【問題】什麼是類比IC?


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我在天下看到這個名詞,所以想問一下這是在幹什麼的?

順便問一下,什麼是類比?

類比IC:

類比ic產業從去年一路走紅到現在,成為目前台灣ic設計產業的主流,在傳統ic設計一片蕭條的時候,這兩年類比ic領域的廠商紛紛崛起,成了台灣下一波成長的新希望。過去台灣以資訊產業為主,直接使得ic設計廠商,也因此集中在處理0、1訊號的數位ic領域,但在類比ic領域中,處理的是聲音、光線、顏色、溫度等真實世界的物理現象,資料型態呈現連續性,透過類比ic來連接「機器與環境」或「使用者與機器」的界面。

這和台灣科技產業的速成、代工特性有關,因為一個好的類比ic工程師,得要經過3到5年「熬」的過程,才能處理這些物理現象比較得心應手,真正能獨當一面,至少要10年的時間,而過去多數剛從學校畢業的工程師,會選擇那時當紅的數位ic領域。但隨著eda(電路設計自動化)軟體越來越進步,數位 ic的線路普遍可透過程式模擬與設計,逐漸取代了人力開發,也促使數位ic的廠商更願意殺價競爭,使得這幾年面臨到成長瓶頸,轉往技術門檻更高的類比 ic,成了重要的轉型升級關鍵。

在產品規格變動有限的特性下,能夠大規模應用量產的電源管理ic,就成為台灣ic設計產業轉入類比ic領域中,最重要的一塊市場。在現在各項科技系統產品中,各元件(如主機板中的cpu、晶片組、graphic、dram……等)在電壓的使用上有不同的應用範圍,並且在省電、環境等綠色概念下,休眠、低速、高速運轉…等各種狀態、不同效率的呈現,在電源控制上有極複雜的需求,這其中,所有參與管制功能的ic都可被稱為電源管理ic。

一個類比ic的成熟工程師,要完整了解上、中、下游產業的能力,其中,系統能力更是不能缺乏,由於類比ic主要扮演產品支援的角色,以電源管理 ic為例,可應用在主機板、cpu、電源供應器或是數位相機等各式產品上,沒有具備完整產品以及系統的能力,就無法真正滿足客戶需要,而台灣下游硬體完整的生產聚落,就成為相關電源管理ic廠商成長最重要的支援。

台灣與大廠正面交鋒

雖然這兩年台灣ic設計公司在類比ic上進步相當多,但是在全球類比ic競爭賽局中,仍有相當大的努力空間,在全球市場的排名部分,根據市調公司 databeans的數據,2005年德州儀器(ti)仍是類比ic市場中的龍頭,其2005年類比晶片市場比2004年成長2%,從313.7億美元成長到319.2億美元,而類比市場走向成熟的一個跡象是,2005年該市場中最大的十家公司的排名情況與2004年完全一樣,儘管各公司的實際表現可會有所不同,排名第一的德儀表現最佳,其類比晶片銷售額成長21%,達到52.6億美元,而排名第三的英飛凌(infineon)則表現最差,其2005年類比晶片銷售額下降12%至27億美元。十大廠商的排名依次是德儀、意法半導體(st)、英飛凌、飛利浦(philips)、analog devices(adi)、美國國家半導體(ns)、maxim、凌特(linear technology)、飛思卡爾(freescale)和東芝(toshiba)。而如果以德州儀器2005年銷售額計算其市場占有率確定可從2004 年的13.9%上升至16.5%。

台灣類比ic產業的未來

雖然類比ic價格不高,但所扮演角色卻非常重要,對於系統廠商而言,替換類比ic供應商的機會成本相當高,因此類比ic設計公司在切入新客戶時相當不易,不過一旦順利打入客戶供應鏈後則不易被取代。

台灣類比廠商比起國外廠商來說起步算是相當晚,加上類比產品從設計到量產到通過認證通常需要很長一段時間,因此對台灣廠商來說以對價格敏感度最高的電腦周邊相關產品切入機會最大,近年來全球pc低價化已成趨勢,而台灣類比ic廠商近年來產品技術也已漸漸符合國際水準,價格又較國外廠商便宜,台灣系統廠商為降低生產成本,相繼將類比ic採購重心轉回台灣,進口替代效應終於顯現,帶動國內立錡、致新、崇貿、沛亨、迅杰等廠商業績突飛猛進。

但是若以近幾年全球類比ic產值約在 300多億美元計算,台灣類比ic設計廠商在2004年的產值僅約4億美元,相當於1.3%的全球產值,市場規模差異極大,2005年也僅佔全球產值不到 3%,以台灣的半導體產業供應鏈來看,台灣有全球最有競爭力的晶圓代工以及封裝測試產業,同時也擁有下游電子產品的組裝代工環境,因此對台灣類比ic設計公司來說只要類比產品本身的技術逐漸成熟,能夠接近國際大廠的品質水準與穩定度,且提供較外商為低的產品價格,驅使it系統廠商將重要性較低的類比ic元件逐漸轉換為台灣生產,預期在系統廠商擴大採購下,未來台灣類比ic廠商成長力道非常可觀。

目前類比ic廠商投入研發資源明顯增加,預期新產品開發速度將較過去更為快速,除了業者願意花更多的錢投入研發外,就連台積電、聯電也願意挪出一座 6吋晶圓支持類比ic發展,顯示台灣類比ic廠商未來前景可期,但在低價搶單的效應下,勢必要往高階產品發展,統計今年第一季類比ic市場中,以手機用應用規格標準化晶片(application-specific standard product;assp)表現最為優異,營收成長率高達52%,而目前台灣廠商仍集中在pc用類比ic,未來如何突破?與國際大廠競爭,仍有一場硬仗要打。

數位ic和類比ic之間的差異是什麼?

數位 ic 是目前發展最快的 ic 設計領域。因為合成工具的幫忙和幾乎每一兩年就 double 的製程技術,讓數位 ic 的設計可以不斷的超極限,而 intel 的處理器可以說是其中的代表。

談到數位 ic 的應用可以說是無所不在,以大家每天都會接觸到的遙控器來說,就是一個常見的數位 ic 應用。它負責將您所按的按鍵,經過特定的數位編碼,例如 rc-5,輸出到紅外線 led 發射出去。在這樣一個系統之中,只有紅外線 led 的部分算得上是類比電路,因為您對按鍵的操作只有按與不按兩種選擇,不是嗎?

但是現實的世界是通常是類比的,怎麼說呢?您說話的音量不會只分成有聲音和沒聲音兩種,您說話的音調也不會只固定在 1khz 的方波吧。想想要如何把自己的聲音錄製成 mp3 之類的數位檔案,您應該就會了解類比 ic 的重要性。 在這個應用中登場的類比 ic 是稱為 adc 的類比-數位轉換器,它可以將類比的聲音轉換成數位的編碼,例如 pcm 的輸出。在利用類比-數位轉換器將聲音數位化之後,數位 ic 的強大運算和處理能力才能派上用場,繼續將輸入的資料經過壓縮產生您需要的 mp3 數位檔案。

總的來說,為了和真實的世界接軌,所有的系統應用都是數位 ic 和 類比 ic 的整合。類比 ic 負責將外界的輸入數位化交給數位 ic 進行處理,同時也將內部的數位輸出轉換成類比訊號以配合真實的世界。

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