作者：鵬程
近日，海思發(fā)布了高精度ADC芯片AC9160引發(fā)行業(yè)關(guān)注。
官方資料顯示，該芯片采用SAR ADC架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了2Msps采樣率的同時(shí)，保持了24bit的超高采樣精度。憑借創(chuàng)新的低噪聲設(shè)計(jì)，該芯片在2Msps下可達(dá)到103.5dBFS的SNR，在1Ksps更是高達(dá)138dBFS，即便在強(qiáng)干擾環(huán)境下依然能夠分辨目標(biāo)信號與噪聲信號。通過先進(jìn)的封裝設(shè)計(jì)技術(shù)，AC9610支持-40°C~125°C寬溫工作，同時(shí)保證低溫漂，確保工業(yè)復(fù)雜環(huán)境下仍能正常運(yùn)行。
那么這顆芯片的發(fā)布到底意味著什么呢？其有何過人之處？
1、ADC芯片有多重要？
在很多設(shè)備上，傳感器接收到的信息是模擬信號，比如電壓值、電流值等等。模擬信號是連續(xù)的信號，典型代表包括CT、MRI之類的醫(yī)療設(shè)備。但是在數(shù)字世界中，CPU、MCU等各類電子設(shè)備大腦處理的是數(shù)字信息，模擬信號不方便進(jìn)行處理，因此需要一類芯片將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號
一般而言，在連續(xù)的模擬信號中采取樣本，然后再用樣本估算整體，采樣得到的數(shù)據(jù)，就變成了離散的數(shù)字信號。將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的芯片就是ADC芯片，也叫模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog-to-Digital Converter）。
ADC芯片用于將真實(shí)世界產(chǎn)生的模擬信號（如溫度、壓力、聲音、指紋或者圖像等）轉(zhuǎn)換成更容易處理的數(shù)字形式；DAC（Digital to analog converter）的作用恰恰相反，它將數(shù)字信號調(diào)制成模擬信號。ADC和DAC是真實(shí)世界與數(shù)字世界的橋梁，屬于模擬芯片中難度最高的一部分，因此被稱為模擬電路皇冠上的明珠。在轉(zhuǎn)換器芯片中，ADC應(yīng)用最為廣泛，在兩者的總需求中占比接近80%。
ADC既然要采樣，那就離不開兩大關(guān)鍵數(shù)據(jù)，即采樣精度和采樣速度。采樣精度用“位”來表示，現(xiàn)在常用的ADC，采樣精度有8位、16位、24位、32位，采樣速率用“Sps”來表示，意思是“每秒可以采集多少個(gè)樣本”。一般而言，采樣精度高，采樣速率就快不起來，采樣速率太快了，那采樣精度就高不起來。
比如，從技術(shù)參數(shù)來看，部分國產(chǎn)超高速ADC芯片已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。成都華微去年發(fā)布的超高速AD轉(zhuǎn)換器HWD08B64GA1型，其采樣率最高可達(dá)64GSPS，但其采樣精度只有8位。該產(chǎn)品是國內(nèi)首家基于自主28nm工藝設(shè)計(jì)的8位64G超高速AD轉(zhuǎn)換器，具備抗輻照能力，全流程自主可控。該芯片輸入帶寬達(dá)20GHz，誤碼率低至1e-15，功耗低至4W。已在多家用戶單位形成小批量供貨，應(yīng)用領(lǐng)域涉及航天、航空、探測、感知、無線通信等。在技術(shù)水平方面，成都華微稱“該芯片是國內(nèi)首家50GSPS以上采樣速率的超高速ADC，性能可比肩國際最高水平”。
2、國外企業(yè)統(tǒng)治市場
第一個(gè)ADC芯片是由IBM的M. Klein于1974年發(fā)明，到2019年，已經(jīng)整整45年的歷史，它的基本架構(gòu)、設(shè)計(jì)方法、原理已經(jīng)非常成熟。
目前ADC市場，特別是高端ADC市場由亞德諾（ADI）、德州儀器（TI）這兩家大廠壟斷，其有著極其豐富的產(chǎn)品矩陣，從采樣精度能做到32位的極高精度型，到采樣速度能做到20G的極高速度型，各種價(jià)位段，各種參數(shù)，應(yīng)有盡有。
國內(nèi)ADC芯片市場，ADI和TI兩家的產(chǎn)品吃掉約95%的份額，其中ADI一家就搶走56%的市場份額。高速、高精度ADC芯片是模擬芯片的皇冠，在軍工、科研、通信等市場中有不可替代的作用，其出貨量雖然遠(yuǎn)小于普通ADC芯片，但由于單價(jià)較高，其市場規(guī)模可達(dá)到ADC芯片的一半，具有壁壘高、市場規(guī)模大的特點(diǎn)。
然而，在上世紀(jì)90年代，西方發(fā)達(dá)國家便通過《瓦森納協(xié)定》對高性能的ADC芯片進(jìn)行管控，高端ADC芯片甚至完全禁運(yùn)到中國。
根據(jù)《瓦森納協(xié)議》，如下不同規(guī)格的AD轉(zhuǎn)換器被限制對華出口：
“8bit至10bit精度的ADC，如果采樣率超過1.3GSPS（十億次每秒）則被限制出口。
10bit至12bit精度的ADC，如果采樣率超過600MSPS則被限制出口。
12bit至14bit精度的ADC，如果采樣率超過400MSPS則被限制出口。
14bit至16bit精度的ADC，如果采樣率超過250MSPS則被限制出口。
16bit及以上精度的ADC，如果采樣率超過65MSPS則被限制出口。”
