導語--上篇文章我們對模擬芯片中非常重要的一類細分行業(yè)即電源管理芯片進行了簡單的介紹，本篇文章，我們將對另一類重要的模擬芯片細分行業(yè)即信號鏈進行梳理。完成信號鏈芯片的介紹，也意味著完成了集成電路芯片的最后一塊拼圖，讓我們開始吧。

上篇文章在介紹模擬芯片的功能時，我們引入了一張圖，在此有必要把這張圖再放一遍，如下圖所示，居中的電源管理芯片提供系統(tǒng)運行所需的電源轉(zhuǎn)換。除此之外，圖中進行信號預處理（包括放大、濾波、隔離等）、預處理完成的再加工（包括運算、比較、轉(zhuǎn)換等）、加工完的功率放大等功能的芯片就是信號鏈芯片。

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上篇文章中，我們已經(jīng)在模擬芯片的思維導圖中給出了信號鏈的細分種類，在此我們單獨對信號鏈部分作一個思維導圖，如下所示：

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信號鏈芯片，是連接物理世界和數(shù)字世界的橋梁， 負責對模擬信號進行收發(fā)、轉(zhuǎn)換、放大、過濾等，產(chǎn)品主要包括線性產(chǎn)品、轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品、接口產(chǎn)品三大類，此外還包括RF與微波、時鐘與計時等。

1.?線性產(chǎn)品：主要完成模擬信號在傳輸過程中放大、濾波、選擇、比較等功能。線性產(chǎn)品的線性指輸入輸出呈線性關(guān)系，常見的產(chǎn)品包括放大器、濾波器和模擬開關(guān)。

（1）放大器又可分為運算放大器、差分放大器、比較器等，是線性產(chǎn)品中的典型產(chǎn)品。運算放大器能用于功率放大，也能用于音視頻放大等，具備高增益的特點。差分放大器能為高精度系統(tǒng)提供低增益。比較器的結(jié)構(gòu)、工作原理與放大器比較接近，用途上有所不同，放大器用于等比例放大信號，比較器用于比較兩個電壓值或電流值的大小，比較器的響應速度更快，常用于過壓保護電路或電池欠壓檢測。

（2）濾波器，顧名思義，可濾除電路中特定頻率或該頻率意外的波。除了在音視頻領域廣泛應用外，還有可將電路轉(zhuǎn)換過程中的噪音濾除的電源濾波器和數(shù)字濾波器。

（3）模擬開關(guān)，主要是完成信號鏈路中的信號切換功能，起接通信號或斷開信號的作用，具有功耗低、速度快、無機械觸點、體積小和使用壽命長等特點。

2. 轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品：完成模擬信號和數(shù)字信號的相互轉(zhuǎn)換，包括ADC和DAC兩種。ADC（Analog-to-Digital Converter）將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，朝著高精度、高轉(zhuǎn)換速率、低功耗、單電源、低電壓等方向發(fā)展，通過采用先進的CMOS工藝、時間交織采樣和越來越多的數(shù)字輔助校正技術(shù)提升性能。DAC（Digital-to-Analog Converter）將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，朝著高精度、低功耗、多信道、多功能集成方向發(fā)展。

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（1）ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換包括采樣、保持、量化、編碼四個過程。采樣是將一個時間上連續(xù)變化的模擬信號經(jīng)由一系列等間隔的采樣脈沖轉(zhuǎn)化為時間上離散的采樣信號，這個時間間隔稱為采樣周期。保持是指要把一個采樣輸出信號數(shù)字化，需要將采樣輸出所得的瞬時模擬信號保持一段時間，在此期間采樣值保持不變。量化是對經(jīng)過采樣后在時間上離散的信號進行處理，使其在幅值上離散，量化過程中會引入量化誤差，即輸出信號的等效模擬值與實際輸入信號模擬值之間的差值。編碼是將量化后的信號以特定的數(shù)字碼型輸出。轉(zhuǎn)換速率、分辨率、精度是ADC產(chǎn)品的核心性能參數(shù)。按照轉(zhuǎn)換方法的不同，ADC可進一步分為閃存型、雙積分型、逐次逼近型、流水線型、Σ-Δ型。

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（2）DAC轉(zhuǎn)換器從基本原理可分為電流求和型和分壓器型兩大類。在電流求和型中，需要產(chǎn)生一組支路電流，讓它們數(shù)量之間的比例與二進制數(shù)中每一位的權(quán)重成正比，當數(shù)字量輸入時，將與其中取值為“1”位對應的支路電流相加，就得到與輸入數(shù)字量成正比的輸出電流信號，電流經(jīng)過電阻便可以轉(zhuǎn)換為電壓輸出信號。權(quán)電阻型、權(quán)電流型、倒T形電阻網(wǎng)絡DAC均屬于電流求和型DAC。在分壓器型中，用輸入數(shù)字量每一位去控制分壓器中的一個或一組開關(guān)，使接至輸出端的電壓與輸入的數(shù)字量成正比，分壓器可用電阻分壓器（如開關(guān)樹形DAC）或電容分壓器（如權(quán)電容網(wǎng)絡DAC）。

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3.?接口產(chǎn)品：可用于電子系統(tǒng)之間的信號傳輸，封裝好的信息傳輸?shù)母鞣N接口協(xié)議（包括滿足 RS232、 RS485 等多種協(xié)議標準）的接口產(chǎn)品。 模擬信號在模數(shù)轉(zhuǎn)換并處理后可通過數(shù)模轉(zhuǎn)換直接輸出，也可以輸出到接口進行傳輸，接口主要類型包括以太網(wǎng)接口、USB接口等。接口產(chǎn)品的典型應用如適用于各個行業(yè)電子系統(tǒng)的打印接口；適用于監(jiān)控安全行業(yè)的控制和調(diào)試接口等；通信行業(yè)的背板時鐘以及控制信號的傳送接口等。

4. RF與微波：包括射頻芯片和微波芯片，一般也統(tǒng)稱為射頻芯片。射頻（RF，Radio Frequency）就是射頻電流，是一種高頻交流變化的電磁波.RF表示可以輻射到空間的電磁頻率，頻率范圍在300KHz～300GHz之間。每秒變化小于1000次的交流電稱為低頻電流，大于10000次的稱為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流。高頻大于10KHz，射頻（300KHz-300GHz）是高頻的較高頻段；微波頻段（300MHz-300GHz）又是射頻的較高頻段。射頻技術(shù)在無線通信領域中被廣泛使用。

射頻芯片是處理射頻頻段的信號鏈芯片，能夠?qū)⑸漕l信號和數(shù)字信號進行轉(zhuǎn)化，負責射頻收發(fā)、頻率合成、功率放大，適合信號收發(fā)類電路，被稱為模擬芯片皇冠上的明珠。為了方便區(qū)分， 有時也將信號鏈芯片和射頻芯片單列開來。因此有些地方我們也可以看到根據(jù)功能將模擬芯片分為電源管理芯片、 信號鏈芯片、射頻芯片的分法。

射頻芯片與基帶芯片（BP）一起構(gòu)成了通信系統(tǒng)架構(gòu)（實際上在早期的通信系統(tǒng)架構(gòu)中還包括第三種芯片即中頻芯片（Intermediate Frequency，IF），這是因為通訊電磁波的頻率很高，要由數(shù)字訊號開始直接將訊號的頻率提高到電磁波的頻率（GHz）會遇到許多困難， 因此可以先以訊號頻率比高頻電磁波還低的中頻來處理，后來由于直接轉(zhuǎn)換（ Direct conversion）技術(shù)的進步，可以克服訊號靈敏度與噪音問題，射頻可以直接降為基頻處理，少了中頻芯片可以結(jié)省空間與降低成本，達到零中頻（Zero IF，ZIF）的目標），BP我們在數(shù)字芯片中已經(jīng)進行了介紹。下面我們對射頻芯片的分類做一個簡單的梳理。

射頻芯片包括RF收發(fā)機、功率放大器（PA）、低噪聲放大器（LNA）、濾波器、射頻開關(guān)（Switch）、天線調(diào)諧開關(guān)（Tuner）等，其中PA、LNA、濾波器、射頻開關(guān)又統(tǒng)稱為射頻前端芯片，濾波器又可分為中低頻段的表面聲波濾波器（SAW，Surface Acoustic Wave)和中高頻段的體聲波濾波器(BAW，Bulk Acoustic Wave)。

在通信系統(tǒng)中不同射頻芯片各司其職，完成通信的轉(zhuǎn)換功能。其中收發(fā)器、天線負責信號的收發(fā)；射頻開關(guān)用于實現(xiàn)射頻信號接收與發(fā)射的切換、不同頻段間的切換；LNA用于實現(xiàn)接收通道的射頻信號放大；PA用于實現(xiàn)發(fā)射通道的射頻信號放大；射頻濾波器用于保留特定頻段內(nèi)的信號，而將特定頻段外的信號濾除；雙工器用于將發(fā)射和接收信號的隔離，保證接收和發(fā)射在共用同一天線的情況下能正常工作。見射頻芯片和基帶芯片是什么關(guān)系？

若以技術(shù)難度論，射頻前端技術(shù)難度從低到高依次為：開關(guān)、LNA、PA、濾波器。濾波器中的BAW主要用于5G通信場景，也屬于射頻前端最難的一點。限于篇幅，關(guān)于射頻領域的詳細情況我們已有有機會再著重介紹。

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5.時鐘與計時：時鐘在電子產(chǎn)品中提供脈沖，主要作用是能夠讓數(shù)據(jù)在同一時間被傳輸或?qū)⒐潭l率的來源濾除。為實現(xiàn)上述功能，時鐘類產(chǎn)品需要集成數(shù)字資源及模擬電路，因此時鐘芯片屬于細分領域市場的模擬混合信號芯片。時鐘下游應用十分廣泛，尤其在通信領域，時鐘（主要是時鐘芯片）是高性能通訊系統(tǒng)中必不可少的核心芯片，其性能及可靠性直接影響著通訊系統(tǒng)的主要性能和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

時鐘和計時類產(chǎn)品主要包括時鐘發(fā)生器、時鐘緩沖器和RTC與計時器等。時鐘發(fā)生器是用來產(chǎn)生時鐘信號的器件。RTC(Real Time Clock)是集成電路，通常稱為時鐘芯片，也被稱為實時時鐘。任何實時時鐘的核心都是晶振，晶振頻率為32768 Hz ，它為分頻計數(shù)器提供精確的與低功耗的實基信號，通過對晶振所產(chǎn)生的振蕩頻率分頻和累加，得到年、月、日、時、分、秒等時間信息并通過計算機通訊口送入處理器處理，也就是說時鐘芯片是通過晶振的作用來確定日期和時間的。

但這里需要注意時鐘與晶振的區(qū)別，時鐘是一個脈沖信號，晶振是構(gòu)成振蕩器的元器件，振蕩器的輸出可以有很多用途，其中之一就是生成時鐘脈沖信號。同樣的生成時鐘信號也不一定要通過晶振，我們通常所說的 “片內(nèi)時鐘”, 實際上片內(nèi)就沒有晶振，而是RC振蕩電路。單片機不一定要晶振，因為很多單片機并不需要石英晶體這種數(shù)十ppm的精確度，而只需要1~2%上下精確度就可以?，F(xiàn)代很多單片機都有內(nèi)建RC振蕩電路，俗稱內(nèi)振，但是需要另搭配晶振給實時時鐘，以保持時間準確。

時鐘緩沖器則是對時鐘信號進行分配的器件。幾乎所有的電子系統(tǒng)都需要對系統(tǒng)中的很多芯片提供多個時鐘信號，以建立該系統(tǒng)的運行節(jié)奏。但若是在設計中采用多個獨立的晶體時鐘源給不同的芯片提供時鐘信號，會提高系統(tǒng)成本，增大電路板面積，而且會帶來時間同步的問題，好的系統(tǒng)設計會選擇使用單一主時鐘振蕩器作為時鐘源，再將時鐘信號通過時鐘緩沖分配給整個系統(tǒng)中的各個芯片。

至此，我們已經(jīng)完成集成電路芯片細分行業(yè)的所有拼圖，接下來我們將繼續(xù)出發(fā)，去看一看半導體其他的細分行業(yè)。下周我將考慮一周兩更，其中半導體系列將改在每周三晚上更新，周末考慮嘗試增加一項市場策略梳理的文章。