5G、汽車帶來ADC新藍海市場，國內外玩家持續向高速高精度突破

電子發燒友網報道（文/劉靜）ADC是信號鏈中規模最大且技術難度最高的芯片之一，在我國半導體發展初期少有廠商入手研發這類芯片。而且在上世紀90年代，國外廠商便早早通過《瓦森納協定》限制精度超過8位且速度超過10Msps的高端ADC出口到中國。

ADC也稱為模數轉換器，主要功能是將自然界的溫度、壓力、聲音、圖像等模擬信號轉換成MCU、CPU或DSP可識別處理的數字信號。做好一顆ADC芯片，最關鍵的難度在于如何平衡采樣速率和轉換精度這兩大此消彼長的參數。由此ADC芯片也主要分為高速高精度、低速高精度、高速低精度以及低速低精度四種類型。

ADC的應用范圍非常廣，用量比較大的是軍工、通信、汽車、工業等領域?，F在通信領域的ADC需求增長主要來自5G基站建設，而汽車領域則主要來自激光雷達、電池AFE等，這兩大主要應用市場近年都在快速增長，未來發展前景廣闊。根據Statista的數據，2022年全球ADC芯片市場規模約為29.3億美元，中國約占35%-40%左右，市場規模約在73億元到84億元之間。5年后國內ADC芯片市場預計突破百億規模。


ADI一年推出十幾款ADC新品，TI持續突破精度、速度極限

ADC技術含量較高，市場競爭相對激烈。目前全球ADC市場主要被以美國公司TI、ADI為首的幾家國外大廠所壟斷，它們產品價格通常較高，供貨周期較長。國內中高端衡器早期使用的ADC芯片都是主要向ADI、TI采購。國內ADC芯片市場，ADI和TI兩家的產品吃掉約95%的份額，其中ADI一家就搶走56%的市場份額。

ADI最早在1978年推出了第一款利用Bipolar工藝實現的完整ADC芯片，這標志著ADI開始正式進入ADC芯片領域。據了解，當時這款產品主要是面向視頻處理應用，采用了高速并行比較型結構設計。進入二十世紀90年代后，無線通信設施逐漸普及，ADI順應這一趨勢，推出了多款適用于無線通信領域的ADC芯片。之后，ADI的ADC芯片又拓展了汽車電子、測量測試設備以及工業自動化等多個領域。在行業內，ADI出貨規模較大的代表性產品有AD12401、AD7760、ADS5400和ADS1281等，這些ADC產品在轉換速度、轉換精度、信噪比、低功耗等關鍵指標上都達到了行業領先水平。

ADI官網顯示，其在過去的2023一整年，新推出了13款ADC模數轉換器新品，包括8通道、4通道、集成PGA的24位ADC芯片ADFS7124-8、ADFS7124-4；16位/14位/12位的SAR ADC芯片AD7386-4、AD7388-4；偽差分輸入、四通道、4MSPS同步采樣的16位、14位SAR ADC芯片AD7383-4、AD7384-4等。從應用領域方面，ADI的這些ADC新品主要應用在測量、工業、儀器儀表、衛星、航空、雷達、電機控制等領域，新品在功耗、性能和功能等方面都有新突破和創新。

而TI的ADC芯片產品主打工業、汽車、醫療和通信應用市場。官網顯示，目前TI的ADC產品采樣速率最高為10.4Gsps（每秒104億次采樣）、分辨率最高32位。TI的代表性產品有ADS5400、ADS1281等。其中ADS1281是一款高精度ADC芯片，采用EA結構設計，具有高達31位的轉換精度和4Ksps的采樣速率，同時還具有優異的噪聲和線性度性能，非常適用于精密測量和測試設備領域。


國產ADC芯片廠商奮起直追，2023年多家在汽車領域迎來新進展

國內ADC芯片玩家主要是科研院所和上市公司。其中科研院所主要有中電24所、中電55所、中電58所、中科院微電子所、吉芯科技等?？蒲性核饕菫檠芯寇姽?、航空領域的高精度高速ADC芯片服務，它們也是在瓦森納協定禁運后研發高端ADC芯片的先驅。

而上市公司中，研發ADC芯片的企業主要有矽力杰、圣邦股份、納芯微、思瑞浦、芯?？萍?/u>、晶華微、上海貝嶺、杰華特、臻鐳科技、智明達、振芯科技、成都華微等。還有一些初創的ADC芯片企業，比如智芯微、谷泰微、昆騰微、潤石科技、領慧立芯、聚洵半導體、芯佰微、啟英芯等。

ADC芯片市場上存在國內大部分企業偏向高速ADC芯片研發的問題。這或許跟消費電子等低端領域，對高速ADC芯片的需求較大、且研發難度較低有關。由于高精度ADC技術含量較高，國內從事該領域設計的企業較少，主要有芯?？萍?、上海貝嶺等。

芯?？萍?/strong>

2007年，芯?？萍荚趪鴥嚷氏韧瞥鼍雀哌_24位、有效位數21位的ADC芯片CS1242。2008年芯?？萍急汩_始推出高精度ADC和MCU的SOC芯片CSU1200，創新性地把ADC和MCU集成在一起。在體重秤、體脂秤、溫度計等應用領域，芯?？萍嫉腁DC產品大獲成功。

2011年，芯?？萍纪瞥隽?4位高精度ADC芯片CS1232，在有效位數上芯海進一步提高至23.5位。2020年以來，芯?？萍祭矛F有的內置高精度基準源的高精度ADC芯片和MCU芯片，短時間內又完成了包括紅外額溫槍的硬件、軟件和算法的開發工作。

芯?？萍脊倬W顯示，目前高精度ADC約有15個料號，最高轉換精度為24位。2023年芯?？萍贾匕醢l布了一顆基于車規的SAR ADC新品CS1795X以及一顆面向工業、醫療和通信應用的16位SAR ADC芯片。

據了解，芯?？萍夹乱淮囈幖壐咚俑呔萐AR ADC已經在2023年進入內部測試階段，并導入了頭部客戶進行產品驗證。車規級的高精度Sigma-Delta ADC芯片也已經流片。中報顯示，2023年芯?？萍家餐度肷锨f開發工業PLC、電力自動化、醫療等場景的高精度ADC產品。

上海貝嶺

上海貝嶺的信號鏈芯片業務主要以高速高精度ADC/DAC產品為主，其該業務收入規模比芯?？萍家?，2022年創造7.65億元銷售收入。上海貝嶺的高速高精度ADC大多用于高端工業、醫療整機領域。2019年，上海貝嶺的ADC產品進入工業和醫療設備用的模擬前端產品領域，第一代和第二代ADC產品在北斗導航、信號接收、醫療成像等領域實現小批量銷售。目前，上海貝嶺正進行第三代ADC產品研發。

上海貝嶺高精度ADC產品在電力繼保行業占據國產品牌第一的市場份額。上海貝嶺表示，公司2023年高速ADC/DAC、高精度ADC/DAC新產品研發項目進展順利。官網顯示，截至目前上海貝嶺高精度ADC有9個料號，最高精度達18位；高速ADC產品有15個料號，采樣速率最快可達每秒125M。2023年上海貝嶺推出一款16通道16位、1MS/s的ADC新品BL1088，具有88dBFS的高信噪比，以及低至-100dB的THD。

圣邦股份

圣邦股份在ADC芯片領域的發展歷程可以追溯到公司成立之初，產品主打汽車、便攜式設備、流程控制、電池監測系統和溫度測量等應用市場。圣邦股份在ADC芯片技術方面持續進行創新。例如，圣邦2023年新推出的16位低功耗車規ADC新品 SGM58031Q，創新采用Δ-Σ架構設計，集成片上參考和振蕩器，具有高精度和低功耗優勢。而且這款產品已率先通過了AEC-Q100認證，顯示出了圣邦股份ADC產品在汽車領域的深厚實力。

另外，圣邦股份還注重與其他領域的交叉融合，以提供更完整的解決方案。例如，圣邦股份將ADC芯片與MCU進行集成，推出了具有信號感知及處理能力的一站式解決方案，進一步拓展了ADC芯片的應用范圍。芯?？萍家仓鲝垖DC和MCU集成到一起，這樣可以縮小系統體積、降低功耗、提高數據處理速度。目前，圣邦股份在售的ADC產品共14個，采樣速率最高200Ksps，精度最高16位。

思瑞浦

思瑞浦是國內率先設計出通用性轉換器產品并進行商業化的企業之一。它已成功研發了流水線型ADC、逐次逼近型ADC、Sigma-Delta ADC等。思瑞浦將Sigma-Delta ADC技術運用于混合信號芯片，為5G基站的能耗監控與調節提供了實時數據，并成功進入中國通信設備龍頭企業的供應鏈，突破了國外廠商的壟斷。就國內水平而言，思瑞浦的ADC芯片是具有較高的技術水平和市場競爭力的。

在汽車電子領域，思瑞浦2023年也已經推出了TPC5120Q等產品。這款產品符合AEC-Q100 Grade 1工況要求的汽車級16通道12位SAR ADC，可應用于汽車BMS電池包的總電壓和總電流檢測、溫度與濕度及其他傳感器信號采集、供電電壓監控等場景。思瑞浦官網顯示，目前其有10款型號的高精度ADC產品，最高精度24位；一款高速ADC產品，采樣速率為50Msps。

小結：

ADC芯片的設計難度確實大，但在梳理當中發現在國內，不管是上市公司，還是初創公司，加入研發這一高端芯片的參與者每年都有明顯的增加。而且它們的產品都在持續迭代，不斷向更高精度、更高速度、更低功耗方向靠近。在汽車應用領域，2023年圣邦股份、思瑞浦都推出了符合AEC-Q100認證的ADC新品，芯?？萍嫉能囈嶢DC芯片也已進入測試階段。高端ADC芯片，我國廠商已從“不能做”跨上“成功研發”的新臺階。