2022年信號鏈行業(yè)發(fā)展現狀分析

1、2022年信號鏈行業(yè)發(fā)展現狀分析信號鏈：信號鏈路是指一個系統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)、轉換、放大、過濾等功能。 信號鏈模擬芯片主要包括：線性產品、轉換器、接口、隔離器、RF 與微 波等。 一條完整的信號鏈是指將自然界的聲、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/數字轉換（ADC）轉變?yōu)閿底中盘?，經過系統處理（微處理器）后再轉換為模擬信號（DAC）輸出的 整個過程。線性產品規(guī)模大，轉換器產品增速快。從信號鏈芯片細分產品來看，2019 年放大器和比較器占據最大份額 39%，市場空間約為 37 億美金，此前 增速也快于轉換器、接口兩大類產品（

2、市場空間分別約為 36 和 25 億美 金）。但 IC Insights 預測在 2021-2023 年間，轉化器產品的年均復合增速 接近 9%，遠高于放大器和比較器約 5%的提升速度，預計到 2023 年轉 換器產品將占據信號鏈細分市場約 41%，取代放大器和比較器成為最大 份額產品。1. 線性產品運算放大器是線性產品的基本構建模塊之一。運放在其信號處理范圍內， 通?？梢哉J為是線性器件，即增益不隨信號的幅度變化而變化。運放可 以結合外部電路器件實現信號的放大、求和、微分以及積分等數學運算。 若再搭配晶體管等有源器件，可被設計成數模轉換器、模數轉換器、調 制器、開關電容濾波器等多種核心信號鏈模

3、塊。根據高增益低失調軌對軌運算放大器的研究與設計，運放可根據其制 造工藝、輸入輸出信號類型以及性能指標等多個方面進行分類。根據制 造工藝的不同，運放可以分為 CMOS 運放、BJT 運放以及 BiCMOS 運 放；根據性能指標的不同側重，運放可以被劃分為低功耗運放、高增益 運放、高速運放以及精密運放等，從而滿足不同場合的應用要求；根據 輸入輸出信號的類型，運放可被劃分為運算放大器、跨導運放、電流運 放等。2. 轉換器轉換器主要包括 ADC（模數轉換）和 DAC（數模轉換）。轉換器作為連 接模擬世界和數字信號處理的橋梁，在信號鏈中有著十分重要的地位。 按照功能劃分，轉換器主要分為 ADC 和 D

4、AC 兩種，其中 ADC 應用場 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%出貨量的高速數據轉換器，創(chuàng)造了近 50%的銷 售額。ADC 產品應用十分廣泛。ADC 是物理與數字世界的重要媒介，被廣泛 應用于航天航空、通信、測量、醫(yī)療、消費電子、汽車電子等領域，其 性能對整個系統影響顯著。例如在無線通信系統的接收機鏈路中，ADC 將經降頻以及濾波處理后的基帶、中頻等信號轉換為數字電路可識別、 處理的編碼信號。 根據高增益低失調軌對軌運算放大器的研究與設計，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。在實際芯片設計中，這 三方面性能往往相互制約，需要在設計時對三種指標進行折衷，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）；精度可以用 SNDR 來描述，理想狀況下，ADC 的位數越高，往往 就會有更高的精度。在低速高精度的應用場景中，增量 delta sigma 較為 合適。在中等采樣率和采樣精度的應用場景下，delta sigma、SAR ADC 應用較為廣泛。在對采樣率要求高，對精度要求稍低的應用場景下，流 水線

6、（Pipeline）和 FLASH ADC 較為合適。DAC是數字信號到模擬信號的橋梁，主要應用于通信、視頻和音頻等領 域。DAC 由加權網絡、開關網絡、數字信號輸入、參考基準電壓、放大 器構成，不僅僅是通信系統信號接收端的主要組成部分，也在家庭影院、 車載音響、手機音頻輸出等領域發(fā)揮重要作用。具體而言：第一是高速 DAC，主要被應用在射頻領域，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，領先產品位數達到 20 以上，主要 被應用在音頻領域；第三是兼顧高精度和高速的 DAC，主要被應用在通 信領域中。此外，由于不同 開關連接的節(jié)點內阻有差異，導致延時時間不同，限

7、制了其在高速場景 的應用。電荷式架構由開關、電容以及跟隨器等構成，由于主要由電容 構成（靜態(tài)電流流通小），其精度及功耗較為優(yōu)異。但是當位數增加后， 充放電時間會隨電容數量的增加而增加，導致其轉換時間較慢，主要被 應用于低功耗場景。此外，電壓和電容結構需要接運算放大器，對運放處理速度亦提出較高 要求，對于電流式結構而言，主要分為二進制加權電阻結構、R-2R 結構 以及電流舵結構。其中，電流舵結構是目前較為常見的 DAC 架構，具有 非常高的速度、精度以及很小的面積，在高速高精度 DAC 中應用廣泛。3. 接口接口類產品主要包括隔離器、收發(fā)器、數據緩沖器等，是電路間連接的 橋梁。隔離器用于提升系統

8、安全性，其中數字隔離器應用較為廣泛。隔離器主 要使兩系統具有高的電阻隔離特性，避免電路在互相通信時受損，其中 數字隔離器應用較為廣泛。光耦占比高，數字隔離器快速增長，2024 年超過 7 億美金。下游應用看，數字隔離芯片主要應用于信息通訊、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 Markets and Markets 的 數據，2020 年數字隔離類芯片在工業(yè)領域占比達 28.58%，汽車電子占 比達 16.84%，通信領域占比達 14.11%位列第三名。2026 年工業(yè)領域、 汽車電子領域和通信領域將分別占比 28.80%、16.79%和 14.31%。多路復用器（MULTIPLEXER，也稱為數據選擇器）是一種通過將數據 從多個輸入行/流路由到一個輸出行/流來將并行數據轉換為串行數據的 設備。多路復用器可使系統減小成本、降低復雜性、減少布線的使用和 資源的共享。收發(fā)器產品種類眾多。按照協議可劃分為 CAN、LIN、RS-485（符合 TIA/EIA 485，常用的多點系統通信接口標準之一）、RS-232（常用的串 行通信接口標準之一）等系列，其