2022年信號鏈行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

1、2022年信號鏈行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析信號鏈：信號鏈路是指一個系統(tǒng)中信號從輸入到輸出的路徑，主要針對 模擬信號完成收發(fā)、轉(zhuǎn)換、放大、過濾等功能。 信號鏈模擬芯片主要包括：線性產(chǎn)品、轉(zhuǎn)換器、接口、隔離器、RF 與微 波等。 一條完整的信號鏈?zhǔn)侵笇⒆匀唤绲穆?、光、電等連續(xù)信息通過采集（傳 感器）、處理（放大、縮小、濾波）、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換（ADC）轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，經(jīng)過系統(tǒng)處理（微處理器）后再轉(zhuǎn)換為模擬信號（DAC）輸出的 整個過程。線性產(chǎn)品規(guī)模大，轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品增速快。從信號鏈芯片細(xì)分產(chǎn)品來看，2019 年放大器和比較器占據(jù)最大份額 39%，市場空間約為 37 億美金，此前 增速也快于轉(zhuǎn)換器、接口兩大類產(chǎn)品（

2、市場空間分別約為 36 和 25 億美 金）。但 IC Insights 預(yù)測在 2021-2023 年間，轉(zhuǎn)化器產(chǎn)品的年均復(fù)合增速 接近 9%，遠(yuǎn)高于放大器和比較器約 5%的提升速度，預(yù)計到 2023 年轉(zhuǎn) 換器產(chǎn)品將占據(jù)信號鏈細(xì)分市場約 41%，取代放大器和比較器成為最大 份額產(chǎn)品。1. 線性產(chǎn)品運(yùn)算放大器是線性產(chǎn)品的基本構(gòu)建模塊之一。運(yùn)放在其信號處理范圍內(nèi)， 通?？梢哉J(rèn)為是線性器件，即增益不隨信號的幅度變化而變化。運(yùn)放可 以結(jié)合外部電路器件實現(xiàn)信號的放大、求和、微分以及積分等數(shù)學(xué)運(yùn)算。 若再搭配晶體管等有源器件，可被設(shè)計成數(shù)模轉(zhuǎn)換器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、調(diào) 制器、開關(guān)電容濾波器等多種核心信號鏈模

3、塊。根據(jù)高增益低失調(diào)軌對軌運(yùn)算放大器的研究與設(shè)計，運(yùn)放可根據(jù)其制 造工藝、輸入輸出信號類型以及性能指標(biāo)等多個方面進(jìn)行分類。根據(jù)制 造工藝的不同，運(yùn)放可以分為 CMOS 運(yùn)放、BJT 運(yùn)放以及 BiCMOS 運(yùn) 放；根據(jù)性能指標(biāo)的不同側(cè)重，運(yùn)放可以被劃分為低功耗運(yùn)放、高增益 運(yùn)放、高速運(yùn)放以及精密運(yùn)放等，從而滿足不同場合的應(yīng)用要求；根據(jù) 輸入輸出信號的類型，運(yùn)放可被劃分為運(yùn)算放大器、跨導(dǎo)運(yùn)放、電流運(yùn) 放等。2. 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器主要包括 ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換）和 DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換）。轉(zhuǎn)換器作為連 接模擬世界和數(shù)字信號處理的橋梁，在信號鏈中有著十分重要的地位。 按照功能劃分，轉(zhuǎn)換器主要分為 ADC 和 D

4、AC 兩種，其中 ADC 應(yīng)用場 景更加廣泛。此外，市場對高速 ADC、DAC 的需求快速 增長，2018 年，僅占 6%出貨量的高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，創(chuàng)造了近 50%的銷 售額。ADC 產(chǎn)品應(yīng)用十分廣泛。ADC 是物理與數(shù)字世界的重要媒介，被廣泛 應(yīng)用于航天航空、通信、測量、醫(yī)療、消費(fèi)電子、汽車電子等領(lǐng)域，其 性能對整個系統(tǒng)影響顯著。例如在無線通信系統(tǒng)的接收機(jī)鏈路中，ADC 將經(jīng)降頻以及濾波處理后的基帶、中頻等信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電路可識別、 處理的編碼信號。 根據(jù)高增益低失調(diào)軌對軌運(yùn)算放大器的研究與設(shè)計，其工作流程主要 包括模擬輸入、抗混疊濾波、采樣/保持以及量化/編碼四個步驟，采樣過 程是連續(xù)信號變

5、成離散時間信號，量化過程將連續(xù)幅值轉(zhuǎn)化為離散幅值， 最后通過編碼步驟，將量化電平變?yōu)檫壿嫶a。速度、精度、功耗是 ADC 性能最直觀的體現(xiàn)。在實際芯片設(shè)計中，這 三方面性能往往相互制約，需要在設(shè)計時對三種指標(biāo)進(jìn)行折衷，犧牲某 些方面來突出其他方面。ADC 速度指采樣速率 Fs（單位是每秒采樣次 數(shù)）；精度可以用 SNDR 來描述，理想狀況下，ADC 的位數(shù)越高，往往 就會有更高的精度。在低速高精度的應(yīng)用場景中，增量 delta sigma 較為 合適。在中等采樣率和采樣精度的應(yīng)用場景下，delta sigma、SAR ADC 應(yīng)用較為廣泛。在對采樣率要求高，對精度要求稍低的應(yīng)用場景下，流 水線

6、（Pipeline）和 FLASH ADC 較為合適。DAC是數(shù)字信號到模擬信號的橋梁，主要應(yīng)用于通信、視頻和音頻等領(lǐng) 域。DAC 由加權(quán)網(wǎng)絡(luò)、開關(guān)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字信號輸入、參考基準(zhǔn)電壓、放大 器構(gòu)成，不僅僅是通信系統(tǒng)信號接收端的主要組成部分，也在家庭影院、 車載音響、手機(jī)音頻輸出等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。具體而言：第一是高速 DAC，主要被應(yīng)用在射頻領(lǐng)域，工作頻率一般在幾個 GHz 以上；第二 是高精度 DAC，具有很高的分辨率，領(lǐng)先產(chǎn)品位數(shù)達(dá)到 20 以上，主要 被應(yīng)用在音頻領(lǐng)域；第三是兼顧高精度和高速的 DAC，主要被應(yīng)用在通 信領(lǐng)域中。此外，由于不同 開關(guān)連接的節(jié)點內(nèi)阻有差異，導(dǎo)致延時時間不同，限

7、制了其在高速場景 的應(yīng)用。電荷式架構(gòu)由開關(guān)、電容以及跟隨器等構(gòu)成，由于主要由電容 構(gòu)成（靜態(tài)電流流通?。?，其精度及功耗較為優(yōu)異。但是當(dāng)位數(shù)增加后， 充放電時間會隨電容數(shù)量的增加而增加，導(dǎo)致其轉(zhuǎn)換時間較慢，主要被 應(yīng)用于低功耗場景。此外，電壓和電容結(jié)構(gòu)需要接運(yùn)算放大器，對運(yùn)放處理速度亦提出較高 要求，對于電流式結(jié)構(gòu)而言，主要分為二進(jìn)制加權(quán)電阻結(jié)構(gòu)、R-2R 結(jié)構(gòu) 以及電流舵結(jié)構(gòu)。其中，電流舵結(jié)構(gòu)是目前較為常見的 DAC 架構(gòu)，具有 非常高的速度、精度以及很小的面積，在高速高精度 DAC 中應(yīng)用廣泛。3. 接口接口類產(chǎn)品主要包括隔離器、收發(fā)器、數(shù)據(jù)緩沖器等，是電路間連接的 橋梁。隔離器用于提升系統(tǒng)

8、安全性，其中數(shù)字隔離器應(yīng)用較為廣泛。隔離器主 要使兩系統(tǒng)具有高的電阻隔離特性，避免電路在互相通信時受損，其中 數(shù)字隔離器應(yīng)用較為廣泛。光耦占比高，數(shù)字隔離器快速增長，2024 年超過 7 億美金。下游應(yīng)用看，數(shù)字隔離芯片主要應(yīng)用于信息通訊、電力自動化、工廠自 動化、工業(yè)測量、汽車車體通訊、儀器儀表和航天航空等場景。根據(jù) Markets and Markets 的 數(shù)據(jù)，2020 年數(shù)字隔離類芯片在工業(yè)領(lǐng)域占比達(dá) 28.58%，汽車電子占 比達(dá) 16.84%，通信領(lǐng)域占比達(dá) 14.11%位列第三名。2026 年工業(yè)領(lǐng)域、 汽車電子領(lǐng)域和通信領(lǐng)域?qū)⒎謩e占比 28.80%、16.79%和 14.31%。多路復(fù)用器（MULTIPLEXER，也稱為數(shù)據(jù)選擇器）是一種通過將數(shù)據(jù) 從多個輸入行/流路由到一個輸出行/流來將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)的 設(shè)備。多路復(fù)用器可使系統(tǒng)減小成本、降低復(fù)雜性、減少布線的使用和 資源的共享。收發(fā)器產(chǎn)品種類眾多。按照協(xié)議可劃分為 CAN、LIN、RS-485（符合 TIA/EIA 485，常用的多點系統(tǒng)通信接口標(biāo)準(zhǔn)之一）、RS-232（常用的串 行通信接口標(biāo)準(zhǔn)之一）等系列，其