基站市场对数据转换器的需求将大幅增长

时间:2019-12-02 08:47:12 分享到:

当数字信号处理技术飞速发展、电子产品加速数字化的时候,也带动了数据转换器的市场需求。作为连接真实模拟世界和数字世界的桥梁,A/D、D/A转换器近年来呈现出高速发展的趋势。据Databeans 分析, 2010年数据转换器市场预计比去年上涨26%。从长期发展来看,Databeans预计到2015年,数据转换器市场会继续保持9%的年均增长率。

 占据全球数据转换器市场近半壁江山的ADI预计,随着数字的发展,数据转换器将拥有非常广阔的市场前景,其市场规模将逐渐扩大。ADI华中地区销售经理张靖尤其看好汽车电子和医疗电子,认为上述两个市场是未来增长潜力较强的市场。“就汽车电子而言,随着更高安全性、更丰富的驾驶体验等需求也将刺激半导体行业的发展,而医疗电子面临着更高准确性和便携性的挑战,这些都为行业的发展带来了机会,在未来5-10年内将是半导体市场相当耀眼的部分。”

盘踞数据转换器市场的另一家老牌半导体公司TI则瞄准了无线通信基础设施。“特别是在高速设备市场,我们预计无线基础设施还将实现持续增长。”TI模拟产品亚太市场业务拓展经理程伟健说。

从近期调研机构的分析数据来看,不难理解TI如此看重通信市场的原因。行业分析公司IDC近期在报告中称,2010年第3季度全球智能手机出货量超过8,000万部,而2009年的第3季度仅为4,100万部,较上年同期增长幅度高达96%。以iPhone为代表的智能手机凭借个性化的扩展性,得到越来越多的用户青睐,与此同时繁重的网络流量也考验着通信网络的处理能力。世界各地无线应用增长持续攀升,全球运营商正在加紧网络升级的步伐,以应对越来越多的数据通信传输。从媒体网关到基站充斥着大数据量吞吐的需求,为了满足对移动数据日益增多的需求,无线营运商,特别是亚洲、欧洲和北美的无线营运商将继续对设备升级进行投资,以支持更大数据流量、更高网速。

专注高性能混合信号(HPMS)领域的NXP也看好医疗电子和通信领域数据转换器的市场机会。凌力尔特则青睐通信领域,该公司混合信号产品部产品市场经理Alison Steer预计,随着 4G通信系统的部署,基站应用(尤其在中国)将出现大幅增长。

数据转换器市场增速高于半导体市场的增幅,吸引了相当多的厂商奋力角逐。而走访各家关注领域的结果显示,数据转换器的热点相对集中在传统的量大市场——通信领域和新兴的高利润市场——医疗电子。相信2011年,在上述领域将围绕数据转换器展开激烈的大搏杀。

数据转换器发展趋势

模拟和数字转换的学问牵涉到系统的方方面面,从信号带宽、速度、功耗、直流精度、交流线性度到动态范围,再考虑到不同应用对指标要求不一,转换器面临的挑战是多维的。在不同的应用场合,需要权衡实际需求而在多种指标间有所取舍。在提高精度、采样率、带宽的主韵律下,各家厂商各展所长,数据转换器市场呈现出百家争鸣的趋势。

就转换器市场的发展趋势来说,原始数据转换器的性能将不断提高。张靖指出,近年来数据转换器设计一直把重点放在减少功耗的同时提高采样率及分辨率性能上。这两者是满足新型的便携式电池供电设备十分重要的属性要求。这种便携式电池供电设备已经应用于通信、计算机、工业和医疗电子行业方面,并逐渐成为全世界特别是新兴行业的宠儿。

无独有偶,擅长低功耗的TI也将“功耗”锁定为数据转换2011年的关键词。“无论是推动节能降耗的工业设计,还是在开创了全新便携式、电池供电新天地的医疗应用领域,效率都是2010年整个行业的关键主题,而这一趋势将一如既往地左右2011年的设计考虑因素。”在程伟健看来,功耗是传统及新兴转换器市场的共性需求,无论是传统的通信基础设计,还是风能、太阳能和电力线通信等新市场,都将把重点放在如何以更低功耗和总体运营成本来提高数据速率上。

而通信数据爆炸式的增长,挑战着基站的数据传输速率,而数据转换器左右着基站的传输能力。NXP数据转换器产品大中华区市场经理孟爱国认为,传统的并行ADC/DAC数据传输模式已经不能满足这种大数据量的同步传输需求,而同步式、串行化数据接口将是明天数据采集应用的关键。NXP针对数据转换器应用对器件小型化、多通道集成等提出的挑战,推出了遵循JESD204A标准的串行传输ADC和DAC。串行传输单根线上的数据速率可高达3.125Gsps, 可大大较少ADC/DAC与逻辑器件之间的连线,同时也大大减小了ADC/DAC器件本身的封装面积,使得无论是单一器件上的更多通道集成还是多颗器件在同一应用中的同步均成为可能。

电子设备频繁更新换代令系统设计周期面临更大的压力,而产品小型化的趋势则受限于管脚间距、电路布线。借助集成多种器件的方式来简化设计流程、实现器件微型化不失为一条捷径。
 
孟爱国对数据转换器集成化的趋势予以肯定,“集成ADC/DAC可以提供更为一致的器件性能,提升了系统的可靠性。并且,高集成度会缩减对PCB的面积需求,在简化系统设计的同时会降低设计成本。”

MCU集成数据转换器并不罕见,在MCU吞噬一部分ADC、DAC市场面前,Microchip模拟与接口产品部资深产品营销经理Trent Butcher毫不担心独立ADC、DAC的城池失守。在他看来,MCU集成DAC变得越来越常见源自于MCU所服务的市场对数据转换的普遍使用。MCU集成数据转换器仅仅因为市场对于数据转换的需求越来越大,具有明确目标应用的数据转换器将继续以独立的形式存在。

业界普遍认为,数据转换器集成和分立的分水岭为高速和低速应用。孟爱国指出,而高速ADC/DAC的集成还面临着采样率、功耗、散热等多方面因素的影响。ADI也赞同上述观点,张靖担心目前转换器的集成也会影响转换器本身的噪声性能。在一些高精度数据转换的领域,他还是推荐客户使用分立转换器,同时使用高精度的外部参考和时钟。

集成方式:纵向、横向

身处集成电路产业就不可避免遭遇被集成的风险,毕竟半导体行业的趋势就是集成化。也正是不断被集成的危机存在才驱动了半导体公司永不停歇地开发更尖端的技术以赶超集成的步伐,开创了半导体不断突破技术极限的局面。

在转换器被纵向集成进MCU\DSP的情况下,部分数据转换器也开始横向集成周边器件,提供市场多样化的选择。ADI推出的AD9272就在10Msps~80Msps的12位模数转换器上集成了八通道的可变增益放大器(VGA)、低噪声前置放大器(LNA)、抗混叠滤波器(AAF)。张靖总结目前集成的趋势为:使ADC集成更多的信号通路,同时使数字接口更加灵活与易于操作。此外,他还透露ADI目前已经在系统级封装领域投入了大量的精力,有望在不久的将来推出高精度的集成转换器。

凌力尔特最近推出的LTM9004和LTM9005,集成了混频器和SAW滤波器,专为3G和4G基站接收器架构而设计的;LTM9001集成了一个高速ADC、一个抗混叠滤波器和一个固定增益ADC驱动器。Alison Steer指出,由于接收信号链路上有很多组件,需要对放大器输出级和ADC前端给以特殊考虑并对这两方面有丰富的经验和深入的了解,才能设计出能体现数据转换器最佳性能的电路。“实际上,采用分立式方法可能很难达到理想的性能水平。”Alison Steer解释,即使小到一个旁路电容器这类简单的组件,也有可能对系统性能造成极大的影响。而在微型模块封装内部,电容器放置在靠近 ADC 电源和基准节点的位置,可以最大限度地缩短到地的距离,从而最大限度地提高性能。

应对出口限制:加减法、创新

数据转换器供应商热衷于横向集成化还有另一个原因。众所周知,西方国家对华高科技产品出口有着严格的限制。ADI、NXP、TI、凌力尔特均表示严格遵守各国相应的法律,那么这些供应商是如何满足中国对高端数据转换器需求的?

“分立的高速率ADC的出口受到美国政府的限制。”张靖一语道破天机,“事实上,对中国市场来说,微型模块器件具有集成式高速率ADC,属于接收器子系统类别,已获得了美国出口管制分类号。” 据了解,ADI针对不同应用,通过在转换器后集成部分处理电路以及减少实际输出位数等方法来帮助国内客户完成相应的应用要求。如此一来,高性能产品便不需要美国出口许可证就可运到中国销售。

同样,NXP也集成一些其他的实用功能从而规避对纯ADC的出口限制,譬如noise-shaping、buffer以及一些射频放大的功能。 孟爱国同时指出,由于欧洲对出口限制的管理相对宽松, 对于乐意进口受限的高性能ADC的客户,NXP愿意积极和他们配合来完成整个流程的具体操作,以最终达到顺利进口的目的。

相比其他厂商大玩加、减法规避限制,TI显得更老实。程伟健透露,TI已成功开发出已获专利的SNRBoost技术来帮助通信基础设施制造商,该技术既能满足无线和有线通信基础设施对噪声和动态范围的严格要求,同时又能符合针对中国的国际出口限制规定。TI目前采用该技术的产品能够实现每条ADC道接收高达65MHz的信号带宽,从而满足了诸如CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、LTE、WiMAX和多载波GSM等无线标准对噪声系数和动态范围的要求。

 

 

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