模数转换集成电路项目产品技术深度调查

第一节 国内市场最新技术运用状况

在几年前，12位10MHz的A/D转换器只能采用体积较大、价格昂贵的混合集成电路才能实现。近年来，随着集成电路技术的发展，A/D转换器技术也取得了重大进展。1997年就出现了采样速度为48MHz的12位单片转换器器件〖2〗，目前已经推出了采样速度高达125MHz的12位ADC器件，因而进一步扩大了它在军事和民用电子领域的应用。

已经实用化的A/D转换器电路结构有积分式、逐次比较式（SAR）、全并行或速闪式（FullParallelorFlash）、二步或多步式（TwosteporMultistep）、折叠插入式（FoldingandInterpolation）、流水线式（Pipelined）、积分增量调制式（∑－△Modulator）等。

全并行（或称速闪式）ADC几乎能在同一瞬间完成转换，是各种转换方式中速度最快的结构。这种转换器的突出特点是结构简单、速度快，但是全并行ADC的超高速是以牺牲器件功耗而得到的，它有成本高、功耗大、元件多、芯片面积大、输入电容大等缺点。

在速度上仅次于全并行方式的是二步式ADC，它是通过牺牲速度来获得器件规模、功耗、芯片面积等方面的优势。目前，在很多领域，二步式ADC已逐渐取代了全并行ADC。虽然二步式ADC的采样速度仅为全并行ADC的一半，但其芯片面积和功耗比全并行ADC要小得多，这一点使得二步式ADC尤其适合于嵌入式系统及一些超高速民用领域。

为了减少全并行ADC中的比较器数量，达到降低ADC功耗和缩小芯片面积而又不损失ADC转换速度的目的，在70年代后期，Arbel等人提出了折叠技术的概念。在80年代后期，折叠插入技术成为实现超高速ADC的主要方法之一。

受数字系统中新发展的流水工作方式的启发，近年来在高精度视频ADC中提出了流水工作新方式。这种方式类似于多步转换，从整个转换过程来看，流水工作方式可以看作是串行的，但就每一步转换来看，又是并行转换的，其速度较快。因此，这种转换方式可以实现很高的转换频率，即能处理较高的信号频率。

∑－△调制在音频领域取得了极大的成就，这主要归因于它固有的高性能。另一方面，虽然实现∑－△调制的数字电路非常复杂，但它一般没有较高的器件特性匹配要求，这使得它可以充分利用当前最为先进和成熟的CMOS工艺，也易于系统集成。正是因为这些特点，现在正把它的应用范围扩大到视频领域。

第二节 国际市场最新技术运用状况

1、高分辩率、高速A/D转换器

AD公司最新推出应用于无线和有线宽带通信、雷达和卫星子系统等领域的12位A/D中频采样转换器—AD9433，它的采样速率达到了125MSPS（每秒百万次采样），中频采样速度可达350MHz，它带有片上基准和片上跟踪保持电路，具有低成本、低功耗、小尺寸和方便使用等特点。它用＋5V和＋3.3V两种电源，＋2.5V和3.3V的TTL/CMOS输出，其SNR（信噪比）为68db，SFDR（突然频率偏移率）达到90db，THD（总谐波失真）为90db，功耗为950mW（在125MSPS下）。它采用一种先进的BiCMOS工艺制作，封装为52引线表面安装式TQFP。

NationalSemi.公司针对高分辨率影像系统，已生产出具有2.5MSPS采样速率和0.3LSBDNL的14位ADC。该产品采用了一种全新的带有误差修正电路的自对准20级流水线结构，能保证转换器在全温度范围内提供始终一致的可重复数据输出。

NationalSemi.公司在设计上通过采用信号自动清零和时序拓扑，解决了数字串扰这个棘手的问题ADC14061采用0.65μmCMOS工艺生产，其功耗为390mW，封装采用52引线TQFP。售价为29美元（1000只以上）。

SPT公司采用折叠和辅助修调结构，已生产出具有采样速率为20MSPS，功耗为76mW的12位ADC——SPT7935。工作电压范围为2.7V～3.6V，它的信噪比SNR为62db（4.4995MHz时）。其封装形式为44引线TQFP封装，售价为10美元（1000只以上）。

当许多厂家正利用SAR结构和CMOS工艺制作低价位ADC时，Maxim和CirrusLogic公司却把基于△－∑结构的高分辨率转换器推向一个更低的价位。在几年前，16位和更高分辨率的△－∑ADC被划分为专用ADC类，价位很高，这种情况正在迅速改变，目前，这些公司的批量产品价格不到5美元。

其中，Maxim公司的主要产品之一的12位ADCMAX1457，主要用于压电式压力传感器、应变测量仪和加速计，MAX1457将前端信号调节电路和12位数字修正、串联EEPROM接口和一个运算放大器集成在同一块芯片上。这种设计简化了传感器输出信号的校正和纠错工作，它以最少的外部元件数提供精确的比例输出。这种器件可接受传感器5mV/V～30mV/V的输出。板上的串行接口与Micro－Wire接口是兼容的，直接连接到外部EEPROM，所有的校正和补偿系数都贮存在外部EEPROM中。

MAX1475将三种传统的传感器制造工艺结合在一种自动化工艺中，简化了传感器的开发和制造。MAX1475的自动校正和补偿工艺节约了设计者的时间和成本，使设计者第一次看到了传感器的真实性能。它采用28引线SOP和32引线TQFP封装。

CrystalSemi.公司利用先进的0.6μm工艺，成功地开发了价格并不昂贵的△－∑16位ADC——CS5529，可处理负的输入信号，有5V和±2.5V两种电源。在同一芯片上集成了6位输出锁存器，这种设置允许控制2个模拟器件和4个数字器件而不增加额外的隔离器件如开关、多路转换器和电压基准等。CS5529也使用了1个与SPI和Micro－Wire接口兼容的3线串联接口。CS5529的片上功能还包括自校正与系统校正电路、程控输出数据，功耗为2.5mW。它采用20引线DIP和SSOP封装，售价为3.80美元（1000只计）。

2、数字通信应用的A/D转换器

10～15年前，A/D转换器主要应用于军事领域，现在，ADC已进入民用市场，广泛应用于数字通信。为了满足不断涌现的宽带软件发射机、数字调谐雷达和高速仪器的要求，AD公司最近推出了一款16位ADC－AD9260。该产品以超采样速率实现16位分辨率，并显著地减小了转换噪声，其动态范围为90db～100db，THD为－98db，SFDR为101db（100kHz时）。它是能提供1MHz尼奎斯特频率带宽和大于14位分辨率的单片ADC。

AD9260内部采用特殊的∑－△结构，它结合多位调制器和12位总线传送结构，构成了只有12位有效调制噪声的∑－△调制器。该电路只需8倍超频采样速率，就可把通带内的调制噪声抑制到16位水平。其内部的数字衰减滤波器也减少了对前端预偏置滤波器的需要。另外，该产品还可选择地对信号不进行或都进行2倍、4倍或全8倍的衰减提取。在采用8倍衰减滤波、时钟频率为200MHz时，可以提供1.25MHz尼奎斯特频率带宽。AD9260采用常规CMOS工艺制作，电源有＋3V或＋5V。在＋5V和最高采样率为20MHz时，功耗为585mW。

NationalSemi公司中的Comlinear分公司采用0.8μmBiCMOS工艺，并结合宽带SHA（采样和保持放大器）电路和独特的12位多级数字转换器，已生产出12位65MSPS宽带ADC——CLC5956，具有72dbSFDR、67dbSNR性能，其输入带宽为0～300MHz，可以把接收器的第一中频信号数字化，电路内部的宽带SHA放大器可使采样中频信号频率高达250MHz。该产品具有精密的模拟和混合信号处理能力，适用于蜂窝地面站和宽带数字接收器。

其它特点包括模拟信号差分输入、高度稳定的PECL时钟信号输入、带隙基准源和与TTL兼容的CMOS逻辑输出。CLC5956电源为＋5V，功耗为615mW。封装为48引线TSSOP封装，售价为28-90美元（1000只以上）。

3、宽带无线通信应用的A/D转换器

Burr－Brown公司将独特的宽带采样保持电路集成在流水线结构ADC的前面，实现了高性能的12位或者以上分辨率的A/D转换器，可满足日益增长的无线通信的需要。宽带线性SHA电路可降低谐波失真，减小纹波，保证了12位分辨率所需的67.5dbSNR。1.2GHz带宽使ADC能在尼奎斯特频率下获得非常精确的满刻度输入。

为了保证价格和尺寸具有竞争力，该类产品的制作采用了常规的0.6μmCMOS工艺。ADS807是具有12位分辨率、53MHz采样率、82db的SFDR，67.5db的SNR，0.5LSB的DNL的一种ADC。在±0.5LSBDNL的条件下，结合误差修正逻辑，可保证12位分辨率无漏码。该转换器具有内部基准源，并提供了一个外部参考输入。该产品为28引线SSOP封装，售价为23.95美元（1000只计）。

Harris公司采用多级全差分流水线设计并结合先进的BiCMOS工艺，已生产出超宽带14位A/D转换器——HI9505。该器件在有线和无线通信设备中直接进行中频信号数字化。HI9505采用差分输入、差分输出采样保持电路作为其输入级，从而保证HI9505具有100MHz的满功率输入带宽，当采样速率为5MSPS时，能保证在全带宽内实现14位精度。

HI9505采用内部参考源，减少了对外部参考电压的需求，但是，对必须用外部参考的，应用它也提供了一个选择。并且，Harris公司还建议在参考电压输入脚（VRIN）进行高频去耦，以减小整个转换器的噪声。HI9505采用BiCMOS工艺制作，具有70.4db的SINAD和－74db和THD（1MHz时）。

4、音频领域应用的A/D转换器

CirrusLogic集团的CrystalSemi.公司和日本的Asahi化学工业有限公司的AKM分公司，努力开发新产品以满足音频应用需要。AKM公司采用两位△－∑结构和0.5μmCMOS工艺，已生产出具有116db的动态范围和105dbSINAD的14位立体声ADC——AK5392，其功耗为500mW。它采用多芯片结构，其封装形式为28引线SOP封装，售价为19.95美元（5000只以上）。

CrystalSemi把许多附加功能集成在ADC的周围以实现一个封装仅如单片IC大小的完整24位立体声音频系统。CS5396/97内部集成了一个△－∑调制器、一个数字滤波器、一个采样保持电路和一个电压基准源，构成了一个完整的24位立体声ADC系统，封装形式为28引线SOP。为实现120db的动态范围和105db的SINAD，CS5396/97采用了一个特殊的7级、3层△－∑调制器并进行数字滤波和衰减变换，它采用了两块芯片，其中一块为调制器，另一块为滤波器。△－∑调制器采用0.8μmCMOS工艺制作。由于芯片足够小，所以它们可以封装在如单片IC电路大小的封装内。

目前，Crystal公司正准备在今后的产品开发中采用7级、3层△－∑调制器结构和0.35μmCMOS工艺进行设计制作。

第三节 国内技术市场区域优势

当前，我国已经形成了以长三角为龙头、以泛珠三角和环渤海地区为两翼、以中西部地区为尾翼的集成电路产业区域经济布局，人才、产业聚集作用初见成效，同时产业发展逐步呈现出错位竞争的良好格局。

自2000年以来，科技部先后批准在上海、西安、无锡、成都、北京、深圳等地区设立7个国家集成电路设计产业化基地，原信息产业部先后批准北京、上海等地区设立了国家集成电路产业基地。在这些基地的示范、聚集与辐射作用带动下，经过7年的积累，我国已经形成以长三角为龙头、泛珠三角和环渤海地区为两翼、中西部地区为尾翼的集成电路产业区域经济布局，人才、产业聚集初见成效。集成电路产业区域经济正在成为驱动上述地区高新技术产业发展的强劲动力，同时产业发展逐步呈现出错位竞争的良好格局。由此可见，国内技术市场较具优势的区域为珠江三角洲和长江三角洲及环渤海地区这几个区域。

第四节 新项目投资推荐区域（或省市）

中经纵横推荐新项目投资区域为广东、浙江、天津等地。由于这些地方集成电路企业集中，配套设施完善，行业人才比较充裕，并且下游行业也大多集中在此地。公司落户这些地方，有利于利用该地区形成的规模效应和集约效应，从而使新公司较快的发展壮大。

免责申明：本文仅为中经纵横市场研究观点，不代表其他任何投资依据或执行标准等相关行为。如有其他问题，敬请来电垂询：4008099707。特此说明。