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模擬IC與數(shù)字IC到底有什么區(qū)別?

發(fā)布時(shí)間:2019-08-12 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】IC就是半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱,IC按功能可分為:數(shù)字IC、模擬IC、微波IC及其他IC。數(shù)字IC就是傳遞、加工、處理數(shù)字信號(hào)的IC,是近年來應(yīng)用最廣、發(fā)展最快的IC品種,可分為通用數(shù)字IC和專用數(shù)字IC。

模擬IC與數(shù)字IC到底有什么區(qū)別? 
 
IC就是半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱,IC按功能可分為:數(shù)字IC、模擬IC、微波IC及其他IC。
 
數(shù)字IC就是傳遞、加工、處理數(shù)字信號(hào)的IC,是近年來應(yīng)用最廣、發(fā)展最快的IC品種,可分為通用數(shù)字IC和專用數(shù)字IC。
 
模擬IC則是處理連續(xù)性的光、聲音、速度、溫度等自然模擬信號(hào)的IC,模擬IC按應(yīng)用來分可分為標(biāo)準(zhǔn)型模擬IC和特殊應(yīng)用型模擬IC。
 
如果按技術(shù)來分的話,模擬IC可分為只處理模擬信號(hào)的線性IC和同時(shí)處理模擬與數(shù)字信號(hào)的混合IC。
 
標(biāo)準(zhǔn)型模擬IC包括放大器,電壓調(diào)節(jié)與參考對比,信號(hào)界面,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,比較器等產(chǎn)品;特殊應(yīng)用型模擬IC主要應(yīng)用在通信、汽車、電腦周邊和消費(fèi)類電子等四個(gè)領(lǐng)域。
 
簡單總結(jié)一下二者的區(qū)別:數(shù)字電路IC就是處理數(shù)字信號(hào)的器件,比如CPU、邏輯電路等。
 
而模擬電路IC是處理和提供模擬信號(hào)的器件,比如運(yùn)算放大器、線性穩(wěn)壓器、基準(zhǔn)電壓源等,它們都屬于模擬IC。模擬IC處理的信號(hào)都具有連續(xù)性,可以轉(zhuǎn)換為正弦波研究,而數(shù)字IC處理的是非連續(xù)性信號(hào),都是脈沖方波。
 
不同數(shù)字器件有不同的制程,所以需要不同的供電電壓,因此更需要電源管理這一模擬技術(shù)。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展,模擬技術(shù)分布于數(shù)字技術(shù)周邊,與數(shù)字技術(shù)密不可分,數(shù)字技術(shù)與模擬技術(shù)比較如下:
 
模擬IC與數(shù)字IC到底有什么區(qū)別?
 
下面我們從模擬IC的四大特點(diǎn)來說明模擬IC與數(shù)字IC的差異性:
 
01、生命周期可長達(dá)10年
數(shù)字IC強(qiáng)調(diào)的是運(yùn)算速度與成本比,數(shù)字IC設(shè)計(jì)的目標(biāo)是在盡量低的成本下達(dá)到目標(biāo)運(yùn)算速度。
 
設(shè)計(jì)者必須不斷采用更高效率的算法來處理數(shù)字信號(hào),或者利用新工藝提高集成度降低成本。因此數(shù)字IC的生命周期很短,大約為1年-2年。
 
模擬IC強(qiáng)調(diào)的是高信噪比、低失真、低耗電、高可靠性和穩(wěn)定性。
 
產(chǎn)品一旦達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)就具備長久的生命力,生命周期長達(dá)10年以上的模擬IC產(chǎn)品也不在少數(shù)。
 
如音頻運(yùn)算放大器NE5532,自上世紀(jì)70年代末推出直到現(xiàn)在還是最常用的音頻放大IC之一,幾乎50%的多媒體音箱都采用了NE5532,其生命周期超過25年。
 
因?yàn)樯芷陂L,所以模擬IC的價(jià)格通常偏低。
 
02、工藝特殊少用CMOS工藝
數(shù)字IC多采用CMOS工藝,而模擬IC很少采用CMOS工藝。
 
因?yàn)槟MIC通常要輸出高電壓或者大電流來驅(qū)動(dòng)其他元件,而CMOS工藝的驅(qū)動(dòng)能力很差。
 
此外,模擬IC最關(guān)鍵的是低失真和高信噪比,這兩者都是在高電壓下比較容易做到的。而CMOS工藝主要用在5V以下的低電壓環(huán)境,并且持續(xù)朝低電壓方向發(fā)展。
 
因此,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(diǎn)。
 
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(diǎn)。
 
在高頻領(lǐng)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(shí)也需要設(shè)計(jì)者加以熟悉,而數(shù)字IC設(shè)計(jì)者基本上不用考慮工藝問題。
 
03、與元器件關(guān)系緊密
模擬IC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,常常需要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;
 
模擬IC還必須具備低噪音和低失真性能。電阻、電容、電感都會(huì)產(chǎn)生噪音或失真,設(shè)計(jì)者必須考慮到這些元器件的影響。
 
對于數(shù)字電路來說是沒有噪音和失真的,數(shù)字電路設(shè)計(jì)者完全不用考慮這些因素。
 
此外由于工藝技術(shù)的限制,模擬電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量少用或不用電阻和電容,特別是高阻值電阻和大容量電容,只有這樣才能提高集成度和降低成本。
 
某些射頻IC在電路板的布局也必須考慮在內(nèi),而這些是數(shù)字IC設(shè)計(jì)所不用考慮的。因此模擬IC的設(shè)計(jì)者必須熟悉幾乎所有的電子元器件。
 
04、輔助工具少測試周期長
模擬IC設(shè)計(jì)者既需要全面的知識(shí),也需要長時(shí)間經(jīng)驗(yàn)的積累。模擬IC設(shè)計(jì)者需要熟悉IC和晶圓制造工藝與流程,需要熟悉大部分元器件的電特性和物理特性。
 
通常很少有設(shè)計(jì)師熟悉IC和晶圓的制造工藝與流程。而在經(jīng)驗(yàn)方面,模擬IC設(shè)計(jì)師需要至少3年-5年的經(jīng)驗(yàn),優(yōu)秀的模擬IC設(shè)計(jì)師需要10年甚至更長時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)。
 
模擬IC設(shè)計(jì)的輔助工具少,其可以借助的EDA工具遠(yuǎn)不如數(shù)字IC設(shè)計(jì)多。由于模擬IC功耗大,牽涉的因素多,而模擬IC又必須保持高度穩(wěn)定性,因此認(rèn)證周期長。此外,模擬IC測試周期長且復(fù)雜。
 
某些模擬IC產(chǎn)品需要采用特殊工藝和封裝,必須與晶圓廠聯(lián)合開發(fā)工藝,如BCD工藝和30V高壓工藝。此外,有些產(chǎn)品需要采用WCPS晶圓級(jí)封裝。
 
 
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