在竞争中走向深水区 国产模拟芯片的“高级感”呼之欲出

外界信号要经过传感器变成电信号，即模拟信号，然后经过放大、滤波、转换，变为数字信号，最后输出为现代人所用。处理这一过程的就是模拟芯片。每当提起“芯片”，人们最先想到的无疑是应用广泛的数字芯片了，例如，各类CPU、微处理器、微控制器、数字信号处理单元、存储器等生活中各类电子产品中的中央处理器、移动硬盘等核心部件均为数字芯片。然而，在芯片的大分类中，还有一类芯片是人们了解甚少，却又更加重要的，那就是“模拟芯片”。那么，什么才是“模拟芯片”？简言之，外界信号要经过传感器变成电信号，即模拟信号，然后经过放大、滤波、转换，变为数字信号，最后输出为现代人所用。处理这一过程的就是模拟芯片。换句话说，模拟芯片通过对模数信号的处理实现对现实与数字世界的连接，故模拟芯片是现实与数字世界的“桥梁”。年关已至，为何再度提起模拟芯片话题？这是源于2022年国内模拟芯片迎来了又一波“投资热”。据媒体不完全统计，今年以来，有超过15家的模拟芯片企业获得了融资，融资金额大多在亿元左右。的确，过去几年，国内已跑出了不少家上市的模拟芯片企业，第一波芯片国产替代的窗口已然过去，模拟芯片赛道发展现状如何？未来将呈现怎样的局面？今年，请跟随《中国科技信息》一起来聊聊“模拟芯片”这一话题。模拟芯片是“真实世界与数字世界的桥梁”聊到芯片，不妨先看看其概念和分类。集成电路按其功能通常分为模拟集成电路和数字集成电路两类，模拟集成电路是指用来产生、放大和处理连续函数形式模拟信号的集成电路；数字集成电路是指对离散的数字信号进行算术和逻辑运算的集成电路。那么，今天受到关注的模拟芯片究竟有什么“玄机”？与数字芯片相比，模拟芯片更注重满足现实世界的物理需求，实现特殊功能，追求高信噪比、高稳定性、高精度、低功耗，其性能不会随着线宽的缩小而线性提高，因此模拟芯片不追求先进的工艺，更注重稳定性和成本。换句话来说，模拟芯片设计工艺依赖人工经验积累、研发周期长。由于模拟芯片使用周期长， 客户对产品性能要求十分严格，产品技术需要长年累月的经验积累；且模拟芯片相较数字芯片与元器件结合更加紧密，需要考虑元器件布局的对祢结构和元器件参数匹配形式，需要设计人员充分熟悉了解元器件特性、拥有成熟的拓扑结构设计与布线能力，模拟芯片的设计十分依赖工作人员日积月累的经验。基于这些特点，模拟芯片企业需要长期积累产品、客户和人才，这也是其长期竞争优势的主要来源。显然，数字芯片无法直接处理自然界中的信号，而必须通过模拟芯片将其处理成离散的“0”、“1”信号再进行处理。因此，人们形象地将模拟芯片称为“真实世界与数字世界的桥梁”。汽车和工业领域是模拟芯片厂商必经之路拥有如此绝对的“优越性”，模拟芯片又有哪些现实作用呢？从产品专用性与否的角度出发，可以将模拟芯片分为通用模拟芯片和专用模拟芯片。其中，通用模拟芯片广泛应用于各个下游领域，主要产品类型包括放大器、比较器、电源管理、数据转化以及接口芯片等，而专用模拟芯片主要针对特定的应用下游如通信、汽车、消费电子和工业等领域进行生产销售。将目光锁定在模拟芯片应用下游，除了通信场景外，模拟芯片最大的应用场景非汽车电子莫属。以2022年上半年为例，在整个芯片市场表现出了明显的结构性分化趋势，从之前的“缺芯潮”转变为结构性短缺的局面下，新能源汽车、光伏储能等快速增长使得芯片供不应求。由此可见，向汽车和工业等应用领域的开拓是模拟芯片厂商不得不走之路。不少国内的厂商如芯海科技、艾为电子等也正加大在工业及车载相关领域的技术研发和产品布局。如今，模拟芯片在汽车各个部分均有应用，包括车身、仪表、底盘、动力总成等等，平均单机价值量高达200美元。同时，根据公开信息统计的2022年以来国内模拟芯片厂商的融资情况，不难发现，这一轮融资企业的不同之处在于，有不少初创模拟芯片企业所聚焦的应用领域除了汽车领域外，还集中在工业、医疗以及高端的消费电子领域。事实上，模拟芯片产品种类繁多，无论是军工还是通信业，其实对模拟芯片需求都很大。可以说，模拟芯片与“高级”的定义联系十分紧密。高性能模拟芯片深水区 我国道阻且长总的来看，国产模拟芯片公司大多是从消费电子市场切入，消费电子市场巨大，品类众多，因此成为我国模拟芯片创业企业的理想起步市场。近些年来，国内涌现了卓胜微、圣邦微、思瑞浦、艾为电子、纳芯微、晶丰明源、芯海科技、力芯微、芯朋微、希荻微等为代表的一批模拟芯片公司。他们这些企业在模拟芯片的部分细分领域已崭露头角，在细分市场的产品形态有的已经处于业界较为前沿的位置。不过，从技术自主研发角度来看，模拟芯片分为电源管理芯片和信号芯片，这两种我国目前均无法实现全部国产替代。这也导致目前国内模拟芯片企业大多是集中在中低端消费电子领域，竞争已经非常火热，持续的“价格战”最终将会导致同业企业竞争加剧。那么，在这样一个必争之地，我国如何能从“卖得多”向“卖得好”顺利转型呢？专家曾指出，国产品牌要真正实现在高端领域的替代不是易事，不仅要在产品的性能和可靠性方面达到替代标准，还要对产品的整个质量管理有保障，真正达到完全兼容，而且在实际应用过程中碰到的问题也是很考验模拟芯片的经验和处理能力。综上，在高性能模拟芯片这个深水区，国产企业未来还有很长的路要走。关注公众号了解更多资讯《中国科技信息》杂志社 主管单位：中国科学技术协会 主办单位：中国科技新闻学会 内容转载请联系微信：zkxxx1999杂志收录情况：《中国知网》《中国期刊核心期刊（遴选）数据库》《中国学术期刊综合评价数据库（CAJCED）统计源期刊》《中国期刊全文数据库（CJFD）》《中国科协、中国图书馆学会（解读科学发展观推荐书目）》