准确把握未来半导体产业技术发展方向

    2007年度《电子工程专辑》的“最佳产品奖”包括半导体和测试测量在内的10大类别，共有50名候选者，它们在半导体行业中均属遥遥领先者，其产品与技术代表了不同类别最新的发展现状。通过分析这些产品，我们可以准确把握未来半导体产业的技术发展方向。

    AD/DA转换器追求高精度与高速

    毫无疑问，随着先进设计技术以及精密CMOS工艺的发展，AD/DA转换器正在向更高精度(分辨率)和更高速度迈进，此外，根据应用领域的不同，小功耗、小封装尺寸以及易用性，也是此类产品追求的重点。从目前来看，高精度的AD转换器主要分为Δ-Σ型和逐次逼近(SAR)型两种，TI公司的ADS1232和ADI的AD7980正是其中的典型代表。

    24位的高精度ADS1232主要面向高精度测量(特别是电子秤等)领域，内部带有低噪声的可编程精密放大器，精密的Δ-Σ AD转换器和内置的振荡器。

    ADI的AD7980则是一款16位产品，谈到精度问题，该公司表示：“目前，设计人员要求18到24位的更高精度，而事实上，AD7980具有满足这种需求的潜力。该产品所采用的技术允许其捕获电源范围之外的信号，从而可以用来提供更高的精度。”而事实上，ADI最新发布的AD7982，就是有着相同功率、尺寸以及易用性，且引脚兼容的18位转换器。而对于高精度数据捕获技术今后的发展，ADI也指出，其面临的最主要挑战，在于是否能够通过传感器和转换器之间的模拟信号链承载宽动态范围的信号。

    高速AD/DA产品目前开始广泛出现在无线领域，对它们而言，信噪比(SNR)与无杂散动态范围(SFDR)是衡量产品性能的两大关键指标。TI的高速ADS5547(14位)，其采样率超过了200Msps，同时还可在输入速率高达300MHz时保持70dBFs的SNR及74dBc的SFDR。而埃派克森微电子的高速高精度DA转换器A4101，在165MHz时钟采样频率时的SFDR分别达到72dBc(5MHz输出信号频率)和68dBc(10MHz输出信号频率)。

图1：消费者的产品需求在不断推动半导体的产业发展。

图2：TI公司带14引脚的MSP430F20xx可适用于多种模拟外围设备。

图3：凌力尔特的LTM4600是一款高效率DC/DC uModule。

图4：泰克的14-GHz RSA6114A提供了110MHz实时带宽及73dB无杂散动态范围，能够满足各种数字RF应用需求。

    使用先进工艺的运算放大器

    消费者对更小的产品尺寸以及更多功能的需求，正在加速低功耗运放的发展步伐。今天，对低功耗运放供电电流低于1mA的传统定义似乎已经无法满足便携式系统设计师的要求。美国国家半导体公司的LMV651芯片，在工作时只耗用115μA的电流，而且同时还可以支持12MHz的单位增益带宽。在此类应用中，宽工作电压范围也不容忽视。凌力尔特信号调理产品部市场经理Brian Black就表示：“便携式设备的电源有可能取自放电至1.8V以下的电池或充电至12V或更高电压的超级电容器。因此，为了保证在未稳压电池应用中实现良好的工作性能，凌力尔特的LT6003运放的工作电压范围达到1.6~16V。”

    高性能运放也是供应商关注的重点，该类别入围产品美国国家半导体的LM4562和ST的TSH340/TSH341就分别面向高端音、视频领域。国家半导体指出：在一个典型的音频信号通路中，噪声与失真误差是累积形成的，而这直接导致音频器件性能必须是最终系统所要求的10~20倍，因为只有这样才能保证最终系统的性能指标。LM4562运放针对音频应用，总谐波失真及噪声仅为0.00003%。ST的产品则瞄准高分辨率视频领域，除了参加本次ACE Awards评选的TSH340/TSH341外，该公司表示，目前已经发布了下一代高分辨率视频缓存器系列TSH343和TSH344，该公司今年还计划开发带内置重构滤波器的三视频缓存器方案。

    从入围的5款产品来看，先进的工艺技术是提高产品性能的关键。据美国国家半导体介绍，其专有的VIP50 BiCMOS工艺最适合生产放大器芯片，可以赋予产品惊人的速度功耗比、更低的闪烁噪声(甚至优于纯CMOS工艺)，以及温度系数极低的薄膜电阻。利用该工艺生产的LMV651，只需115uA的电源电流就达到了12MHz的单位增益带宽。而ADI的AD8250，则采用了该公司的精密的双极CMOS工艺——BiCMOS，不仅为产品提供了高精度，还增加了数字控制。