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文檔簡介
電子模擬產(chǎn)業(yè)深度研究報告1、
模擬器件:連接現(xiàn)實與虛擬的關鍵紐帶1.1、
什么是數(shù)字
IC,什么是模擬
IC?模擬信號是一切信息的源頭。我們生活的物理環(huán)境以模擬量為特征,即以連續(xù)方式變化而非離散的量,如溫度,位置,光強度,聲波,顏色,紋理等。這些物理
量的測量是不受限(例如“開與關”,“小與大”,“黑色”)的漸變。
當我們使
用圖表直觀地表示這些模擬量的值時,曲線將變得平滑(最具代表性的就是正弦曲
線)。這些連續(xù)變化的模擬量構成了真實世界,通過模擬信號的形式向外界傳遞信
息,用來處理模擬信號的集成電路就是模擬
IC。數(shù)字信號是電子革命的關鍵。盡管現(xiàn)實世界是由豐富多彩的模擬信號組成,然
而經(jīng)驗證明,在電氣系統(tǒng)中,二值信號對信息的存儲、傳輸和處理帶來了極大的方
便及可延展性。所以在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中,工程師采用邏輯高電壓與邏輯低電壓(接
地)來表示信號
1
和
0,從而將二進制的數(shù)學結(jié)構轉(zhuǎn)換到電子系統(tǒng)當中,這就是數(shù)
字信號。數(shù)字信號被廣泛的應用與計算、存儲等領域,用于處理數(shù)字信號的集成電
路就是數(shù)字
IC。集成電路
IC由晶體管(包括二極管和三極管)及其他被動元件組成,通過微
縮化將復雜的功能壓縮到一個很小的物理區(qū)域中,通過集成的手段溝通微觀器件
與宏觀世界,極大的豐富了電子系統(tǒng)的便攜性及延展性。模擬電路和數(shù)字電路的
區(qū)別主要體現(xiàn)在電子設備內(nèi)部,也就是模擬
IC與數(shù)字
IC之間的晶體管區(qū)別上。在模擬
IC中,晶體管用于放大或產(chǎn)生連續(xù)變化的信號(偏置)。
當我們給
晶體管偏置時,我們會創(chuàng)建電路條件,使其能夠正確響應電壓的微小變化。能夠連續(xù)、準確的反應、放大模擬信號是模擬
IC的主要關注點。模擬
IC中的晶體管
可以是
BJT(雙極結(jié)型二極管),也可以是
MOSFET(金屬-氧化物場效應晶體管)。在數(shù)字
IC中,輸入信號需要完全打開和關閉晶體管,只需要對外輸出邏輯高
低兩個值。由于需要頻繁的開閉,只有
MOSFET能夠滿足這樣的性能,所以數(shù)字
IC中一般不適用
BJT。通過復雜的
MOSFET互聯(lián),基于布爾邏輯的門電路可以組
成復雜的微處理器甚至通用計算處理器單元。1.2、
模擬
IC:數(shù)字系統(tǒng)與現(xiàn)實世界間的橋梁信號在電子系統(tǒng)中經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字再到模擬的過程,對應的是信息的輸
入、處理和存儲、輸出三個環(huán)節(jié)。其中自然界的信號經(jīng)由傳感器和各類分立器件
轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺M);而信號從輸入到處理再到輸出的中介,作為橋梁進行溝
通的功能則是由各類模擬器件(包括數(shù)?;旌想娐罚┩瓿?;最后模擬芯片處理轉(zhuǎn)
換后的數(shù)字信號,經(jīng)由數(shù)字
IC(處理器和存儲器等)完成最終的邏輯計算、存儲
等功能。在半導體產(chǎn)業(yè)中,下游產(chǎn)品可以分為
OSD(包括傳感器、分立器件、光電器
件等)以及集成電路
IC。數(shù)字
IC主要處理數(shù)字信號,而模擬
IC和傳感器等分立
器件則處理模擬信號,并與數(shù)字信號進行轉(zhuǎn)換。數(shù)字
IC是半導體產(chǎn)業(yè)的核心,模擬
IC是半導體產(chǎn)業(yè)的基石,也是聯(lián)系真實
世界與電子系統(tǒng)的紐帶。由于需要處理的信號種類不同,我們可以看到,模擬
IC在產(chǎn)品生命周期、生產(chǎn)工藝、設計門檻以及相關輔助工具上,都與數(shù)字
IC之間有
較大的區(qū)別。產(chǎn)品生命周期長,迭代慢。數(shù)字
IC強調(diào)運算速度與成本比,摩爾定律的
核心就是設計者們追求更高性價比的運算速率,故新工藝、新算法層出
不窮,生命周期只有
1-2
年;模擬
IC與之相反,強調(diào)的是高信噪比、低失真、低功耗及穩(wěn)定性,所以產(chǎn)品一經(jīng)推出,往往具備較長久的生命力,
迭代周期較長,而價格也會逐年降低。生產(chǎn)工藝因需求不同而多樣化。CMOS工藝由于發(fā)展完備,制程不斷縮
小成為數(shù)字
IC采用的主流。但模擬
IC由于往往需要高電壓、低失真、
高信噪比的需求,CMOS工藝驅(qū)動能力較差,很難滿足模擬電路需求。模擬
IC早期使用
Bipolar工藝,但是
Bipolar工藝功耗大,因此又出現(xiàn)
BiCMOS工藝,結(jié)合了
Bipolar工藝和
CMOS工藝兩者的優(yōu)點。另外還
有
CD工藝,將
CMOS工藝和
DMOS工藝結(jié)合在一起。而
BCD工藝則
是結(jié)合了
Bipolar、CMOS、DMOS三種工藝的優(yōu)點。在高頻領域還有
SiGe和
GaAS工藝。這些特殊工藝需要晶圓代工廠的配合,同時也需要
設計者加以熟悉,所以一般模擬
IC廠大部分仍采用
IDM模式。與電子元器件關系緊密,設計匹配布局復雜。模擬
IC的低噪聲、低失真
需求需要在設計布局中考慮結(jié)構和元器件參數(shù)彼此的匹配模式,同時在
整個線性工作范圍內(nèi)需要具備良好的電流放大、頻率功率特性。常見的
阻容感元件都會產(chǎn)生失真,而在數(shù)字
IC設計過程中,由于二值特性,則
不需要考慮相關影響。在高頻范圍內(nèi),某些射頻
IC的性能還與布線密切相關,所以模擬
IC的設計者需要熟悉大部分的電子元器件特性,設計門
檻較高。輔助工具少,經(jīng)驗知識要求高。由于模擬
IC設計需要熟悉大部分的元器
件特性及不同的生產(chǎn)制造封裝工藝,這使得模擬
IC從業(yè)者準入門檻更
高,積累經(jīng)驗時間往往在
10
年以上。模擬
IC在不同場景下的通用性往
往不強。牽涉性能指標更多,穩(wěn)定性及認證周期更廠,這導致可以借助
的
EDA工具數(shù)量更少,對設計者的自身經(jīng)驗要求更高。所以在模擬
IC行業(yè)中,豐富的設計經(jīng)驗(或者也叫
Know-how)更加重要。1.3、
模擬芯片產(chǎn)品種類繁多、應用豐富結(jié)合電子系統(tǒng)示意圖表,根據(jù)功能的不同(傳輸弱電信號/強電能量),我們
一般可以把模擬器件大致分為信號鏈和電源鏈兩大類。信號鏈主要是指用于處理
信號的電路,而電源鏈主要用于管理電池與電能的電路。信號鏈主要包括比較器、
運算放大器
OPA、AD\DA、接口芯片等;電源鏈主要包括
PMIC、ADC、DAC、PWM、
LDO穩(wěn)壓器和驅(qū)動
IC等。在高頻信號部分,射頻器件由于技術迭代快、出貨量大
等,經(jīng)常被單獨分類討論。按照下游產(chǎn)品的應用領域進行劃分,我們也可以將模擬
IC產(chǎn)品分為通用標準
產(chǎn)品
SLIC和專用標準產(chǎn)品
ASSP。其中
SLIC(StandardLinearIC)應用于不同場景中,設計性能參數(shù)不會特
定適配于某類應用,按產(chǎn)品類型一般包括五大類,信號鏈路的放大器
Amp、信號
轉(zhuǎn)換器
ADC/DAC、通用接口芯片、比較器,電源鏈路中的穩(wěn)壓器都屬于此類。產(chǎn)
品細分品類最多,生命周期最長,市場十分穩(wěn)定。ASSP(ApplicationSpecificStandardProduct)則根據(jù)專用的應用場景進
行標準化設計,一般集成了數(shù)字以及模擬
IC,復雜度和集成程度更高,有的時候
也叫混合信號
IC。典型的
ASSP產(chǎn)品包括手機中的射頻器件,交換機中物理層的
接口芯片,電池管理芯片以及工業(yè)功率控制芯片等等。ASSP一般按照下游應用場
景劃分為五大類,包括汽車電子、消費電子、計算機、通信以及工業(yè)市場,通常
由于針對特定場景進行開發(fā),附加價值及毛利率較高。2、
模擬市場:穩(wěn)定規(guī)模下的暗潮洶涌2.1、
全球模擬
IC市場:規(guī)模穩(wěn)定,21
年開啟高增長復盤過去
15
年的半導體行業(yè)各個細分領域市場規(guī)模及增速,我們發(fā)現(xiàn)模擬
IC市場規(guī)模穩(wěn)定,不受下游某些市場短期波動的影響,市場波動幅度較小。模擬芯片
也是全球半導體產(chǎn)業(yè)的晴雨表,與宏觀經(jīng)濟變化密切相關,周期性變動相對較弱。歷經(jīng)從
50
年代開始的不斷發(fā)展,模擬芯片已成為全球規(guī)模近
600
億美元的
產(chǎn)業(yè)。根據(jù)
WSTS及
Statista數(shù)據(jù)統(tǒng)計及預測,2020
年全球模擬
IC市場規(guī)模達
到
557
億美元,同比
2019
年增長
3.3%,全年半導體產(chǎn)業(yè)規(guī)模為
4404
億美元,
模擬
IC市場占比為
12.6%。隨著全球疫情逐漸得到控制,半導體產(chǎn)業(yè)也迎來復蘇,
其中
5G通信、汽車電子等應用場景將加速推動模擬
IC市場發(fā)展,預計
2021
年
模擬芯片市場規(guī)模可以達到
640
億美元,同比增長
15.1%,高于半導體行業(yè)整體
增速??紤]模擬芯片賽道發(fā)展穩(wěn)定,受下游景氣度影響較小的特點,未來將成為
半導體行業(yè)的細分黃金賽道。根據(jù)
ICInsights預測,未來五年(20-25
年)整個集成電路行業(yè)增速受到下
游汽車電子、5G通信的應用場景的帶動作用,銷售額復合增速將達到
8.0%,高于半導體行業(yè)整體增速;其中模擬、邏輯和存儲
IC市場增速將分別達到
8.2%、
9.1%和
9.9%,是集成電路細分市場中復合增速最快的三個賽道。模擬
IC的下游應用場景包括通信、工業(yè)控制、汽車電子、消費類和政府軍事
等用途,其中最大的下游應用是通信類市場,典型產(chǎn)品如基站信號鏈、射頻
IC等
等,2020
年占比份額達到
36.5%。汽車電子近五年(16-20
年)受益于新能源車
的下游需求發(fā)展,增長最為迅猛,已經(jīng)成為下游第二大應用場景,市場份額占比
達到
24.0%。中國已成世界最大模擬
IC市場,自給率仍然偏低,替代空間巨大。根據(jù)
IDC數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2020
年亞洲模擬
IC市場銷售額占比已經(jīng)接近全球的
70%,其中中國
大陸市場占比達到
36%。按照
557
億美元全球規(guī)模測算,中國模擬
IC市場規(guī)模
已經(jīng)達到
200
億美金。盡管近些年大量人才回流,本土模擬
IC廠商陸續(xù)崛起,部
分高端產(chǎn)品領域甚至超過世界先進水平,但是目前國產(chǎn)模擬廠商銷售規(guī)模只有
25
億美金左右,自給率僅為
12%,未來尚存較大國產(chǎn)替代空間。2.2、
競爭格局:穩(wěn)定市場規(guī)模下的暗潮洶涌產(chǎn)品種類繁多,細分市場復雜。按照產(chǎn)品類別進行分類,模擬
IC市場可以分
為信號鏈及電源鏈兩大類,并且可以進一步劃分為通用產(chǎn)品以及專用標準品兩大
類。依據(jù)
Oppenheimer的統(tǒng)計,2020
年全部模擬
IC市場中,信號鏈產(chǎn)品占比約
為
47%,電源鏈產(chǎn)品占比達到
53%。信號鏈:專用產(chǎn)品居多,射頻
IC占比最大。在信號鏈產(chǎn)品中,ASSP專用品
主要由射頻
IC和音視頻驅(qū)動
IC構成,針對通信、消費等場景定制化設計開發(fā)模
組及分立器件,占比達到
30.9%。而在通用產(chǎn)品上,信號鏈主要則包括通用放大
器
OPA、轉(zhuǎn)換芯片
ADC及
DAC以及各類接口芯片等。電源鏈:通用專用占比近似,整體規(guī)模增速快于信號鏈。在電源鏈產(chǎn)品中,
通用電源管理產(chǎn)品包括各類
LDO穩(wěn)壓器、DCDC轉(zhuǎn)換器等,適用于各類電源管理
場景的電壓轉(zhuǎn)換,占比達到
29%;而專用電源管理芯片則包括電池管理芯片、計
算機監(jiān)控電路和功率、LED驅(qū)動
IC等等,針對具體場景的高壓電路進行特質(zhì)化設
計,規(guī)模占比達到
24%。市場格局分散,TI領銜“一超多強“格局。德州儀器
TI作為發(fā)明集成電路概
念的廠商,2020
年模擬業(yè)務收入達到
109
億美元,在整體市場跌幅較大前提下銷
售額穩(wěn)定增長,市占率達到
19%,是當之無愧的模擬芯片龍頭廠商。過去
30
年
間,TI維持信號鏈產(chǎn)品競爭力,大力布局電源管理類產(chǎn)品,各類模擬芯片類別超
過
14
萬鐘,毛利率穩(wěn)定在
60%以上。不斷整合并購帶來的廣泛產(chǎn)品線,自建
IDM迅速匹配下游特定場景進行快速設計應用的能力,是德州儀器持續(xù)引領模擬行業(yè)
發(fā)展,形成“一超多強”格局的關鍵。模擬
IC市場發(fā)展超過
50
年,產(chǎn)品迭代較慢、生命周期長,路徑依賴特征不
強,需要長期積累經(jīng)驗,且下游應用場景紛繁復雜,難以形成壟斷,全球模擬芯
片
Top10
廠商合計市占率一直維持在
55%-60%左右,除部分外圍廠商占據(jù)特定
市場之外,頭部廠商格局穩(wěn)定,在各自擅長的信號鏈及電源領域和細分市場中,
擁有自己擅長的模擬產(chǎn)品。2015
年至今,模擬市場以
TI為首,ADI憑借領先的信
號鏈能力緊隨其后,英飛凌、ST、Sky、NXP等公司各自在功率器件、射頻產(chǎn)品
市場中擁有一席之地,形成穩(wěn)定的“一超多強”格局。穩(wěn)定市場格局,并購暗潮洶涌,集中化趨勢凸顯。90
年代之前,整個模擬芯片行業(yè)以信號鏈芯片為主,下游應用多為通信及工
業(yè)類場景,日本的東芝、松下、日立,美國的
TI、國家半導體、摩托羅拉,歐洲
的飛利浦、西門子等公司基于各自的技術特點及主要客戶需求占領細分市場,行
業(yè)格局及其分散,頭部前十名廠商市場份額基本相同,排名第一的國家半導體僅
占據(jù)市場
7%的份額。1996-2000
年,TI乘電源管理發(fā)展東風,轉(zhuǎn)型大力發(fā)展模擬芯片業(yè)務,陸續(xù)
收購
SiliconSystems、Unitrode、PowerTrends以及
Burr-Brown,2005
年市
場份額躍居第一;到了
2011
年,TI為了進一步擴大其在模擬領域中的地位,又
斥資
65
億美元收購
1995
年排名第三美國國家半導體(National),此番收購后,
TI在通用模擬器件的市場份額達到
17%,大大超越后面的競爭對手,奠定了如今
他們在模擬芯片市場中不可撼動的地位。2005-2015
十年間,市場格局相對比較穩(wěn)定,頭部前十廠商由
TI獨領風騷,
但并購傳言四起,格局暗流涌動。2015
年,ADI收購排名第七的
Linear公司,一
舉超越英飛凌成為僅次于
TI的第二大模擬廠商,市占率達到
6%,并憑借累計的
信號鏈技術能力對
TI的統(tǒng)治發(fā)起沖擊;2020
年,ADI再次斥資
210
億美元收購
排名第七的美信,彌補電源鏈芯片方面技術能力的不足,市占率突破
10%。除此外,2015-2021
年期間,其他頭部廠商同樣通過并購繼續(xù)擴張在模擬各
個下游領域的影響力。英飛凌以
90
億美元收購賽普拉斯,拓展汽車芯片產(chǎn)品類別;
瑞薩電子陸續(xù)收購了
intersill、IDT以及
Dialog,不斷拓展混合信號、功率半導體
以及傳感器處理
IC等產(chǎn)品市場,打入通信、汽車、工業(yè)等新領域;即使前十大廠商之間的并購比較罕見,TI及
ADI的領先地位穩(wěn)固,然而模擬
市場天生重經(jīng)驗,輕路徑依賴,人才至上的特點決定了其并購發(fā)展的重要性,頭
部廠商借助規(guī)模及利潤優(yōu)勢,憑借收購不斷拓展產(chǎn)品和技術邊界,搶占新興下游
專用市場。2019
年,前十大廠商份額合計首次突破
60%,達到
67%,而隨著疫
情的進一步影響,模擬市場非頭部公司處境較差,20
年下半年開始的晶圓產(chǎn)能缺
貨問題又將進一步壓縮沒有
IDM廠房的模擬廠商份額,預計未來整體模擬市場格
局將進一步集中化,頭部廠商不斷收購整合其他廠商剝離的模擬類業(yè)務,快速發(fā)
展壯大。3、
信號鏈:各類信號的采集、傳輸與轉(zhuǎn)換3.1、
信號鏈:系統(tǒng)中信號從輸入到輸出的路徑廣義定義上,一條完整的信號鏈(SignalChain),指的是信號從輸入到輸
出的路徑。在輸入端,自然界中存在的聲、光、電磁波等連續(xù)的模擬信號,經(jīng)過
傳感器的采集和前端器件的轉(zhuǎn)換形成連續(xù)電信號進入電子系統(tǒng),再通過各類模擬
芯片的處理轉(zhuǎn)換為以
0
和
1
表示的數(shù)字信號,進入邏輯和存儲
IC中,通過應用
軟件進行各種運算處理;在輸出端,數(shù)字處理結(jié)果經(jīng)由模擬芯片進行放大,轉(zhuǎn)換
為模擬信號在自然界中傳輸,或者經(jīng)由驅(qū)動電路和電源器件對外做功。在模擬芯片領域,我們往往將討論范圍縮小至電子系統(tǒng),信號鏈模擬芯片不
包括聲光電傳感器(分立器件范疇)和對外輸出的驅(qū)動電路(電源
IC范疇),一
般是指擁有對模擬信號進行收發(fā)、轉(zhuǎn)換、放大、過濾等處理能力的集成電路。在
信號的測量及保護電路部分,常見的模擬
IC包括線性放大器
Amp和多路復用器
Mux(也可以叫開關);在信號采集和處理部分,連續(xù)信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換器
ADC成為
數(shù)字信號,進入微處理器
DSP進行處理;輸出的數(shù)字信號通過合成、DAC轉(zhuǎn)換,
進入到驅(qū)動電路中對外做功或傳輸。模擬
IC根據(jù)其功能可以分為信號鏈產(chǎn)品和電源鏈產(chǎn)品,根據(jù)
ICInsight的數(shù)
據(jù),2019
年信號鏈產(chǎn)品在整個模擬
IC行業(yè)中占比為
47%,主要包括線性產(chǎn)品、
信號轉(zhuǎn)換器、接口芯片等產(chǎn)品。根據(jù)
ICInsight的預測,全球信號鏈市場規(guī)模從
2020
年開始復蘇,2020-2023
年的年均復合增長率約為
6%,低于整個模擬行業(yè)
8%的復合增速。但是由于信號
鏈產(chǎn)品在模擬
IC中不可替代的作用,下游應用工業(yè)、汽車、通信等行業(yè)的需求將繼續(xù)上升,ADI和
TI等頭部廠商繼續(xù)加碼研發(fā),該領域在未來依舊是各大廠商重
要發(fā)展基點。兩極格局,ADI和
TI領跑信號鏈產(chǎn)品,二者在各細分領域市場份額之和超
50%。自
2000
年后,ADI通過一系列并購不斷提高其在信號鏈產(chǎn)品的資源整合能
力,目前
ADI在線性產(chǎn)品和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片已位于行業(yè)第一。近年來
TI在電源管理
芯片領域不斷加碼,信號鏈產(chǎn)品在總營收中占比逐漸下降,目前
TI在接口芯片占
據(jù)半壁江山。因此,信號鏈產(chǎn)品將在相當長時間內(nèi)呈現(xiàn)兩極競爭格局。3.2、
線性產(chǎn)品
LinearProducts:信號鏈傳輸?shù)幕A線性產(chǎn)品基于運算放大器
OPA開發(fā),是整個模擬電路的基礎,由于運算
放大器的輸入輸出信號一般呈現(xiàn)線性關系,故采用“線性”一詞命名。線性
的應用非常廣泛,可用于信號的放大、比較、差分等運算關系,構成了模擬
電路的基礎。常見的線性產(chǎn)品包括信號放大器、比較器、差分放大器、運算
放大器及各類音、視頻放大器、有源濾波器等等。運算放大器
OperationAmplifier:一種可以進行數(shù)學運算的放大
電路,由三極管構成,不僅可以放大信號,同時也可以進行加減乘
除以及微積分等數(shù)學運算,是典型的信號鏈通用標準產(chǎn)品,應用領
域廣泛,便于集成使用。差分放大器
DifferencialAmplifier:差分放大器將兩個輸入端電壓
信號以固定增益放大,一般具有共模抑制作用,具有出色的輸出增
益和相位匹配功能,一般用于信號傳輸或者
ADC驅(qū)動等場景。比較器
Comparator:對兩個或多個信號進行比較,確定大小關系
并排列順序的電路叫比較器。比較器比較輸入信號的電壓高低,輸
出
0/1
的數(shù)字信號,一般應用于特定的通信或消費類便攜終端中。視頻、音頻放大器:適用于各類電子設備中對處理視頻、音頻信號
有較高要求的應用場景。一般為運算放大器和各類無源器件的組合,
是復雜的專用產(chǎn)品,具有濾波、抗干擾的功能,能夠快速清晰的提
升信號強度,去除噪聲。有源濾波器:與無源型不同,有源濾波器利用三極管的截止功能進
行設計,根據(jù)響應頻段的不同可以分類低通、高通及帶通等等,一
般應用于各類通信場景的射頻電路中。線性產(chǎn)品是信號鏈模擬集成電路產(chǎn)品的代表性器件,其重要產(chǎn)品放
大器和比較器則是
2019
年信號鏈芯片中市場規(guī)模占比最高的品類,
2020
年銷售額在
30.96
億美元,占信號鏈模擬芯片市場規(guī)模的
39%。
放大器及比較器屬于通用產(chǎn)品,行業(yè)空間穩(wěn)定,根據(jù)
Statista預測,2027
年市場規(guī)模有望達到
43
億美元,2020-2027
年復合增速為
4.8%。線性產(chǎn)品市場由亞德諾和德州儀器二分天下。以在信號鏈模擬芯片
市場規(guī)模中占比最高的放大器和比較器為例,根據(jù)
Databeans的最新報
告,2019
年亞德諾和德州儀器在放大器和比較器領域的全球銷售收入分
別為
10.94
億美元、9.08
億美元,營收超過其他所有廠商之和。由于信
號鏈技術壁壘相對較高,目前全球市場份額排名前十的廠商均來自歐日
美,中國企業(yè)布局相對較少,僅有思瑞浦表現(xiàn)較突出,位居全球銷售第
12
名和亞洲區(qū)銷售第
9
名。3.3、
信號轉(zhuǎn)換器
Converter:模擬與數(shù)字信號的橋梁信號轉(zhuǎn)換器是連接模擬與數(shù)字信號的橋梁。轉(zhuǎn)換器芯片以模數(shù)轉(zhuǎn)換器
ADC及數(shù)模轉(zhuǎn)換器
DAC為基礎,在之上延伸出各類場景的專用標準芯片,例
如電壓頻率變換器、音頻轉(zhuǎn)換器和觸摸屏控制器等等。信號轉(zhuǎn)換器是將模擬
(連續(xù))信號與數(shù)字(離散)信號進行轉(zhuǎn)換的關鍵,是混合信號系統(tǒng)中必備
的器件,廣泛使用在工業(yè)、通信(射頻)、汽車、醫(yī)療等領域。在使用中,一般行業(yè)內(nèi)也會根據(jù)其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換精度和采樣速率分類,稱之為高/低精度、高
/低速轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器
ADC:負責以連續(xù)的時間間隔測量信號電壓以獲取連續(xù)
的模擬信號并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的器件。通過
ADC將多數(shù)無法被
數(shù)字系統(tǒng)識別與處理的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,可以提高信號分
析能力,實現(xiàn)更優(yōu)質(zhì)的存儲方式和更精確的傳輸。一般適用于數(shù)字
傳感器芯片、傳統(tǒng)封裝片、集成電路、SOC芯片等各類涉及數(shù)字處
理的應用場景。數(shù)模轉(zhuǎn)換器
DAC:負責將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的器件,主要特
性指標包括分辨率、轉(zhuǎn)換速度、轉(zhuǎn)換誤差等,模數(shù)轉(zhuǎn)換器中一般都
要用到數(shù)模轉(zhuǎn)換器,廣泛應用于各種數(shù)字系統(tǒng)中。電壓頻率變換器:是將頻率輸入信號轉(zhuǎn)換為與其對應的模擬電壓幅
值輸出信號的器件,適合模數(shù)轉(zhuǎn)換、長期積分、線性頻率調(diào)制和解
調(diào)以及頻率電壓轉(zhuǎn)換應用,一般適用于儀器儀表、工業(yè)和自動化等
領域。音頻轉(zhuǎn)換器:包括將數(shù)字音頻編碼轉(zhuǎn)換為模擬音頻聲音的音頻數(shù)模
轉(zhuǎn)換器和與之相反的音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器,一般應用于汽車音響、家庭
影院、消費類音頻設備和個人計算機(PC)等領域。觸摸屏控制器:指可觸控式的屏幕器件,由觸摸時的檢測部件和觸
摸屏里的控制部件組成,分為采用電阻技術、表面聲波技術和電容
技術三類觸摸屏,廣泛應用于消費電子產(chǎn)品、汽車、其他產(chǎn)品的人
機接口應用等領域。根據(jù)
Statista統(tǒng)計,2020
年
ADC/DAC市場規(guī)模約為
36.72
億美元,預
計到
2021
年,全球數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器市場規(guī)模可達
38.49
億美元。未來在
5G、人
工智能、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等新興應用的驅(qū)動下,相關產(chǎn)品或技術對
ADC/DAC芯片的需求得到強有力支撐,OPCO預測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器市場未來將保持約
3%
的年復合增長率,市場前景比較樂觀。全球數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器市場被美企巨頭壟斷,國產(chǎn)芯片企業(yè)市場份額少。全球
ADC/DAC市場主要被以美國公司
TI、ADI為首的幾家跨國大企業(yè)所壟斷,
價格高,供貨周期長。其中,ADI是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器龍頭,2018
年市占率約為
38%,
長期領先于競爭對手,同年
TI占比約為
21%,CIRRUS占
16%,QUALCOMM占
6%,
MAXIM占
8%,MICROCHIP占
2%,國內(nèi)廠商份額占比較低。國產(chǎn)
ADC/DAC芯片發(fā)展仍面臨多重困境。目前國內(nèi)做
ADC/DAC的主要
力量有國家骨干研究所、高??蒲袌F隊、海歸創(chuàng)業(yè)團隊等,應用主要面向軍
工、航空航天、相陣控雷達設備等領域,雖然在高精度
ADC自研芯片等領域取得了一定的成就,但國產(chǎn)
ADC/DAC芯片仍然面臨研發(fā)周期長、試錯成本高、
資金需求大、國內(nèi)模擬集成電路教育水平較低的重重困境。國產(chǎn)替代浪潮漸起,本土數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器企業(yè)迎來良好歷史機遇。早期國內(nèi)
的設備廠家出于性能、質(zhì)量等多方面的考慮,只選用以
TI和
ADI為主的國
外知名廠家的
ADC/DAC產(chǎn)品。自華為事件及中美貿(mào)易摩擦以后,國內(nèi)的設
備廠家逐漸開始采購國產(chǎn)芯片,以思瑞浦、矽力杰為首的本土企業(yè)在
ADC/DAC國產(chǎn)替代方面潛力巨大。3.4、
接口芯片
Interface:不同電路間的溝通橋梁接口芯片是接口電路中的重要組成部分,在信號鏈中充當“信使”的功
能。接口電路是連接兩個硬件設備的電路,是信號鏈中連接不同電路設備的
重要橋梁,在模擬
IC中應用比較廣泛,因而接口芯片也被大量應用在模擬電
路中。根據(jù)應用場景的延伸,我們按功能可把接口芯片分為電路保護、隔離、
電平轉(zhuǎn)換器、多路復用器等等。電路保護:在功率密度增大、器件小型化、保護要求及時準確精細、
防范等級提高等一系列綜合要求下,此類產(chǎn)品被廣泛應用于集成電
路中,充當電路中電壓、電流等指標的“安全閥“,是針對
ESD、
浪涌、過壓、過流和
EMI的電路保護。隔離器
ISO:電路中的隔離器是利用電隔離將低壓域系統(tǒng)和高壓域
系統(tǒng)兩端在物理層隔開,雖然電流無法直接通過,但信號和能量仍
可由其它方式傳遞,目前比較常用的隔離技術為數(shù)字隔離。根據(jù)目
的,我們可以把隔離分為安全隔離(保障人員及設備安全)和功能
隔離(提高電路的抗干擾能力)。電平轉(zhuǎn)換器:是一個電壓轉(zhuǎn)換裝置,主要作用是將輸入信號從一個
電壓域切換到另一個電壓域,用于解決不同電源域提供的不同器件
之間的不兼容問題,產(chǎn)品類型包括通用、自動雙向和單向電平轉(zhuǎn)換
器。多路復用器
MUX:是一種能接收多個輸入信號,并按每個輸入信號
可恢復方式合成單個輸出信號的信號鏈產(chǎn)品,它能以各種方式顯著
影響信號鏈的性能。例如,導通電容可能導致通道之間的串擾、導
通電阻的信號和溫度的相關變化可能導致信號失真、多路復用器的
電容和電阻一起可限制信號帶寬。因此,多路復用器在信號鏈整體
性能的改善上有著重要作用。接口芯片是連接集成電路中不同器件的關鍵設備,是模擬芯片市場
中份額占比較小的產(chǎn)品,通用類接口芯片市場份額占比約為
3.8%。根據(jù)
ICInsights的預測,預計
2020
年其市場規(guī)模為
23.82
億美元。隨著未
來電子元器件模組化能力的提高,接口芯片的使用率將進一步下降。接
口芯片的市場規(guī)模增速相比其它模擬產(chǎn)品更為緩慢,在未來的市場占比
將繼續(xù)下降。TI領跑混合信號賽道,接口芯片優(yōu)勢強大。TI是老牌模擬巨頭,常
年在該行業(yè)處于領先位置,產(chǎn)品豐富度和研發(fā)能力均為行業(yè)第一,根據(jù)
Gartner的數(shù)據(jù),2018
年德州儀器占有約
46%的市場份額。ADI近年來
通過并購
Maxim和凌特使得其在接口芯片領域的實力躍居第二,產(chǎn)品種
類豐富度不斷提高。除了
TI和
ADI,安美森、恩智浦等半導體廠商也在
該領域有產(chǎn)品布局。4、
電源鏈:效率需求催生的龐大產(chǎn)業(yè)鏈4.1、
電源鏈:能量分配與控制中樞,模擬芯片兵家必爭之地隨著集成電路工藝的發(fā)展,摩爾定律下晶體管尺寸逐漸縮減,同樣面積的芯
片上承載的晶體管數(shù)量快速增長,這在使得芯片性能增加的同時,所需的巨大功
耗也逐漸成為了電子設備所不得不考慮的問題。由于電池能量密度的提升需要材
料學與化學的重大突破,而芯片低功耗的研究也逐漸趨于飽和,能耗比發(fā)展接近
瓶頸。縱觀整個電子系統(tǒng),當電池和負載都很難再有突破時,電源鏈芯片的重要
性日益凸顯。電源鏈芯片是管理電子設備能量供應的心臟,功能電子設備電源的管理、監(jiān)
控以及分配使用等。只要涉及到電子設備能量使用場景,就存在電源鏈芯片的應
用空間。不同于信號鏈產(chǎn)品是信息進行傳遞的途徑,電源鏈產(chǎn)品應用在電壓、電
流較高的高功率電路中,用來進行能量的傳遞和對外做功,其性能優(yōu)劣和可靠性
對電子設備的性能和可靠性有著直接影響,一旦失效將直接導致電子設備停止工
作甚至損毀,是電子設備中的關鍵器件。電源鏈產(chǎn)品需要滿足高穩(wěn)定性、低功耗
的要求,同時依據(jù)下游場景需求定制化開發(fā),產(chǎn)品種類繁多。所有電子設備都有電源,但是對電源的要求往往各異,為了發(fā)揮電子系統(tǒng)的
性能,匹配的電源管理方案就變得愈發(fā)重要。按照產(chǎn)品功能進行分類,我們可以
將電源鏈產(chǎn)品分為電源管理芯片
PMIC以及驅(qū)動芯片
Driver兩大類;其中電源管
理芯片包括穩(wěn)壓器(低壓非隔離)Regulator、控制器&轉(zhuǎn)換器
Controller(高壓
隔離電源)、調(diào)制芯片(PWM、PFC等)以及各類電池管理
IC、電路監(jiān)控器等;
驅(qū)動芯片用于分配使用電能,使其驅(qū)動各類設備對外做功,包括
LED驅(qū)動芯片、
柵極驅(qū)動芯片、電機驅(qū)動器、功率開關及
GaN驅(qū)動芯片等。由于電源管理
IC的
大量發(fā)展,功率半導體有時也會叫做電源管理半導體,而隨著更多集成電路進入
電源領域,電源鏈產(chǎn)品才逐漸單獨成為模擬芯片的一個重要品類。電源鏈產(chǎn)品占據(jù)模擬芯片半壁江山,下游需求引領市場高速增長。根據(jù)
Semiconductor統(tǒng)計,2018
年整體電源鏈市場規(guī)模在
250
億美元左右。隨著新
能源汽車、5G通信、物聯(lián)網(wǎng)等市場持續(xù)成長,全球電源管理芯片市場將持續(xù)受益。
據(jù)
TransparencyMarketResearch預測,新興應用需求將持續(xù)引領市場高增長,
預計
2026
年全球電源管理芯片市場規(guī)模將達到
565
億美元,銷售額復合增速達
到
10.69%(2018-2026
年)。國內(nèi)市場穩(wěn)定增長,進口產(chǎn)品仍占主導地位。據(jù)賽迪顧問統(tǒng)計,2012-2018
年,國內(nèi)電源管理芯片行業(yè)市場規(guī)模從
430.68
億元增長至
681.53
億元,年復
合增速達
7.95%,預估到
2020
年中國電源管理芯片市場規(guī)模將增長至
860
億元。
目前國內(nèi)市場長期以來被外企和進口產(chǎn)品主導,電源鏈產(chǎn)品主要份額仍由
TI、瑞
薩、NXP等廠商占據(jù),隨著國內(nèi)市場新領域拓展及國產(chǎn)替代趨勢,國產(chǎn)電源鏈規(guī)
模將快速增長。種類繁多,規(guī)模龐大,細分品類
IC出貨量第一。電源鏈芯片一直是所有集成
電路芯片中產(chǎn)品最復雜、出貨量最大的細分品類。根據(jù)
ICInsight統(tǒng)計,2020
年,
全球
IC出貨量為
3154
億顆,在細分的
33
個子行業(yè)中,電源類模擬芯片出貨量為
651
億顆,占比達到
20.6%;此外出貨量份額排名第
2、3
位的分別是通信及工業(yè)
的模擬
ASSP(專用芯片),20
年出貨量分別為
229
億顆、216
億顆。歐美廠商占據(jù)大部分電源鏈,競爭格局較為分散。目前,全球電源鏈芯片市
場主要被歐美廠商占據(jù)。根據(jù)
Gartner統(tǒng)計,2018
年,頭部
5
家電源鏈廠商以
TI(21%)為首,合計占據(jù)全球市場份額的
59%。由于電源管理方案在各類細分
應用場景中差異很大,國內(nèi)廠商與歐美大廠之間產(chǎn)品類別、高端技術及規(guī)模上存
在較大差距。五大難題制約電子系統(tǒng)發(fā)展,解決方案成為電源鏈發(fā)展趨勢。電源鏈產(chǎn)品自
90
年代開始迅速發(fā)展,源動力在于解決電子系統(tǒng)中電源的各類限制,如功率密度、
低靜態(tài)電流、低噪聲高精度、低
EMI一級高低壓隔離等。電源鏈市場未來發(fā)展將
在現(xiàn)有基礎上,實現(xiàn)更小面積、更高能耗、更長電池壽命以及更加安全的電源、
信號鏈電路的工作環(huán)境。4.2、
電源管理
PMIC:電子設備效率與熱管理的保證電源管理(PowerManagement
)負責電子設備所需電能的變換、分配、
檢測等管控功能,其性能優(yōu)劣和可靠性對整機的性能和可靠性有著直接影響,電
源管理芯片一旦失效將直接導致電子設備停止工作甚至損毀,是電子設備中的關
鍵器件。從市場應用方面看,電源管理芯片是目前半導體芯片中應用范圍最為廣
泛的門類,應用于家用電器、手機及平板、充電及適配器、智能電表、照明、馬
達、通訊設備、工控設備等眾多領域。隨著通信、汽車、工業(yè)等市場的不斷發(fā)展,不同下游電子設備對于效率以及
能量管理的需求日趨強烈和多樣化。電源管理芯片從最初單一類型的
DC轉(zhuǎn)換器及
穩(wěn)壓器開始發(fā)展,越來越多地與設計中的其他硬件組件結(jié)合在一起,保持效率并
簡化整個系統(tǒng)層面的控制,成為多功能、數(shù)模電路集成化的復雜芯片
PMIC。1.
低壓場景-非隔離器件:穩(wěn)壓器
Regulator(包括
DC-DC、LDO等)在一些由電池供電的應用中,各類芯片和電子元器件無法直接使用電池
電力,需要一個更低或者更高的電壓才能正常運行,而在充放電過程中,電
池的電壓也會發(fā)生變化。電源管理器件可用來監(jiān)控這種未調(diào)節(jié)的電池輸入電
壓并使其保持穩(wěn)定,一般可根據(jù)外部電源電壓的高低分為隔離型與非隔離型
器件。非隔離式的電源轉(zhuǎn)換方案中,有一條連接輸入接地和輸出接地的
DC通
路,并共享輸入和輸出接地,這些轉(zhuǎn)換器被稱為穩(wěn)壓器
Regulator,因為它
們可以根據(jù)需要提高、降低或者調(diào)節(jié)電壓,然后把調(diào)整后的電壓提供給系統(tǒng)
子組件使用。根據(jù)所用的電壓轉(zhuǎn)換方式原理不同,穩(wěn)壓器可以區(qū)分為線性穩(wěn)
壓器和開關式穩(wěn)壓器,設計工程師將基于輸入電壓、輸出電壓以及所需的電
流負荷,為其系統(tǒng)設計選擇適當?shù)姆€(wěn)壓器,穩(wěn)壓器屬于電源管理的通用性芯
片產(chǎn)品。開關式穩(wěn)壓器利用開關場效應晶體管(FET)將直流(接近恒定)輸入
電壓轉(zhuǎn)換為交流波形(在兩個值之間切換,“開關”),使用電容和電感重
新轉(zhuǎn)換成輸出電壓不同的直流電。開關式穩(wěn)壓器通常效率更高、更加靈活、
體積更小,支持比線性穩(wěn)壓器更高的輸出電流。但輸出被調(diào)節(jié)后仍有波紋或開關噪聲,即使經(jīng)濾波后仍然存在。依據(jù)輸出電壓相較輸入電壓的變化情況,
開關式穩(wěn)壓器可以分為降壓型、升壓型以及降-升壓型三種,依據(jù)輸入電源的
不同可以靈活應用在各類便攜設備的電源轉(zhuǎn)換應用場景。線性穩(wěn)壓器使用電阻型器件(線性器件)來調(diào)節(jié)輸出電壓,可以將輸入
電壓轉(zhuǎn)換成為不同的輸出電壓。線性穩(wěn)壓器能夠提供無噪聲輸出,非常適合
低功率輸出應用。但它們的效率不高,只能用于逐步降低輸出電壓。低壓差
線性穩(wěn)壓器(LowDrop,LDO)是最常用的線性穩(wěn)壓器件,可以在供電電壓
和輸出電壓非常接近時調(diào)節(jié)輸出電壓水平,同時提供最好的電源抑制比及極
低的靜態(tài)電流(待機),能夠最大限度的提升系統(tǒng)效率,是便攜設備中最常
用的穩(wěn)壓產(chǎn)品。2.
高壓場景-隔離器件:轉(zhuǎn)換器&控制器
IsoPower在各類高電壓的使用場景中,往往需要對高低電壓回路進行隔離,也就
是采用變壓器或電容式器件進行電力傳輸,高低壓電路之間沒有直接電路接
觸。高壓場景下的電源管理芯片一般使用諧振控制器
LLC,根據(jù)需求及原理
的不同,可以基于
PFC(功率因數(shù)校正)及
PWM(脈沖寬度調(diào)制)等不同控
制原理對高壓管理、轉(zhuǎn)換方案進行設計。功率因數(shù)校正(PFC,PowerFactorCorrection)。功率因數(shù)是一種衡量電
能被有效利用程度的方式,也就是有效功率/總耗電量。在電路中,只有電阻型器
件會消耗功率而產(chǎn)生光/熱等能源轉(zhuǎn)換,而容/感負載只會存儲能量,對外做虛功。
PFC通過修正電壓與電流的相位差達到使負載阻抗近似與電阻型的目標,一般采用主動式升壓結(jié)構(BoostTopology)控制電路電流,實現(xiàn)
PFC提升。工業(yè)、供
電企業(yè)利用
PFC原理,通過在用電前端提高電壓,負載端補償控制的方式,使得
用電效率達到最大化。脈沖寬度調(diào)制
PWM(Pulse-WidthModulation)是一種利用通過調(diào)制晶體
管柵極偏置,輸出一系列的脈沖波來代替原有正弦波模擬信號的方法。PWM的優(yōu)
點在于使用數(shù)字式的脈沖開閉代替原有的連續(xù)信號,從而使得信號保持為數(shù)字形
式可將噪聲影響降到最小,被廣泛的應用在通信傳輸以及工業(yè)伺服控制領域。隔離式轉(zhuǎn)換器可以利用
PFC及
PWM控制器,控制相應的電壓轉(zhuǎn)換器件工作,
按照有源器件的數(shù)量,可以分為單管正激式(Forward)/反激式(Flyback)、
雙管推挽式(Push-pull)/半橋式(Half-Bridge)以及四管全橋式(Full-Bridge)
五類,不同轉(zhuǎn)換器以及控制電路組合成為完整的隔離高壓電源控制轉(zhuǎn)換方案。如今的
PMIC通過組合集成高壓轉(zhuǎn)換器、低壓穩(wěn)壓器、各類接口和控制芯片
以及邏輯
IC產(chǎn)品,可以滿足應用中的多種甚至全部電壓調(diào)整、定序以及監(jiān)控功能。
這些多功能
PMIC依據(jù)下游應用場景的需求進行
FPGA定制,從而適用于多種不
同應用,消除硬件電路更改的高成本,使得整體電源管理芯片小型化、集成化,
并且減少產(chǎn)品迭代所需要的時間,以便攜設備場景為基礎,快速滲透至工業(yè)、汽
車電子、通信等智能化電源管理需求激增的各個領域。3.
電池管理
BMS(BatteryManageSystem)電池管理芯片是一系列芯片組成針對場景定制化方案的統(tǒng)稱,除通用的
電源管理芯片外,還包括電池充電管理、監(jiān)控電路、電池保護電路以及電量
顯示芯片等。最初的電池管理芯片多用在便攜式設備消費場景中的各類鋰電
池中,隨著新能源電動汽車、工業(yè)等領域的需求增長,鋰電池材料技術的不
斷進步,對于高壓場景下
400、800V的電池管理系統(tǒng)需要綜合更多隔離屏蔽
技術以及更加先進的電池管理芯片,未來發(fā)展空間廣闊。電池充電管理:結(jié)合各類穩(wěn)壓器技術以及負載開關裝置,實現(xiàn)對電池充
電的高功率密度、低靜態(tài)電流、高散熱性的要求,能夠同時適配
USB,
Type-C等各類接口實現(xiàn)快速充電管理的控制
IC;監(jiān)控與保護:實時提供電池電壓、溫度和電流的精確讀數(shù),精確的監(jiān)控
可提高電源使用效率,從而延長運行時間并降低電池尺寸和成本。監(jiān)控
保護電路的應用場景從
5V延伸至
800V以上,尤其在汽車電動化領域分
布式電池組中有重大意義,決定了能源系統(tǒng)的安全性能。4.3、
驅(qū)動
Drivers:工作電路與控制電路間的連接樞紐驅(qū)動電路(DriverCircuit)是位于工作電路(主電路)和控制電路之間,用
來對控制電路的信號進行放大的中間電路。驅(qū)動電路基本任務,就是將信息電子
電路傳來的信號按照其控制目標的要求,轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共
端之間,可以使其開通或關斷的信號。驅(qū)動電路的實質(zhì)是放大開通及關閉信號,
最主要的性能指標是系統(tǒng)可靠性,上升、下降沿效率以及隔離、電磁屏蔽的功能。在理想情況下,當電源管理芯片能夠輸出足夠高峰值電流信號,且
MOS管開
閉速度足夠快的情況下,我們可以直接使用
PMIC芯片輸出
PWM信號驅(qū)動工作電
路。但是在現(xiàn)實應用中,各種復雜應用場景下,對信號上升下降速度要求、峰值
電流以及電路負載的變化、過高的工作電壓使得需要單獨的驅(qū)動芯片
DriverIC驅(qū)
動工作電路對外做功。1.
LED驅(qū)動芯片:生活中大部分的人造光源來自于
LED,MCU等控制器需
要輸出關于亮度灰度的
PWM信號經(jīng)過
LED驅(qū)動,從而決定其顯示效果。
傳統(tǒng)的驅(qū)動
IC更多調(diào)控的是電壓信號,而
LED的二極管特性決定了極小
的電流幅度變化就會對偏壓電流造成極大影響,所以需要使用恒流驅(qū)動
或者
PWM的模式驅(qū)動
LED照明。作為最常見的照明光源,其核心器件
LED驅(qū)動被廣泛使用在汽車、工業(yè)、
商用照明的場景中,行業(yè)發(fā)展成熟。隨著碳中和宏觀要求的出現(xiàn),節(jié)能趨勢在
LED驅(qū)動行業(yè)中愈發(fā)顯著,更低功耗、高對比低亮度等指標成為
驅(qū)動
IC的主要技術發(fā)展方向。2.
顯示驅(qū)動
IC/面板驅(qū)動:21
世紀以來,消費電子產(chǎn)品需求快速增長,對平
面顯示(面板)的要求越來越高。目前市面上主流顯示技術包括
TFT-LCD以及
OLED,均需要
IC控制每個像素電極的通斷,控制液晶材料分子排
列變化,從而控制面板的明暗及灰度變化進行顯示。在面板驅(qū)動
IC中,
一般分為柵極驅(qū)動
GateDriver和源極驅(qū)動
SourceDriver,分別驅(qū)動控
制像素點的
Y軸及
X軸,形成二維平面上的顯示控制。柵極驅(qū)動決定
Y軸像素位置,決定液晶分子扭轉(zhuǎn)速度,也稱為掃描驅(qū)動/
行驅(qū)動。由于高壓有源器件難以集成化和小型化,所以柵極驅(qū)動核心技
術是隔離高壓和快速導通的模擬制程,技術難度高,經(jīng)驗積累需求較高,
基本只有
TI、Sharp等少部分廠商能夠提供。源極驅(qū)動負責將導通信號傳遞給需要點亮的像素,也成為數(shù)據(jù)傳輸驅(qū)動/
列驅(qū)動。源極驅(qū)動牽涉到復雜的模數(shù)轉(zhuǎn)換功能,對頻率設計要求較高,
電路設計復雜,電壓相對較低。其模擬部分電路需要利用高速
ADC功能
帶動信號轉(zhuǎn)換,同時需要電荷泵技術驅(qū)動液晶扭轉(zhuǎn)。由于不同面積的面板其驅(qū)動
IC的布局及設計方式大不相同,驅(qū)動
IC也成
為整個面板顯示半導體的核心器件,驅(qū)動
IC的缺貨直接影響到整個顯示
行業(yè)的供需關系變化,大幅影響面板價格。3.
電機驅(qū)動
MotorDrive。電機驅(qū)動利用柵極驅(qū)動的原理,恒定功率輸出并
控制動力系統(tǒng)旋轉(zhuǎn),是工業(yè)、汽車領域能源轉(zhuǎn)換動力的核心器件。電機
驅(qū)動的關鍵性能指標有調(diào)速、負載范圍、隔離性能及可靠性等。在汽車
領域,隨著電動汽車電池性能的快速發(fā)展,異步直流電機以及永磁無刷
直流電機
BLDC驅(qū)動技術快速發(fā)展,承擔了車輛在各種復雜場景下加減
速、動力回饋、爬坡及頻繁啟停的功能,技術附加值極高。4.4、
下游應用:伴隨通信、消費類場景成長,逐步滲透工業(yè)、計算、汽車領域電源鏈產(chǎn)品存在于所有電子設備中,基于特定應用場景開發(fā)不同集成方案。
從下游應用場景來看,電源管理芯片廣泛應用于通訊設備、消費電子、工業(yè)控制、
汽車電子、醫(yī)療儀器等領域,由于移動設備的快速發(fā)展,通訊及消費電子場景的
電源鏈產(chǎn)品占比較高。電源管理芯片行業(yè)的技術門檻較之信號鏈低,低端成熟市
場價格競爭激烈,而隨著物聯(lián)網(wǎng)、新能源、AI計算和自動駕駛等新興應用領域的
發(fā)展,電源鏈產(chǎn)品下游逐漸開始從消費類領域向技術要求高、定制化及附加價值
高的工業(yè)、汽車電
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