智能化時(shí)代，數(shù)字技術(shù)似乎越來越成為主流。但有一點(diǎn)不變的是，數(shù)字化電子設(shè)備中，模擬技術(shù)始終舉足輕重。我們用數(shù)字方式捕獲的信息越多，必須轉(zhuǎn)換和還原的數(shù)據(jù)就越多，不論是實(shí)時(shí)的語音傳輸、高質(zhì)量的音頻信號還是視頻圖象。如果沒有重大且同步的模擬技術(shù)創(chuàng)新，那么數(shù)字革命的效果可能會黯然失色。

日前，<電子發(fā)燒友>對話硅谷數(shù)模市場部VP Michael Ching，就模擬技術(shù)的創(chuàng)新、增長點(diǎn)以及未來面臨的挑戰(zhàn)等問題進(jìn)行了深入探討。

世界在緊密聯(lián)系，模擬IC將高于行業(yè)平均水平增長

Michael Ching認(rèn)為，在提供更多的智能功能時(shí)，數(shù)字技術(shù)為降低功耗、成本做出了極大貢獻(xiàn)，它符合摩爾定律的演進(jìn)，未來將會有越來越多的依靠純數(shù)字邏輯完成的處理。但是，我們所處的世界是模擬的，從傳感器輸入到通過電線或空氣傳輸?shù)膶?shí)際信號，模擬技術(shù)將一直存在且始終重要。它能夠正確地將由“1”和“0”表示的數(shù)字信號還原為人能夠聽到、看到、感覺或感知到的模擬信號。不論是智能設(shè)備不斷縮小的外形尺寸、不斷增加的智能功能、高品質(zhì)的音質(zhì)以及高清晰度的圖像等等，這些不僅僅是先進(jìn)制造工藝和高性能數(shù)字處理技術(shù)的產(chǎn)物，也是模擬技術(shù)不斷創(chuàng)新的成果。

具體而言，模擬電路對模擬前端(AFE)、功率調(diào)節(jié)和傳感器至關(guān)重要。許多傳統(tǒng)的“模擬”技術(shù)是混合模擬輸入，即通過模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器的數(shù)字化和數(shù)字處理。即使是傳統(tǒng)的模擬電路，如Phase Lock Loop或voltage converters也都是如此，模擬技術(shù)也得益于數(shù)字技術(shù)的小型化。

近幾年全球模擬IC保持穩(wěn)定增長態(tài)勢，主要受益于哪些推動因素？Michael Ching認(rèn)為，IC產(chǎn)業(yè)的態(tài)勢實(shí)際上是在預(yù)測模擬IC的增長率將高于行業(yè)平均水平，世界正在被越來越緊密的聯(lián)系著，我們每個(gè)人可能都擁有許多帶有Wi-Fi、USB、Bluetooth或Wireless-LTE技術(shù)的設(shè)備。從汽車到工業(yè)，各個(gè)行業(yè)的IoT應(yīng)用也在推動著模擬組件的購買力，主要是在傳感器、電源管理和連接方面，此外RF無線IC會繼續(xù)推動巨大的增長。預(yù)計(jì)隨著IoT的廣泛應(yīng)用，模擬IC增長速度將會加快。

IoT、AI應(yīng)用給模擬設(shè)計(jì)帶來哪些挑戰(zhàn)？

硅谷數(shù)模（Analogix Semiconductor）專注于高性能數(shù)?；旌隙嗝襟w芯片設(shè)計(jì)，在高速、低功耗的圖像和數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)化技術(shù)方面有較強(qiáng)的優(yōu)勢。其產(chǎn)品和解決方案已廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、液晶顯示器、VR/AR 顯示設(shè)備以及其他消費(fèi)電子產(chǎn)品中。

面對IoT、無處不在的AI對更廣泛的智能終端設(shè)備的推動趨勢，Michael Ching表示，隨之而來的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)就是降低功耗。提到人工智能，人們往往會想到運(yùn)行高級數(shù)據(jù)分析的高性能服務(wù)器，但其實(shí)有一個(gè)問題同樣值得關(guān)注：這些人工智能處理器如何接收真實(shí)世界的數(shù)據(jù)？數(shù)據(jù)源越來越多地被導(dǎo)入電子消費(fèi)品、汽車、建筑物和社區(qū)中的傳感器和攝像頭，降低這些傳感器的功耗是模擬設(shè)計(jì)的一個(gè)主要挑戰(zhàn)。

許多IoT傳感器，尤其是遠(yuǎn)程或電池供電的傳感器，需要能夠保持超低功耗的狀態(tài)，但是在檢測到突發(fā)事件時(shí)，又需要能夠提升至更高的功耗狀態(tài)。這樣，數(shù)據(jù)傳感就要求啟用邏輯以及時(shí)鐘被打開并且處于穩(wěn)定狀態(tài)。此外，IoT傳感器可以通過Local Processing來決定數(shù)據(jù)應(yīng)該傳輸?shù)椒?wù)器還是傳感器的Hub來節(jié)省電能。但毫無疑問，無論是無線傳輸還是有線傳輸，數(shù)據(jù)傳輸都會消耗電能。硅谷數(shù)模最新的處理方式是，在顯示定時(shí)轉(zhuǎn)換器中采用先進(jìn)的Power Modes和Local Processing技術(shù)，來進(jìn)一步降低功耗。

模擬技術(shù)所能創(chuàng)造的一個(gè)關(guān)鍵價(jià)值還在于：高速I/O需要有先進(jìn)的模擬技術(shù)來做支撐。硅谷數(shù)模的產(chǎn)品主要是針對顯示、連接和USB-C端口控制器，模擬技術(shù)能夠確保在長距離傳輸?shù)那闆r下，芯片間可靠地傳輸大量的高速數(shù)據(jù)，這其中，雖然信號本身是數(shù)字的，但實(shí)際的信號則需要先進(jìn)的模擬技術(shù)來確保其通信的可靠性。

三大方向迎來增長

硅谷數(shù)模自2002年成立以來，一直致力于高速模擬/混合信號芯片的研發(fā)和設(shè)計(jì)。其首款產(chǎn)品是針對網(wǎng)絡(luò)通信的，包括ethernet 10Base-T和用于XAUI 10Gbit ethernet的6.25 Gbps Serializer/Deserializer (SerDes)。近年來，研發(fā)重點(diǎn)逐漸由這些高速技術(shù)向熱門的產(chǎn)品進(jìn)行轉(zhuǎn)移。消費(fèi)者現(xiàn)在可以購買帶有I/O接口的電腦和智能手機(jī)，其數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了以前在通信領(lǐng)域使用的數(shù)據(jù)傳輸速率。一個(gè)非常顯著的變化是，從今年開始，許多PC廠商開始采用運(yùn)行速度為10Gbps的USB 3.1 Gen2，而速度更快的是Thunderbolt和USB 4接口，運(yùn)行速度可達(dá)20Gbps。這些高速I/O均采用了先進(jìn)的模擬技術(shù)，諸如用連續(xù)時(shí)間線性等化 (CTLE)和決策反饋等化(DFE)在傳統(tǒng)的銅線上傳輸數(shù)據(jù)和視頻。通信行業(yè)正在以56Gps和112Gbps的長距離SerDes Silicon向前邁進(jìn)，將繼續(xù)對模擬IC產(chǎn)生巨大需求。

還有一個(gè)大的進(jìn)展是，硅谷數(shù)模開始在主流I/O上采用了Power delivery技術(shù)。當(dāng)下，USB充電在智能手機(jī)上無處不在，USB功率的傳輸可達(dá)到100W，能夠?yàn)楦嗟男略O(shè)備進(jìn)行充電。這對于IT商旅人士來說是個(gè)再好不過的消息了，未來許多帶有USB-C接口的設(shè)備可以通過該接口發(fā)送或接收電能。

帶有顯示功能的智能終端越來越普遍，往往結(jié)合了高分辨率顯示器和交互式觸摸功能。硅谷數(shù)模在TCON以及顯示驅(qū)動技術(shù)方面耕耘多年，Michael Ching表示，一個(gè)令人興奮的趨勢就是In-Cell Touch技術(shù)的引入。通過該技術(shù)，觸摸傳感元件直接制造到顯示面板上，通過消除單獨(dú)的觸摸層、覆蓋玻璃和組裝過程，將顯著降低顯示器的成本。除此之外，In-Cell Touch還可以減輕移動顯示器的重量，并通過更高的透射率降低功耗。

中國發(fā)展模擬技術(shù)重在人才、生態(tài)系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)體系

談及中國在模擬技術(shù)方面的發(fā)展，Michael Ching表示，挑戰(zhàn)主要是人才的吸納和生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建。模擬設(shè)計(jì)仍然是一門需要有豐富經(jīng)驗(yàn)的“藝術(shù)”。目前，大多數(shù)領(lǐng)先的制造企業(yè)都在境外。中國工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是通過在大學(xué)階段，加強(qiáng)理論知識的學(xué)習(xí)以及增加實(shí)訓(xùn)來培養(yǎng)更多的模擬設(shè)計(jì)工程師。

此外，模擬技術(shù)發(fā)展還面臨著建立標(biāo)準(zhǔn)體系的挑戰(zhàn)。模擬IC行業(yè)的快速發(fā)展要求這些芯片在無線、有線、電力傳輸?shù)葢?yīng)用領(lǐng)域遵循已經(jīng)驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)，為各種應(yīng)用程序提供穩(wěn)定的互操作性。在生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建方面，標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)格式、更低的成本和采用主流的IoT傳感元件等都是必由之路，也將推動下游人工智能應(yīng)用和數(shù)據(jù)處理硬件的進(jìn)一步發(fā)展。