自然界产生的信号，都是模拟信号，比如我们说话的声音，看到的景色，感受到的温度、湿度、压力、流速、光、电、风及个人的呼吸、血压、体温、心跳、体重、血糖，体脂等等。


这些模拟信号都得最终放在电脑，手机等数字领域进行处理，存储或者传输，那如何把模拟信号转换成数字信号呢?就需要一个转换器芯片，它就是芯片界的翘楚—ADC!
一、ADC芯片就是Analog Digtal Convert 模拟数字转换的芯片。
从模拟信号转化为数字信号，转换的过程信号处理要经过采样，保持，量化，编程四个阶段。根据不同的处理方式，有七种结构及其应用场景：


Falsh,(Half-Falsh)


Folding(折叠型),


Sigma-Delta(Σ-δ)，


SAR(逐次逼近型),


Pipelined(流水型),


未知结构。


1、FLASH & Half- FLASH ADC由于其并行结构具有最高采样速率可达10GSps以上，但是由于非线性使其分辨率限制在8位以内，可用于示波器等产品。


2、Folding采用折叠型等结构的高速ADC，可以实现比FLASH稍高的精度和差不多的速度，可应用于广播卫星中的基带解调等方面。


3、∑-Δ型ADC主要应用于高精度数据采集，特别是传感器、数字音响系统、多媒体、地震勘探仪器、声纳等电子测量领域，采集精度可达24比特。




4、SAR ADC逐次逼近型，主要应用于中速或较低速、中等精度的数据采集和智能仪器中。具有最宽的采样速率，虽然它不是最快的，但由于低成本和低功耗使其很受欢迎。SAR ADC同时也可以达到16比特的精度。


5、PipeLined流水线型ADC主要应用于高速情况下的瞬态信号处理、快速波形存储与记录、高速数据采集、视频信号量化及高速数字通讯技术等领域，当前设计速度可以达到Gsps。它们非常适合例如无线收发器应用和军用等高性能要求的应用。


二、针对各种的ADC芯片，如何快速区分和了解ADC芯片的性能的好坏呢?从几个指标着手;
1、精度、也称为分辨率(ResoluTIon)，单位(Bits)比特;精度越高的ADC转换出来的数字信号越接近于原来真实的模拟信号;另一方面，该精度只表示ADC输出的位数，不代表这些位数里真正的信号分量。


2、采样速率(Input Sampling Rate )单位是SPS, 如果ADC的采样频率是Fs(Hz)，那么它可以转换的模拟信号带宽至多是Fs/2(Hz)。比如1Msps代表着1M Samples Per Second,对应的ADC的采样频率就是1MHz，可以转换的模拟信号带宽至多是1/2 MHz。
3、功耗 Power Diss 单位mW;


4、噪声 Chip Noise 单位Vrms 均方根;


5、温漂 Temperature Drift 单位ppm/℃;


6、实际精度 ENOB ADC输出的信号位数 单位比特;


7、信噪比 SNR 单位db分贝;


ADC芯片朝着减小功耗的方向前进, 以功耗、分辨率、采样速率、噪音作为确定品质因数的依据; 这一挑战在移动通信领域应用中尤为突出。


目前ADC 芯片的存在形式多种多样，


1、传统封装片、集成电路;


2、ADC IP 存在于各种SOC 芯片中;


3、ADC集成模拟芯片(SIP)，存在于各类数字传感器芯片。


三、什么是高端ADC芯片呢?


简单来说，它是区别于消费电子市场的ADC芯片，主要应用在军工、航空航天、有线无线通信、汽车、工业和医疗仪器(核磁共振、超声)等对工艺、性能、可靠性要求极高的领域.每个电子系统都需要ADC芯片，而且ADC芯片设计的技术门槛很高。
1996年，以西方为主的33个国家在奥地利维也纳签署了《瓦森纳协定》，规定了高科技产品和技术的出口范围和国家，其中高端ADC属于出口管制的产品，中国也属于受限制的国家之一，禁运范围主要是精度超过8位1.3Gsps以及16位以上速度超过65MSPS的ADC。


1、每一台国产示波器，使用的ADC芯片都需要美国政府的同意才能进口，同时要承诺不被转用军事用途。


2、在相控阵雷达里面，高速度ADC芯片都是必需品，只能通过第N方渠道转道加价获得。


3、在中兴、华为出产的通讯基站，电路板上除了几颗数字基带芯片是自产的，其他通信链路上RF、PLL、ADC/DAC乃至外围测量电源电压的芯片都见不到国产供应商的身影
4、一些技术含量很高的关键器件高速高精度ADC/DAC等领域，还完全依赖美国供应商。


5、GS/s高精度的模数转换器(ADC)是5G通讯建设中高性能基站的核心器件，也是反导相控阵雷达中所需的关键模块，更是“瓦森纳协议”所禁运管控的核心器件，长期以来被国外公司所垄断，突破GS/s高精度ADC的技术壁垒迫在眉睫。


四、目前国际上ADC/DAC市场


目前来看市场份额分别被ADI、TI、MAXIM、MICROCHIP等国外企业独占，其中，ADI市占率约为58%，TI占比约为25%，MAXIM占7%，MICROCHIP占3%，难觅国内企业身影。


据相关数据显示，2017年ADC芯片销售额为545亿美元，预计到2022年，全球ADC芯片市场规模可达748亿美元，市场前景非常可观。
未来几年支撑ADC芯片增长的主要驱动力是5G、人工智能、物联网、汽车电子等新兴应用，这些相关的产品或技术对信号处理的需求大涨。中国模拟芯片市场占全球模拟芯片市场比例超过50%，且市场增速高于全球平均水平，按具体功能分，ADC/DAC市场规模占模拟电路市场份额比例达15%，所以大概推断出国内2022年ADC/DAC市场规模为56.1亿美元(约393亿人民币)。
ADC芯片龙头企业—ADI;我们主要从ADI关键财务数据剖析。数据来源：ADI官网公布的2019年年度报告(单位：千美元)。


1、收入、毛利率和进利率总览


产品平均毛利率超过60%;


3、收入-按区域


源自于中国地区收入占ADI总收入的35%;


2、收入-按应用领域


ADI在全球市场的业务布局广泛，主要以模拟信息的感知、测量、连接、电源、解译、安全;


这六大核心处理技术，全方位地布局工业自动化、通讯、汽车和消费电子与医疗等产业。根据ADI刚公布的2019财报，工业应用领域占据半壁江山。


七、2000年前后，国家利用人才政策吸引了很多海关留学人员归国创业，这些海归博士一开始也许想做工业级产品，关键的CPU等，但很快发现产业环境不合适。


那时候中国的的整机还没有强大到今天华为，小米，OPPO,VIVO 等地位，市场容量小，技术可靠性要求高，设计周期长;这批海归博士的企业都是靠消费类市场和06年之后一波山寨手机热潮完成的原始积累，进入良性循环。然而没有跟上这一波潮流的企业都还在艰难的生存。


在5G时代，高速高精度的ADC是5G基站不可或缺的芯片。目前进口的国外ADC芯片单价都在千元以上，单个5G基站的ADC芯片使用就高达两位数。可见未来国产ADC的使用空间巨大。


八、国产ADC芯片产业的历史机遇
政策方面：在美国政府和特朗普政权强力制裁以华为为首的中国高科技企业的大前提下，芯片的争夺和发展成了重中之重。8月24日习近平总书记强调长三角三省一市要集合科技力量，聚焦集成电路、生物医药、人工智能等重点领域和关键环节，尽早取得突破。2020年7月30日，在国务院学位委员会会议上，投票通过了设立集成电路一级学科，上海复旦大学已经开了第一枪。有望弥补30万集成电路人才缺口。


而中科大与在合肥市的成功模式，让各级政府、高校及高新科技给城市未来带来的新时代机遇。


资金：国家成立了国家集成电路大基金一期，二期等，全力支持芯片的发展。社会上有关芯片生态产业的投资成了当下最大的热门。各级政府都在当地建设集成电路基金和芯片相关的上游产业投资。


生态：国产替代已经成为了热门词汇。在瓦森纳协定和美国特朗普政府的深度制裁造成国内很多的知名大客户在无芯可用的情况下，在ADC芯片的使用上面不得采用国产替代。在台积电突破7nm, 中芯国际突破14nm的今天，国产高端ADC晶圆流片不再是一堵高墙。同时在瓦森纳协定和美国特朗普政府的深度制裁造成国内很多的知名大客户在无芯可用的情况下，在ADC芯片的使用上面不得采用国产替代。


这些年，中国半导体产业面临的一大难题，就是如何融入这个生态链。


---国产替代，让我们有了重塑生态链的好机会。


---新冠疫情，让国产ADC芯片供不应求。
目前美国占据了全球半导体市场的半壁江山，拥有明显的领先优势。那么一再对华实施芯片出口限制，到底有多大作用?美方还能确保自己的市场优势吗?

毕竟中国是全球最大的芯片消费市场。最近，美国智库波士顿咨询公司就发表了自己的研究报告，指出限制对华出口芯片，可能会终结美国在半导体产业的统治地位