大咖谈国产模拟IC创新：从EDA、信号链，到大功率功放、CPU大电流电源芯片…

“浣沙淘金，模拟论芯”，2021年9月28日，由全球知名电子科技媒体<电子发烧友>和ELEXCON联合举办的2021第三届中国模拟半导体大会在中国深圳成功举办，在本次大会上，来自华大九天、芯海科技、昱盛电子、长工微、晶华微、美新半导体等知名企业领导和行业专家带来了精彩分享。
 
模拟半导体技术对人才的经验积累要求更高，电子发烧友总经理张迎辉在致词的时候表示，国际的模拟半导体技术的发展时间，远比中国半导体公司要早，经过大半个世纪的积累，他们在人才培养和技术积累上更有优势，国内模拟半导体公司则遇到了人才培养和产品创新的挑战，企业成长不易。
 

图：电子发烧友总经理张迎辉

 
不过随着科创板的设立，以及政策的支持，不少优秀的模拟半导体公司成功IPO，获得逆袭，电子发烧友的中国模拟半导体大会已经举办到第三届，过去有很多公司通过参加中国模拟大会，被科创资本了解并成功获得融资，也有企业的芯片被工程师所认可而设计应用到更多产品中。
 
华大九天梁艳：全流程工具助力电源管理芯片设计方法学创新
 
EDA作为广泛应用于整个IC产业链的软件系统，直接影响到芯片性能、质量、生产效率以及成本，可以说没有EDA就没有IC产业。移动通信、IoT和汽车等应用不仅为电源管理芯片带来的强劲的需求，也带来了集成化和高效能等挑战。华大九天高级项目经理梁艳分享了华大九天作为一站式EDA及相关服务提供商，如何以全流程工具应对这些挑战。

图：华大九天高级项目经理梁艳

 
华大九天的Empyrean Aether提供了一个高效芯片设计分析平台，拥有EDIF、SPICE和GDS等接口，助力设计流程平滑迁移，其工艺模型及PDK定制化能力可支撑设计方法进行创新。而高速高精度仿真验证工具Empyrean ALPS拥有丰富的仿真产品线，满足用户在精度和速度上的多样性需求，根据自研的SMS Plus引擎，解决高压模型收敛性的难题。
 
Empyrean Argus是华大九天推出的可适配版图分析验证工具，功能覆盖了DRC检查、LVS检查等Mask准备等应用，目前获得了代工厂的认证，并通过了大量的tape out验证。而在版图设计早期，获知寄生参数可以排除寄生问题带来的影响，华大九天为此推出了寄生参数提取工具Empyrean RCExplorer，可以完成3D/2.5D的寄生参数提取，满足工艺开发和后仿应用。版图可靠性分析工具Empyrean Polas，可以做到对导通电阻、EM/IR-drop和Gate On/off延迟的高精度分析，帮助用户计算和预测功率损耗和死区时间等参数，从而指导版图优化。
 
芯海王伟：感知世界聚焦信号链技术创新
 
感知与交互一直是智能设备变化的核心，预计2021年，带有传感交互的终端占比达到55%。而信号链则是精准感知和交互的基础，根据国外机构统计，2023年信号链需求达120亿美元，但几乎被TI等国外品牌垄断。面对这个空间巨大而差距显著的模拟链市场，芯海科技市场经理王伟分享了芯海科技是如何在信号链技术上创新的。

芯海市场经理王伟

 
随着市场与技术的不断变化，模拟信号链如今面临着三大挑战。智能可穿戴设备的兴起，将产品体积不断减小，但传感器的数目仍在逐步增加。其次，气体、压力和电流等传感器信号也给信号链的设计带来了困难。最后，不同的测量精度与速度提出了不同的需求。
 
以电化学信号测量为例，在传统的电路结构中，多器件的外围电路不仅增大了体积，也影响了生产一致性，而芯海的信号链MCU，省掉了外围电路，做到集成化。而在传统光电信号测量的离散时间采样ADC中，开关电容电荷会反冲至传感器，芯海为此设计了CTSD ADC，采用电阻输入降低放大器需求，也更容易实现高工作频率。
 
ADC的技术可分为两个大类，分别是基于超采样以及基于奈奎斯特频率，还可以分为SAR、SDM、SLOPE等多个小类，如此多的分类也证明了没有一种ADC是完美的。ADC的设计就是一个平衡的过程，在分辨率、速度和功耗等参数上做取舍。而芯海的ADC设计持续追求更优的FoM，做到更低的功耗、更高的速度和SNDR，同时实现更高的性价比。芯海作为国内少数覆盖了ADC和MCU的公司，未来会把工业和汽车领域作为重点投入方向。
 
昱盛电子陈文彦：大功率功放的应用与未來趋势
 
在会上，昱盛电子资深经理陈文彦带来《大功率功放的应用与未來趋势》主题演讲。大功率功放主要应用在蓝牙音箱、拉杆音箱、Soundbar、智能音箱、平板电视、PA等消费场景上，此外还有后装车用功放、电子琴节拍器等。

图：昱盛电子资深经理陈文彦

 
不同的应用都有着不同的设计考虑，以平板电视为例，由于具备影像等功能，TV系统整体较为复杂。陈文彦提到，对平板电视来说功率不是越大越好，平板电视在先天物理上已经限制了声音，如果做大功率反而会出现音质浑浊、破音的情况。因此平板电脑在设计时既要满足规格还要考虑播放时不能跟腔体产生共振，一旦出现共振会抵消功率，也会出现杂音。平板电视每个通道的功率大概在10w以下，在设计时主要着重在功率、品质上的均衡，如果要实现大功率输出，一般都会搭配Soundbar使用。
 

 
陈文彦认为大功率功放在音箱领域将朝着以下三个方向发展：音质要求提升、高阶机型数字化、系统复杂度增加。大功率功放市场正迎来了新的发展趋势，同时也带来了技术上的挑战，一是大功率功放芯片需求增长，系统电源功率需求以及质量也更加严苛；二是数字音源接口占比提升；三是简化系统设计，例如具备展频设计以降低EMI、提供多路功放芯片并联能力等。
 
针对大功率功放的趋势和挑战，昱盛电子推出响应的产品和方案，包括大功率音箱D类功放芯片，以及大功率音箱整体功放／电源方案。陈文彦介绍，大功率音箱D类功放芯片可做到30Wx2立体声，并接成60W的单通道，或者50Wx2立体声，并接成80W的单通道。例如的D类音频放大器VA2218，可实现30Wx2立体声，适用于蓝牙音箱、TV等产品。未来将基于VA2239、VA2218进行升级改版，方便客户后期设计，预计在2022年上半年会推出VA2260、VA2261相关产品。
 
长工微冯博：CPU大电流多相电源解决方案
 
在会上，长工微市场总监冯博带来了《CPU大电流多相电源解决方案》的主题分享，冯博表示，服务器需求增长使CPU对电流要求提升，2020年全球服务器出货量达到1200万台，云计算、数据中心、AI服务器需求增长迅速，CPU、DPU电流高达1000A，而目前大电流多相电源芯片国产化率为零。
 

图：长工微市场总监冯博

 
单相无法达到服务器对大电流的需求，比如服务器要实现200-500A的供电，需要6相控制器来实现，冯博进一步解释，为什么需要多相电源解决方案，因为多相可以满足CPU负载对电流的持续则增加的需求，比如Intel服务器CPU负载电流，最早需要的最大电流是228A，后来提升到395A，再到452A，这就需要八相的电流解决方案。
 

 
多相电源芯片有多方面优点，包括可适应持续增加的大负载应用需求；可降低输出电压纹波；溅洒红电感的体积和高度；减少输入电容等。当然也存在设计难点，比如CPU对电压控制的精度和稳定性要求极高等；与CPU之间高速且复杂的通讯需求等。
 
长工微专注于提供大电流电源解决方案，在本次会议上，冯博介绍了长工微本月新推出的八相电源解决方案IS6201A，该方案支持多家CPU的通讯协议，包括所有国内CPU，该芯片的开关频率微2MHz，具有全部保护功能，内置MTP，可以多次烧录存储不同程序。
 

 
据冯博介绍，IS6201A可与IS6806A、IS6810A和IS6807A结合应用于不同场景，具有不同特性，比如IS6201A+IS6806A适用于服务器CPU、DDR的60-300A的大电流应用，具有很高的效率；IS6201A+IS6810A适用于服务器CPU、DDR的60-300A的大电流应用，方案面积小，可以做成模块；IS6201A+IS6807A适用于台式机，笔记本CPU 30-200A的大电流应用，支持高压20V输入，轻载效率高。
 
大会现场精彩图