信息時(shí)代的模擬集成電路
2005/2/25 8:39:25 電源在線網(wǎng)
隨著信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，當(dāng)今社會進(jìn)入到了一個(gè)嶄新的信息化時(shí)代。微電子技術(shù)是信息技術(shù)的核心技術(shù)，模擬集成電路又是微電子技術(shù)的核心技術(shù)之一，因而模擬集成電路成為信息時(shí)代的重要技術(shù)發(fā)展目標(biāo)。
模擬集成電路包含了純模擬信號處理功能的電路和AD混合信號處理功能的電路。其技術(shù)范圍涉及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、線性和非線性放大器、電子開關(guān)和多路轉(zhuǎn)換器、穩(wěn)壓電源調(diào)節(jié)器及其它放大、比較、變換等。模擬集成電路與數(shù)字電路及A-D、D-A轉(zhuǎn)換電路三者之間的關(guān)系，可用“雞蛋模型”進(jìn)行形象描述，即如果將三者整體上視為一個(gè)雞蛋，數(shù)字電路為蛋黃，模擬電路為蛋殼，A-D、D-A轉(zhuǎn)換電路則為蛋清，三者既不相同，又是統(tǒng)一的有機(jī)整體。現(xiàn)實(shí)世界中的各種模擬信息經(jīng)模擬集成電路采集、放大、變換等處理后，即可得到計(jì)算機(jī)或數(shù)字電路處理所需的信號，從而實(shí)現(xiàn)人們需要的信息產(chǎn)品。顯然，模擬集成電路是模擬世界和數(shù)字化電子信息系統(tǒng)之間的橋梁。
模擬集成電路在處理模擬信號時(shí)，除功率輸出級外多數(shù)工作在小信號狀態(tài)，信號頻率往往從直流延伸到高頻，其工作與數(shù)字電路處理信號時(shí)工作在開關(guān)狀態(tài)明顯不同。加上模擬集成電路品種繁多，功能復(fù)雜，性能差異巨大，因此，模擬集成電路在制作工藝器件結(jié)構(gòu)、電路構(gòu)架等方面都有區(qū)別于數(shù)字電路的鮮明個(gè)性，主要表現(xiàn)在：模擬集成電路在整個(gè)線性工作區(qū)內(nèi)需要具備良好的電流放大特性、小電流特性、頻率特性等；在設(shè)計(jì)中因技術(shù)特性的需要，常常考慮元器件布局的對稱結(jié)構(gòu)和元器件參數(shù)的彼此匹配形式；由于工藝技術(shù)的限制，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量少用或不用電阻電容，特別是高阻值電阻和大容量電容；許多模擬電路要求功率輸出，因而電源電壓較高；設(shè)計(jì)自動化程度低，CAD工具和設(shè)計(jì)參數(shù)庫精度高，工藝專用性強(qiáng)，工藝線品種變換頻繁，工藝技術(shù)、高頻技術(shù)、低噪聲技術(shù)、高耐壓技術(shù)、低功耗技術(shù)、大功率技術(shù)等。為滿足種種技術(shù)要求，電路設(shè)計(jì)和工藝加工必須良好配合。
模擬集成電路的單片工藝技術(shù)主要包括雙極BICMOS、CMOS、SIGE，其中雙極和BICMOS工藝使用較普遍。隨著CMOS技術(shù)水平的提高，在模擬與數(shù)字混合電路的加工工藝方面有向CMOS方向發(fā)展的趨勢。模擬集成電路中，多數(shù)高速模擬集成電路的工藝水平為0.5微米左右，一般模擬集成電路的工藝水平為1-3微米，在先進(jìn)工藝方面，已開發(fā)出0.1微米技術(shù)。
在器件方面，由于應(yīng)用對模擬集成電路的要求千差萬別，因此，不僅開發(fā)出十余大類的模擬集成電路產(chǎn)品，而且對各類模擬集成電路又都開發(fā)出數(shù)百、數(shù)千種產(chǎn)品，產(chǎn)品種類和性能水平應(yīng)有盡有，可滿足應(yīng)用的不同需要。
其中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器是模擬和數(shù)字混合信號處理電路，它的模擬電路部分占芯片面積的50%以上。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器方面，8-14位1-80MHz高速技術(shù)已很成熟，產(chǎn)品充足，也可見到16位以上30MHz以上的A-D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品。同時(shí)在A-D轉(zhuǎn)換器中不僅出現(xiàn)集成了多種功能的模擬集成電路，如多路轉(zhuǎn)換器、儀器放大器等A-D轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)，而且還將不斷把其他模擬集成電路和各種數(shù)字電路如DSP、存儲器、CPU、IO等集成在一起。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)用廣泛，如美國國家半導(dǎo)體公司推出的高性能低功耗A-D轉(zhuǎn)換器，可廣泛應(yīng)用于數(shù)字機(jī)頂盒、電纜調(diào)制解調(diào)器及CCD輸入系統(tǒng)。放大器目前主要采用雙極工藝制作，CMOS放大器盡管在功耗、尺寸方面具有優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格太貴，應(yīng)用受到限制。
在射頻放大器方面，目前多采用SIGE雙極技術(shù)，以滿足應(yīng)用的高性能要求。目前放大器正應(yīng)用于各種手持式通信設(shè)備中，要求功耗低。ADI公司的高性能放大器系列，如AD8350工作頻率達(dá)到1200MHz，在250MHz時(shí)噪聲系數(shù)僅為6.1dB，具有很高的動態(tài)范圍、極好的線性度和共模仰制，可有效地應(yīng)用于通信收發(fā)射機(jī)、通用增益放大系統(tǒng)、AD緩沖器、高速數(shù)據(jù)接口驅(qū)動器等。ADI公司還研制出在帶寬、功耗、失真和驅(qū)動能力等綜合水平很高的放大器如AD8014，它是一種超高速放大器，具有250MHz/3dB帶寬，4000Vms壓擺率，24ns的建立時(shí)間，具有極低的電壓和電流噪聲，失真也低，可理想地應(yīng)用于寬帶信號處理。
模擬集成電路包含了純模擬信號處理功能的電路和AD混合信號處理功能的電路。其技術(shù)范圍涉及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、線性和非線性放大器、電子開關(guān)和多路轉(zhuǎn)換器、穩(wěn)壓電源調(diào)節(jié)器及其它放大、比較、變換等。模擬集成電路與數(shù)字電路及A-D、D-A轉(zhuǎn)換電路三者之間的關(guān)系，可用“雞蛋模型”進(jìn)行形象描述，即如果將三者整體上視為一個(gè)雞蛋，數(shù)字電路為蛋黃，模擬電路為蛋殼，A-D、D-A轉(zhuǎn)換電路則為蛋清，三者既不相同，又是統(tǒng)一的有機(jī)整體。現(xiàn)實(shí)世界中的各種模擬信息經(jīng)模擬集成電路采集、放大、變換等處理后，即可得到計(jì)算機(jī)或數(shù)字電路處理所需的信號，從而實(shí)現(xiàn)人們需要的信息產(chǎn)品。顯然，模擬集成電路是模擬世界和數(shù)字化電子信息系統(tǒng)之間的橋梁。
模擬集成電路在處理模擬信號時(shí)，除功率輸出級外多數(shù)工作在小信號狀態(tài)，信號頻率往往從直流延伸到高頻，其工作與數(shù)字電路處理信號時(shí)工作在開關(guān)狀態(tài)明顯不同。加上模擬集成電路品種繁多，功能復(fù)雜，性能差異巨大，因此，模擬集成電路在制作工藝器件結(jié)構(gòu)、電路構(gòu)架等方面都有區(qū)別于數(shù)字電路的鮮明個(gè)性，主要表現(xiàn)在：模擬集成電路在整個(gè)線性工作區(qū)內(nèi)需要具備良好的電流放大特性、小電流特性、頻率特性等；在設(shè)計(jì)中因技術(shù)特性的需要，常常考慮元器件布局的對稱結(jié)構(gòu)和元器件參數(shù)的彼此匹配形式；由于工藝技術(shù)的限制，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量少用或不用電阻電容，特別是高阻值電阻和大容量電容；許多模擬電路要求功率輸出，因而電源電壓較高；設(shè)計(jì)自動化程度低，CAD工具和設(shè)計(jì)參數(shù)庫精度高，工藝專用性強(qiáng)，工藝線品種變換頻繁，工藝技術(shù)、高頻技術(shù)、低噪聲技術(shù)、高耐壓技術(shù)、低功耗技術(shù)、大功率技術(shù)等。為滿足種種技術(shù)要求，電路設(shè)計(jì)和工藝加工必須良好配合。
模擬集成電路的單片工藝技術(shù)主要包括雙極BICMOS、CMOS、SIGE，其中雙極和BICMOS工藝使用較普遍。隨著CMOS技術(shù)水平的提高，在模擬與數(shù)字混合電路的加工工藝方面有向CMOS方向發(fā)展的趨勢。模擬集成電路中，多數(shù)高速模擬集成電路的工藝水平為0.5微米左右，一般模擬集成電路的工藝水平為1-3微米，在先進(jìn)工藝方面，已開發(fā)出0.1微米技術(shù)。
在器件方面，由于應(yīng)用對模擬集成電路的要求千差萬別，因此，不僅開發(fā)出十余大類的模擬集成電路產(chǎn)品，而且對各類模擬集成電路又都開發(fā)出數(shù)百、數(shù)千種產(chǎn)品，產(chǎn)品種類和性能水平應(yīng)有盡有，可滿足應(yīng)用的不同需要。
其中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器是模擬和數(shù)字混合信號處理電路，它的模擬電路部分占芯片面積的50%以上。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器方面，8-14位1-80MHz高速技術(shù)已很成熟，產(chǎn)品充足，也可見到16位以上30MHz以上的A-D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品。同時(shí)在A-D轉(zhuǎn)換器中不僅出現(xiàn)集成了多種功能的模擬集成電路，如多路轉(zhuǎn)換器、儀器放大器等A-D轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)，而且還將不斷把其他模擬集成電路和各種數(shù)字電路如DSP、存儲器、CPU、IO等集成在一起。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)用廣泛，如美國國家半導(dǎo)體公司推出的高性能低功耗A-D轉(zhuǎn)換器，可廣泛應(yīng)用于數(shù)字機(jī)頂盒、電纜調(diào)制解調(diào)器及CCD輸入系統(tǒng)。放大器目前主要采用雙極工藝制作，CMOS放大器盡管在功耗、尺寸方面具有優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格太貴，應(yīng)用受到限制。
在射頻放大器方面，目前多采用SIGE雙極技術(shù)，以滿足應(yīng)用的高性能要求。目前放大器正應(yīng)用于各種手持式通信設(shè)備中，要求功耗低。ADI公司的高性能放大器系列，如AD8350工作頻率達(dá)到1200MHz，在250MHz時(shí)噪聲系數(shù)僅為6.1dB，具有很高的動態(tài)范圍、極好的線性度和共模仰制，可有效地應(yīng)用于通信收發(fā)射機(jī)、通用增益放大系統(tǒng)、AD緩沖器、高速數(shù)據(jù)接口驅(qū)動器等。ADI公司還研制出在帶寬、功耗、失真和驅(qū)動能力等綜合水平很高的放大器如AD8014，它是一種超高速放大器，具有250MHz/3dB帶寬，4000Vms壓擺率，24ns的建立時(shí)間，具有極低的電壓和電流噪聲，失真也低，可理想地應(yīng)用于寬帶信號處理。
聲明：本信息內(nèi)容的真實(shí)性未經(jīng)電源在線網(wǎng)證實(shí)，僅供參考。
