文 | 半导体产业纵横

在电子信息产业的复杂生态中，模数转变器（analog-to-digital converter，ADC）是相连模拟天下与数字天下的“桥梁”。行为电子信息系统的中枢器件，承担着将连气儿变化的模拟信号（如声息、电压、射频信号等）滚动为闹翻数字信号的要害任务，其性能获胜决定了电子设备对外部信息的汇集精度与处理效用。而高性能ADC是集成电路联想领域的商榷热门与难点，是最复杂、难度最大的模拟集成电路。

最近，新凯来旗下子公司万里眼研发的90GHz超高速及时示波器，采样率达到200 GSa/S，一举达到天下第二的水平。鲜为东说念主知的是，示波器性能突破的背后，离不开ADC芯片工夫的支握，这一效用背后，恰是我国在ADC芯片领域达成要害突破的有劲解释。

高性能ADC受到入口限制

要雄厚ADC芯片的贫乏性，起始需明确其工夫分类与利用需求。

把柄采样定理，在模拟信号到数字信号的转变历程中，采样率至少达到模拟信号带宽的2倍，采样后的信号才能完好意思保留原始信号的全部信息，而保证采样信号不失竟然最小频率（2倍信号带宽），被称为奈奎斯特频率。基于这一旨趣，会聚信号带宽和采样率的关系，ADC可分为奈奎斯特型ADC和过采样型ADC两类；若按结构和责任姿色差别，又可细分为 SAR ADC、Delta-Sigma ADC（Δ-Σ ADC）等多种类型，不同类型的ADC在性能侧重上各有不同，适配的利用场景也存在互异。

具体来看，奈奎斯特型ADC经常偏向高速目的：其中Flash ADC主要利用于转变速率条目极高的场景，比如高速通讯领域；Pipeline ADC（活水线ADC）在保证较快速率的同期，还能达成中高精度，因此庸碌利用于无线通讯和部分图像传感领域；平素的SAR ADC具备中等精度和较快速率，主要上风在于动力效用，相配得当物联网、便携设备和生物传感等对功耗明锐的领域；而由SAR ADC组成的Pipelined-SAR ADC，约略在保握较快速率的基础上进一步培植转变精度，拓展了其利用界限。

与之相对，过采样型ADC经常偏向高精度目的：Delta Sigma ADC是典型的过采样型ADC，在高精度领域上风权臣，但带宽有限和能效较差；Zoom ADC通过会聚Delta-Sigma ADC与SAR ADC，以较小的面积和功耗支拨达成了高精度转变；NS-SAR ADC则是一种基于SAR ADC的过采样ADC，比较Delta Sigma ADC更侧重培植带宽，在精度、带宽和功耗之间获得邃密均衡，在图像传感和通讯领域均成心用。

跟着无线迁徙通讯、物联网与传感器、光传输和光通讯、智能传感器等新兴利用领域的快速发展，以及雷达与精确制导、仪器神态与医学成像等传统利用领域的工夫创新，对模数转变器的性能需求不断增多。射频信号感知与测量等领域条目模数转变器粉饰宽带，同期兼顾高精度，举例电子扞拒、电磁搅扰等系统需要12∼14位10+GS/s射频采样模数转变器，高速高精度示波器需要12位不低于10 GS/s的模数转变器；光通讯与有线通讯等领域需要中等精度采样率达到64+GS/s的模数转变器；精密工业方法与智能传感等领域条目低延时辰辨率超24位的超高精度模数转变器。

然则，耐久以来，寰球高端ADC市集长期被少数海外企业把持。更值得暖热的是，好意思国将部分高分辨率、高速ADC居品纳入出口照顾清单，举例采样速率400MSPS（Million Samples per Second，即每秒百万次采样）以上的12-14bits ADC，这不仅限制了国内高端电子设备的研发与坐蓐，更对我国的自主安全组成了潜在要挟。

在此布景下，国内企业连年来握续加大研发参加，突破工夫瓶颈，在高速、高位宽两大中枢领域达成了高端ADC的全面突破，同期高端模拟坐蓐线开发也加快鼓动，正冉冉冲突海外把持方法。

高速ADC达成性能跃升，助力国产示波器突破

高速ADC行为雷达、5G通讯、无线传输等领域的中枢器件，其采样率与精度获胜决定了设备对高速信号的捕捉才能。此前，海外企业在该领域耐久占据工夫高地，国内居品难以企及。但连年来，国内企业不断突破工夫极限，推出了多款性能达到国际最初水平的高速ADC居品。

迅芯微电子在高速ADC领域展现出了刚劲的工夫实力，其AAD08S056G是聘请CMOS工艺制造的高速模数转变芯片。采样率最高可达50GS/s，分辨率为8bit。该芯片聘请多路期间交汇ADC（TI-ADC）架构，共集成128门道ADC，每一皆ADC聘请低功耗逐次比（SAR）架构。在输出接口方面，芯片集成16路高速串行输出接口，每路最高速率20Gbps。芯片将转变的8bit数字信号与PRBS11码进行异或运算加扰，然后通过高速串行接口输出。

更令东说念主昂然的是，本年八月，由中国科学院微电子商榷所，迅芯微电子（苏州）股份有限公司，深圳市万里眼工夫有限公司为主要完成单元的“200GSa/s超高速及时示波器中枢工夫及利用”斩获中国仪器神态学会科学工夫奖工夫发明一等奖。技俩亮点暴露，全力聚焦超高速高精度ADC/DAC芯片研发，突破100+GSa/s采样率、12bit精度工夫瓶颈，骄气高端示波器、光通讯设备国产化需求。这亦然国产示波器突破背后的要害工夫之一。

另一家在高速ADC领域握续发力的企业是成都华微。9月1日晚间，成都华微发布公告，告示公司研发的4通说念12位40G高速高精度射频直采ADC于近日到手发布。这款型号为HWD12B40GA4的ADC芯片4通说念模式下支握采样率24~40GSPS可确立，双通说念模式下支握采样率48~80GSPS可确立。输入模拟带宽高达19GHz，噪声谱密度低至-152dBFs/Hz，无杂散动态范围在输入频率18GHz内(Ku频段内)高达54dB以上，输出聘请96对JESD204C高速串行接口，支握芯片内和芯片间多通说念同步功能，具备高可靠性的性情。

更贫乏的是，该芯片聘请全自主正向联想，领有整个常识产权，其坐蓐工艺依托国内厂商，着实达成了从研发到坐蓐的全链条可控，现在已肯求多项国表里发明专利，透澈解脱了对海外工夫与坐蓐要领的依赖。

高位宽ADC精确对标国际高端

要是说高速ADC的中枢竞争力在于“速率”，那么高位宽ADC则更闪耀“精度”。

高精度ADC一般指分辨率卓绝14 bit的ADC，常利用于音频、测量、生物医疗等领域，在数据汇集、工业方法、医疗电子等领域阐述着不能替代的作用，举例在医疗影像设备中，高位宽ADC约略精确转变狭窄的生物电信号，为疾病会诊提供明晰、准确的数据支握；在工业自动化方法系统中，它能精确汇集传感器信号，保险坐蓐历程的褂讪性与精度。此前，国内高位宽ADC居品在性能上与国际高端居品存在廓清差距，但连年来，国内企业标新立异，推出的多款高位宽ADC居品已达成精确对标，到手冲突了海外居品的把持。

海想在高位宽ADC领域的突破具有代表性，其推出的SAR（逐次迫临寄存器）架构ADC居品——AC9610，在高位宽领域达成了贫乏突破。该芯片在采样率达到2MSPS的情况下，采样精度高达24bit，获胜对标ADI的高端居品AD4630-24。AD4630-24行为国际高位宽ADC领域的标杆居品，凭借高精度、低功耗的性情，耐久占据国内高端市集。海想AC9610的出现，不仅在性能上与AD4630-24握平，更在资本与供应链褂讪性上具备上风，为国内需要高精度信号转变的设备厂商提供了更优弃取，推动了国内高位宽ADC市集的国产化程度。

另一家企业，核芯互联也在多通说念高位宽ADC领域也获得了贫乏进展，老成发布全新一代8/4通说念24位同步采样模数转变器（ADC）——CL2468。该芯片在性能与兼容性上进展杰出：在采样性能方面，具备8通说念同步采样才能，最高采样率可达512Ksps，同期领有超卓的动态性能与纯竟然功耗调遣决议，约略骄气不同利用场景下对精度、速率与功耗的各种化需求；在兼容性方面，CL2468在硬件和寄存器上整个兼容ADI的经典居品AD7768，这意味着使用AD7768的客户无需对现存系统进行大幅矫正，即可获胜替换为CL2468，缩短了国产化的资本与难度。此外，CL2468还提供拓展寄存器确立，可进一步培植采样率与输入带宽，为异日更高性能需求的利用预留了升级空间。

CL2468的推出，为数据汇集、工业方法、医疗电子等领域提供了高精度、低功耗的信号转变贬责决议，不仅填补了国内多通说念高位宽ADC领域的工夫空缺，更推动了联系行业的国产化程度，培植了国内电子设备厂商在寰球市集的竞争力。

高端模拟坐蓐线保险产能与自主

工夫突破以外，产能保险是推动国产ADC握续发展的另一要害。

日前，士兰微告示公司及全资子公司厦门士兰微与厦门半导体、新翼科技共同向子公司士兰集华增资51亿元，其中士兰微方面共计出资15亿元，这次增资的中枢方针是投建12英寸高端模拟集成电路芯片制造坐蓐线技俩。这一项方针落地，秀雅着国内在高端模拟芯片坐蓐领域迈出了贫乏一步。

从技俩缠绵来看，该12英寸高端模拟集成电路芯片制造坐蓐线技俩落地于厦门海沧区，缠绵总投资高达200亿元，分两期扩充：一期投资100亿元，接头于2027年四季度老成投产，投产后月产能可达2万片；二期将再投资100亿元，新增月产能2.5万片，技俩全部达产后，月产能将达到4.5万片（折合年产54万片）。

从居品定位来看，士兰集华行为该项方针扩充主体，其坐蓐的居品将对准汽车、工业等领域的要害芯片。汽车电子与工业方法领域对芯片的可靠性、褂讪性与精度条目极高，此前这些领域的高端芯片耐久依赖入口，该项方针投产将填补国内在这些领域要害芯片坐蓐的空缺，进一步完善国内高端模拟芯片产业链。

连年来，国产高端ADC在工夫与产业层面均获得了突破性进展。异日，国产高端ADC的发展仍需在以下方面握续发力：一是握续优化芯片性能，在培植采样率、精度的同期，进一步缩短功耗与资本，培植居品在寰球市集的竞争力；二是拓展利用场景，除了现时粉饰的雷达、5G通讯、工业方法等领域，还应向新动力汽车、东说念主工智能、量子诡计等新兴领域蔓延，挖掘市集后劲；三是完善产业链协同，加强芯片联想、坐蓐、封装测试等要领的协同协作，推动国内ADC产业链合座升级。

跟着工夫的不断卓绝与产业生态的冉冉完善，国产高端ADC必将在保险我国电子信息产业自主安全、推动产业高质料发展中阐述愈加贫乏的作用，异日有望在寰球高端ADC市集占据贫乏地位。

异日ADC芯片的发展趋势

瞻望异日，ADC芯片的工夫迭代将围绕架构创新、工艺升级与智能化交融伸开。

起始，跟着工艺节点不断收缩，传统架构ADC靠近速率和能效瓶颈，而搀和架构ADC具有速率快、能效高、适应先进工艺的优点，因此成为异日高速ADC发展的主要目的。

其次，在工艺弃取上，由于化合物工艺器件的截止频率远高于硅基工艺，同期GaN、InP等化合物半导体自身具备优于硅基的耐压性情，约略有用贬责可靠性问题，因此聘请基于化合物半导体工艺，成为异日超宽带射频采样前端的发展趋势。不外，受限于资本和工艺达成复杂度，异日联系研发责任可能会更多荟萃于采样电路鸿沟的缩减以及工艺的优化方面，以均衡性能与资本。

此外，ADI和TI有3500多种ADC居品，而国内唯有300多种，在居品种类上存在浩瀚差距。而高性能ADC的研发周期长，研发参加大，资本腾贵，难以适应市集快速迭代以及激增的需求。可重构ADC成为研发趋势，阶梯之一是可编程的数字抽取滤波器。阶梯之二是针对高精度ADC自身进行不同模块的重组，达成跨架构系统可重构以及多场景多模态高精度利用。

值得暖热的是，东说念主工智能、神经汇集等工夫也将为ADC性能培植提供新的助力。通过使用遗传算法、粒子群优化、神经汇集等AI算法，迭代罪状函数通盘，使适应度函数最大（或最小）化，有望有用拆除ADC罪状。这类方法频繁具有敛迹速率快、校准范围大、校准罪状种类多的优点，将成为培植ADC精度与褂讪性的贫乏工夫目的。