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模仿电路的演化开展

过去的 40 年里,模拟电路在整个集成电路市场中所占的份额一直在 20% 左右。随着数字 IC 在复杂程度和功能方面的不断进步,模拟 IC 同样也在发展。不过,与数字 IC 增加功能 (其基于晶体管

曩昔的 40 年里,模仿电路在整个集成电路商场中所占的比例一直在 20% 左右。跟着数字 IC 在杂乱程度和功用方面的不断前进,模仿 IC 相同也在开展。不过,与数字 IC 添加功用 (其根据晶体管的数量) 的表现形式不同,模仿 IC 的前进则体现在其他的目标上。关于数字 IC 而言,功用的改善取决于特征尺度和晶体管尺度的减缩。在单颗芯片内集成更多的晶体管提高了数字 IC 的运作才能。模仿 IC 根据实践的参数,因而功耗、分辨率、速度和其他参数则反映了模仿集成电路的改善。

数字是信息 – 电压和电流的数值在数字电路中无关紧要,只需输入和输出正确即可。在一个数字电路中,信号是怎么从输入抵达输出的并不重要。数字电路可所以门阵列、微处理器或分立式逻辑器材,只需它们正确运作就行。模仿功用部件则考虑到了实践的参数。电压和电流、噪声、速度和电源电流全部都是在模仿集成电路中界说的模仿特点。因而关于模仿电路而言,怎样将输入信号变成输出信号是至关重要的。

面向数字 IC 的工艺立异对模仿 IC 产生了极大的影响。40 年前,模仿 IC 是选用一种 “8 掩模工艺”(eight mask process) 来出产的。简直一切的制作商所选用的工艺都非常相似,并且他们出产的器材类型彼此之间也非常相似。现在,每家制作模仿 IC 的公司均具有其自己的工艺和变种,因而没有那种可提供直接代替产品的第二供货源。针对模仿 IC 的这些工艺改善不只触及晶体管尺度,并且也关乎工艺杂乱性。模仿 IC 常常是运用多达 50 个掩模层来制作的,并包含了双极、CMOS、薄膜晶体管、以及完成模仿功用所需的其他专用 IC 组件。

模仿 IC 的尺度减缩方法不同于数字 IC。模仿 IC 的某些参数 (例如:电压和电流) 需求占用芯片面积以正确地起作用。较高的电压需求较大的晶体管和更大的距离,因而新的光刻工艺并不能减缩芯片的尺度。大电流运作要求运用大面积晶体管,而缩小参数的做法并不会改善晶体管传输大电流的才能。别的,功率耗散也需求大的芯片面积和杰出的热衔接以完成器材的正确运作。因而,模仿电路更多地与其履行的功用施行物理衔接。

并且,开始专为数字 IC 而规划的密度改善计划也已被模仿 IC 所选用。较小的晶体管作业速度较快,因而选用由纤巧线宽完成的新式晶体管的使用便繁荣开展起来。以低功率运转于千兆赫兹 (GHz) 频段的高速 RF 电路现在已很常见。具有超越 20 位之分辨率的模数转换器,或许作业频率达千兆赫兹的转换器便是在出产工艺中运用了快速小型 CMOS 晶体管的直接效果。因为这些细线工艺的本钱因为其所支撑的巨量数字电路而下降,因而选用这些工艺出产的模仿电路将继续在本钱效益性上更胜一筹,并且运用范围愈加广泛。作业频率达数兆赫兹 (MHz) 且功率超越 95% 的开关稳压器便是运用了细线晶体管的效果。较小的晶体管尺度使得模仿 IC 能够内置很多的数字支撑电路和速度较快的模仿电路。

模仿组件也取得了改善。运放的速度和 DC 精度有所改善。线性稳压器 (LDO) 具有一个较低的压差、较低的电源电流和模仿监督输出。针对线性稳压器的新式架构可在无需专用外部电路的情况下完成器材的并联以及至零输出的调理才能。一款特别风趣的新式 LDO 在 10Hz 至 100kHz 的频率范围内具有 1µV 的输出噪声,这一目标比许多低噪声放大器的还要好。

这些开发效果源于新颖的电路立异、愈加洁净的晶圆代工厂、更好的掩模处理、掩模和晶圆中缺点密度的改善、以及晶圆尺度的增大。除了在单芯片内完成体系功用之外,模仿集成电路还提升了功用。

不管是数字 IC 仍是模仿 IC 其功用均不是每年都有明显的改变。在曩昔的 40 年中,它们的开展一直是一种不断改善功用参数的稳步演进进程。在往后的 10 年甚至更远的未来,咱们能够等待模仿电路立异和功用将得到继续的改善。

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