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文章分类:文章中心人气:40 次访问时间:2024-04-30 09:04

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目前A股市场最著名的三大模拟芯片公司分别是盛邦、思瑞普和芯海科技。 其中,盛邦主要专注于电源模拟芯片,而思日普和芯海科技则主要专注于信号链模拟芯片。 信号链模拟芯片比功率模拟芯片更难设计。 近期上市的纳芯微隔离芯片领域,具有非常强的技术优势和先发优势,是A股市场不可多得的标的。 为了保持文章的连贯性,我还是从最基础的部分开始介绍,有基础知识的读者请自行跳过。 😀 😀

1、半导体行业

半导体工业分为集成电路和广义的分立器件。 不能集成的电子元件可以是分立器件。 集成电路产业规模约占整体市场的85%,其余15%为广义分立器件市场。

在广义的分立器件中,占比最大的是狭义的分立器件(以下简称“分立器件”)。 分立器件包括二极管、三极管、晶闸管等,三极管又包括电子管和三极管,因为电子管是上个世纪的产物,现在基本上已经完全淘汰了,所以三极管的称谓就换成了三极管。 晶体管目前最大的趋势是其材料正在“第三代”,从硅基材料发展到SiC和GaN材料。 此外,第三代半导体所采用的功率半导体领域对制造工艺要求不高,其产业链在国内发展迅速。 . 设计、衬底、外延、器件代工等国内企业也发展迅速。 鉴于功率半导体晶圆代工厂的投资规模小于逻辑芯片晶圆代工厂,未来一定会涌现出一批IDM企业。

在集成电路中,人们可能更熟悉逻辑电路,因为我们生活中最“熟悉”的就是一些大规模的逻辑计算芯片,比如电脑CPU,挖矿+显卡+AI计算GPU,华为的脖子被美国CPU,这类芯片对制造工艺要求非常高,需要建立硬件+软件的生态。 中国在大规模逻辑芯片领域很难突破(所以这个领域骗子很多,武汉和济南GZW的心还在滴血)。

除了超大规模集成电路外,集成电路中还有一些“超小型集成电路”,称为“微控制器MCU”。 这类芯片对制造工艺和生态要求不高。 一亩三分地自己的地也能发财。 以兆易创新为代表的国产MCU厂商掀起了国产替代的浪潮,在多个消费电子领域与意法半导体实现了Pin to Pin(芯片爪对爪)。 此外,在车规级MCU领域,这两年缺芯给了中国厂商机会。 如果能进车厂,价格、销量、时间都有保障。 大家也都磨尖了脑袋向车规级MCU发起了进攻。 .

超大规模集成电路的另一个方向是存储芯片,主要包括易失性存储和非易失性存储,相当于电脑内存条(断电后内容就没了)和SSD硬盘(断电后保存的文件)仍然存储)。 中),因为存储芯片对支撑的要求没有那么高,所以对刻蚀的要求很高。 好在国内在刻蚀机领域的技术还不错(比如中微电子),所以也有了一定的发展。 、长江存储和瑞丽集成ZZ也是花了不少钱,未来上市都会成为巨无霸级别的公司。

另外,集成电路中还有一类芯片是我们今天的主体:模拟芯片。

2.模拟芯片

模拟芯片属于半导体行业——集成电路——模拟芯片。 模拟芯片分为两类。 一个是信号链芯片,一个是电源链芯片。 信号链是连接现实世界和数字世界的桥梁。 电源链芯片管理和分配电源。

首先,外部传感元件将外部物理信号转换为电信号。 此时的电信号有几个特点:一是信号连续,二是信号很微弱,三是信号有噪声。 这样的信号MCU(Logic chip)无法处理,所以需要放大和滤波。 上述操作的信号仍然是模拟信号。 之后,ADC(模拟数字转换器)将模拟信号转换成数字信号,而数字信号可以被CPU处理。 、MCU、GPU等逻辑芯片处理。 处理后的信号再通过DAC(数模转换器)转换为模拟信号,放大后输出到终端控制设备。

在以上过程中,电源芯片负责为整个系统供电。 例如负责AC/DC转换的电源侧芯片,负责电池计量/充放电管理的电源管理芯片,负责为不同子系统提供电源的DC/DC/LDO电池侧芯片,以及提供电源的芯片。特定场景电源(LED芯片、电机芯片、场效应管驱动芯片等)。

信号链产品主要分为三类。 根据IC Insight预测,2020年市场规模依次为线性产品(38亿美元)、数据转换器(37亿美元)、接口产品(27亿美元)。 -2023年成长率排名为数据转换器(9%)>线性产品(5%)>接口产品(4%)。 在信号链产品中,转换器(包括ADC和DAC等)难度最大,是模拟芯片的“皇冠上的明珠”。 其中高速高精度的ADC也是瓦森纳协议规定的半导体芯片,因为这个东西可以直接安装在DaoDan上。

(1) 信号链——线性产品

线性产品主要是为各种放大器提供电源。 放大器是用来增加功率的芯片。 它使用来自电源的功率来增加输入信号的幅度,从而在输出信号处产生按比例增加的幅度。 下图是最基本的线性放大器,Vout=常数×(V2-V1),输入信号的差异可以放大几万倍,这是最基本的功能,线性放大器有很多用法,并且不同的连接方式可以实现各种功能,在信号放大、电路缓冲、信号转换等领域有着非常广泛的应用。 如果您对放大器的具体原理和其他用法感兴趣,请参考链接:网页链接。

(2) 信号链——模数转换芯片

全球数据转换器市场规模约为40亿元人民币,2020-2023年复合年增长率为9%。数据转换器是模拟芯片中难度最大的。 CR5市场占有率超过80%(半导体设备不超过这个浓度),可见技术含量之高。 模数转换芯片的难点在于,与逻辑芯片不同,模数转换芯片有自己独特的“祖传秘方”。 这些“配方”不是专利,更多的是技术诀窍的体现。 其他公司想偷是很难的,设计和工艺高度匹配。 如果离开了原有的产业链,即使有设计图也做不出来。 这使得模数芯片成为最难制造的芯片。

数据转换器用于模拟信号和数字信号之间的转换和传输。 根据转换方向,数据转换器分为ADC和DAC。 ADC(Analog-to-Digital Converter,模数转换器)将模拟信号转换为数字信号,如将声音、温度等模拟信号转换为可以存储和传输的数字信号; 而DAC(Digital-to-Analog Converter信号隔离器代理,数模转换器)就是将数字信号调制成模拟信号,比如MP3播放音乐就是将音乐数字信号调制成我们可以听到的模拟信号。 市场上的数据转换器分为三大类,ADC、DAC和混合信号转换器(ADC+DAC),其中ADC占比最高,占比超过70%。

混合信号转换器一般用于将模拟信号输入芯片进行处理,再转换为模拟信号输出的场景。 如下所示。

采样速度和转换精度是衡量ADC的重要指标。 采样速度:代表ADC可转换带宽的大小。 衡量指标主要是采样率(SamplePerSecond,SPS)。 采样率是指芯片每秒采集的模拟信号数量。 采样率越高,收集到的点越多。 模拟信号的还原越好。 转换精度:衡量转换后的数字信号与原始模拟信号之间的差距。 ADC芯片的精度通常用8bit、16bit等分辨率来表示,分辨率越高,ADC的精度和模拟信号的还原度就越高。 更好,8位意味着模拟信号和数字信号之间的最大差异是1/(2^8)。

ADC芯片有不同的架构,常见的主要有五种架构:闪存、流水线、逐次逼近、Σ-Δ和双斜率,其中最常见的是逐次逼近(SAR结构)和Σ-△结构,了解一下不同的架构需要一点电路知识,链接:网页链接。 但无论采用哪种工艺,采样频率和采样精度都是负相关的,每种架构都有自己的精度和速度的大致范围。

另外要说的是,ADC和DAC是在瓦森纳协定的限定清单里的,因为这个东西可以直接应用在很多武器上。 按照常理,我们都知道,美帝控制的一切都是好的。 事物。

数据转换芯片的精度、速度、架构、代工工艺(锗硅工艺)相互确认。 例如,如果一家公司说它具有“最大分辨率为 32”但其架构是闪存类型,或者它告诉高精度 ADC,但它是在没有硅锗的代工厂中制造的process,那么80%都是PPT抢钱的公司。

(3)模拟芯片——接口芯片

信号调理器:对系统输出信号中传感器或某一环节输出的原始信号进行改造,以满足下一环节的输入要求。 换句话说,当我们从传感器得到一个信号时,通常它不是我们想要的,我们需要使用信号调理器将其通过滤波、放大、线性化、信号转换和调制转换成合适的信号,接口的后续测量和控制单元的解调。 用于 HDMI、DisplayPort™、MIPI、以太网、PCIe、UPI、CXL™、SAS、SATA 等的重定时器、中继器、转接驱动器和多路复用器都是信号调节器应用。 以以太网芯片为例(见下图),不同层有自己独特的数据结构,不同层之间传输的数据需要通过接口芯片进行转换。

收发器:在共享电路上结合发送和接收功能的设备。 示例包括 CAN 收发器、以太网光纤收发器。 如上图所示,物理层通过网线传输信号。 物理层的PHY芯片需要根据指令将物理层的信号传输到网线上,或者从网线上接收信号。 这是一个典型的收发器。

隔离器:由于信号在传输过程中会遇到各种干扰,因此可以使用隔离器来隔离干扰。 隔离的主要目的是阻断输入端异常变化的传导,从而保护后端负载。 隔离器可分为光耦隔离、磁耦合隔离、电容耦合隔离和巨磁阻隔离四大类。

其中以光耦隔离最为常见,利用发光二极管和光电三极管实现“电-光-电”转换,主要应用于固态继电器、电话防盗电路、固态开关电路、触发电路、以及变压器。 2000年之前,光耦合器是唯一的隔离芯片。

电磁耦合隔离器由初级电路、片上变压器和次级电路组成。 它利用“电-磁-电”原理实现信号隔离和传输。 如何设计加工高耐压的片上微型变压器,构建精密匹配的发射和接收电路,是电磁隔离器设计的关键技术。

电容耦合隔离器由初级电路、片上电容器和次级电路组成。 它利用电容器“通交流、隔直流”的特性来实现信号的隔离和传输。 如何设计和加工高耐压的片上电容信号隔离器代理,提高共模瞬态抑制能力是电容耦合器设计的关键技术。

GMR隔离器由初级电路、线圈、GMR薄膜和次级电路组成。 线圈产生磁场,GMR薄膜感应磁场的变化,实现信号的隔离和传输。 如何设计和加工GMR薄膜,是巨磁阻隔离器设计的关键技术。

光耦合器和数字隔离芯片的主要特点如下:

总结:虽然从“学术”分类来看,我们是“博学多才”,但实际使用一个设备可能包括多个数字芯片和模拟芯片的混合。 它是最简单的传感器,需要传感器前端将物理量转换为连续的电信号,接口芯片对信号进行调理,ADC芯片将模拟信号转换为数字信号,MCU对信号进行处理。数字信号... 。

3. Nanochip在隔离芯片中的地位

纳芯微隔离产品数量压倒性地居国内第一,不逊色于国际领先巨头。 隔离在电子产品中几乎无处不在,基本上只要涉及到人机接触,两侧的电压差就相差很大(是否差是根据低压侧的承受能力,比如人体耐压为36V,而MCU的耐压可能只有5V)都涉及到隔离电路。

隔离芯片或隔离工艺可以结合其他功能,如隔离电源、隔离接口、隔离驱动、隔离采样等,可以说隔离芯片无处不在。

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