模擬芯片的種類繁多,各個(gè)產(chǎn)品線也是五花八門。以TI德州儀器為例,經(jīng)過這么多年的發(fā)展,TI德州儀器擁有差不多17個(gè)產(chǎn)品分類,共14萬種電子元器件,每個(gè)產(chǎn)品分類下面根據(jù)不同的應(yīng)用場景,又分為十幾個(gè)產(chǎn)品線。就算是經(jīng)過多年沉淀,擁有眾多產(chǎn)品線的TI德州儀器,其市場占有率也沒有超過20%。
模擬芯片可以說是連接數(shù)字世界與真實(shí)世界的通道,不管是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(ADC/DAC)、電源管理芯片、放大器、射頻芯片,還是接口芯片、功率器件、音頻芯片、時(shí)鐘芯片等,這些信號(hào)在變?yōu)閿?shù)字0和1之前,都可以叫做模擬芯片。
模擬芯片可以把真實(shí)世界中,各種各樣的光線、聲音、圖像、無線電等,全部轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。因此,可以想象得到,模擬芯片的種類和數(shù)量該有多少。這也是為什么TI德州儀器擁有眾多的產(chǎn)品線,市占率也并沒有想象的那么多。
模擬芯片生命周期長,細(xì)分市場規(guī)模有限
模擬芯片的生命周期非常長,普遍都有3-5年,長的能達(dá)到10年。也就是說,十年之前的產(chǎn)品,我們現(xiàn)在還可以用,也還在用。市面上仍然有不少20年前,甚至更早之前量產(chǎn)的型號(hào)仍在被大量使用,特別是像接口芯片和放大器。
從國產(chǎn)化的角度來講,國產(chǎn)模擬芯片的替代率還是偏低,連20%都不到。國產(chǎn)模擬芯片的發(fā)展空間還是非常大的,還有很多的發(fā)展機(jī)會(huì)。雖然說全球模擬芯片的市場超過600億美元,由于分類和產(chǎn)品線眾多,具體到細(xì)分市場上,規(guī)模也就幾億美元。國內(nèi)模擬芯片大約可以占到全球市場份額的40%,那么細(xì)分到國內(nèi)模擬芯片市場,也就幾億元人民幣,基本也就只容得下一個(gè)巨頭。
模擬芯片對(duì)生產(chǎn)工藝要求不高
模擬芯片雖然有很多種工藝,但跟器件本身的特征分不開,比如電壓,電流等,不管是采用CMOS,還是BCD工藝,最終都要結(jié)合器件的極限和特性,像采用GaN或者SiGe就會(huì)有不同的極限和特性。
為了將器件的極限和特性與各種工藝緊密耦合,許多模擬芯片廠商都采用IDM模式。一些頭部的Fabless廠商,因?yàn)閾碛幸欢ǖ脑捳Z權(quán),會(huì)在合作的上游產(chǎn)業(yè)鏈工廠開設(shè)專屬產(chǎn)線,進(jìn)行器件定制。與其他芯片不同,模擬芯片可以將不同的器件進(jìn)行組合,從而形成不同的電路結(jié)構(gòu),來滿足不同的需求,而不需要通過縮小線寬來提升性能。也就是說,摩爾定律在模擬芯片身上失效了,這也從另一個(gè)角度解釋了為什么模擬芯片的生命周期特別長。
目前,仍然有很多模擬芯片采用的是0.13-0.35μm的工藝,有的甚至還采用的是0.6μm工藝。少部分高性能數(shù)模轉(zhuǎn)換器芯片對(duì)先進(jìn)工藝有要求,其他很多模擬芯片對(duì)工藝的要求其實(shí)并不高。
模擬芯片的設(shè)計(jì)對(duì)工程師有較高的經(jīng)驗(yàn)要求
一款模擬芯片的設(shè)計(jì),需要從性能、功耗、可靠性和成本等多個(gè)角度來考慮,最終在這些因素之中取得最優(yōu)解。因此,模擬芯片的設(shè)計(jì)人員既需要懂得器件、工藝,還需要了解封測和品控的知識(shí)。一款成熟的模擬芯片的設(shè)計(jì)過程,一定是經(jīng)過反復(fù)多次的計(jì)算、驗(yàn)證和迭代的,而且很多時(shí)候還不能用數(shù)字、公式和文字來表達(dá),往往只能憑經(jīng)驗(yàn)。
經(jīng)驗(yàn)的積累離不開在項(xiàng)目中的打磨。一個(gè)優(yōu)秀的模擬芯片設(shè)計(jì)工程師,必須要經(jīng)歷多個(gè)項(xiàng)目,對(duì)封測、流片和量產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都了如指掌。也就是說,有3-5年經(jīng)驗(yàn)的模擬芯片設(shè)計(jì)工程師還只能算剛剛?cè)腴T,要想擁有足夠的經(jīng)驗(yàn),起碼得十年。這也是為什么每年芯片相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)生有幾百萬,行業(yè)內(nèi)卻還是缺人才的原因。
在模擬芯片的不同細(xì)分領(lǐng)域,由于設(shè)計(jì)原理和采用工藝的不同,彼此之間的技術(shù)隔閡還比較深。因此,國產(chǎn)模擬芯片想要繼續(xù)擴(kuò)大市場,進(jìn)而形成技術(shù)優(yōu)勢,必須要有多年的技術(shù)和人才沉淀,未來的路還比較長。