可或缺的芯片种类。包括光电耦合器件、光电探测器二极管、光敏三极管、光敏电阻器等。

图18.一些光电转换电路芯片和器件举例

3.基带电路：手机基带芯片主要由微处理器、信道编码器、数字信号处理器、调制解调器和接口模块组成。它用来合成即将****的基带信号，或对接收到的基带信号进行解码。目前，基带芯片只有高通、英特尔、三星、华为、联发科、展讯、中兴等少数公司可以设计生产。

图19.一些基带芯片举例

4.调制解调器：调制解调芯片是实现调制、解调、或者二者兼而有之功能的芯片。调制是把变化着的基带信号转成对应变化着的载波的幅度(调幅)、或频率(调频)、或相位(调相)等模拟量。解调是把变化着的载波的幅度(调幅)、或频率(调频)、或相位(调相)等模拟量转成对应变化着的基带信号。调制解调芯片在无线电收发报机、无线广播电视、无线通信、宽带网络和光纤网络等方面广泛应用。

图20.一些调制解调芯片举例

5.接口电路：接口电路是芯片内部件之间、芯片之间、芯片与外界之间、系统与系统之间的连接和转换的电路，它承担着系统的搭建任务，起着承上启下的重要作用。接口电路的细分种类非常多，非常繁杂。

图21.一些接口电路芯片举例

7.传感器：传感器用来测量和感知现实世界中的各种物理量，例如磁力、运动、压力、温度、湿度、图像、声音等。传感器的细分种类非常多，一般是以器件而不是芯片的形式存在，即使有芯片也是封装在器件之内。

图22.一些传感器芯片举例

8.驱动器：驱动器芯片和器件的细分种类很多，从小到数码管、LCD和LED显驱动，中到电机驱动、半导体照明驱动，大到电力开关驱动、电动汽车和机车动力驱动，细分种类很杂，数量很多。

图23.一些驱动器芯片举例

四、特种电路芯片

1.抗辐射军工宇航级电路：宇航级芯片不但要在工作温度上超过军品级芯片(-55℃～125℃)，而且要有抗辐射等方面的要求。军工宇航级芯片一般采用陶瓷封装和带保护屏蔽壳的封装方式。这些芯片在功能、性能、温度、抗辐射、可靠性等方面都要有绝佳表现，由于垄断程度很高，需求数量又较少，据说有些芯片售价高达50万～500万元/片。

图24.一些军工宇航级芯片举例

2.射频功率电路：人们不断追求无线通信速度和质量，对无线传输的射频功率电路芯片和器件提出了严苛的要求。而且这些芯片和器件属于模拟电路，可以说它们是芯片皇冠上的明珠，只有靠长期研发投入和技术积累才能摘取，没有其它捷径可走。

图25.一些射频功率电路芯片和器件举例

3.超高压大功率电路：硅功率器件由于价格较便宜，目前仍然广泛应用在600V以下的场合，但如果电压要求进一步提高，特别是对效率、温度有较高要求的场合，只能选择使用SiC等宽禁带材料制作的芯片和器件。

图26.一些超高压大功率电路芯片和器件举例

结语：文中的分类是粗略和大概地划分，举例的芯片和器件未必最具代表性，每个大类还应该有可添加的细分类别。无法追求太完美，也只能抓大放小，粗略勾画出芯片大家族的“容貌”，希望对您了解芯片有所帮助。写稿不易，您若觉得不错请点赞，认为不好请拍砖，但请高高举起，轻轻落下，谢谢！