數據轉換器技術是模拟信号和數字信号之間的重要橋梁，低電壓、大電流、高效率、小尺寸、低成本是AD/DA轉換器發展的趨勢。同時，AD/DA轉換器的效率和密度也在不斷增加。除此之外，通信與網絡設備的集成化趨勢需要AD/DA轉換器集成更多的功能，同時具有更寬的輸出電壓或多路輸出。近年來轉換器産品以達到數千種，ADC和DAC的市場成穩步增長的發展趨勢，它們在現代軍用和民用電子系統中均顯示出其重要性。
國内外研究現狀
ADC/DAC技術領域，美國專利的發展要比中國專利的起步早30年。中國專利從1985年才開始有專利申請，最初的十多年間也是外國企業在中國申請的專利居多，從2004年開始，中國專利申請才走上迅速發展的道路。而美國從1955年就已經開始有專利申請，1977年開始有了迅速的發展。 
圖1 ADC/DAC技術中國專利IPC構成
從圖1中可以看出，ADC/DAC技術IPC大組主要集中在H03M1（模/數轉換；數/模轉換）、H03M3（模拟值轉換到差分調制或相反轉換）領域，占前兩位分别有1370件、90件，各占ADC/DAC技術所有專利總量的83%、5%。其中對H03M1大組進一步分析技術點構成，絕大多數分布在H03M1/12（模/數轉換器）、H03M1/66（數/模轉換器）和H03M1/10（校正或測試）方面，分别有347件、272件和208件，各占H03M1專利數量的29%、23%和18%。
表1 ADC/DAC技術中國專利申請人前十 
表1為ADC/DAC技術專利申請人前十位排名，從表上可見，前十排名中國外企業占據5家，分别為松下電器産業株式會社、聯發科技股份有限公司、索尼公司、三星電子株式會社、皇家飛利浦電子股份有限公司。國内申請人中有4家是科研院所，分别為電子科技大學、複旦大學、清華大學和東南大學，還有一個申請人為個人申請人譚啟仁。表明國内ADC/DAC技術領域的研究還主要集中在科研院所。
圖2 ADC/DAC技術美國專利IPC構成 從圖2中可以看出，美國專利中，ADC/DAC技術IPC大組主要集中在H03M1（模/數轉換；數/模轉換）、H03M3（模拟值轉換到差分調制或相反轉換）領域，占前兩位分别有4684件、537件，各占ADC/DAC技術所有專利總量的79%、9%。其中對H03M1大組進一步分析技術點構成，絕大多數分布在H03M1/12（模/數轉換器）、H03M1/66（數/模轉換器）和H03M1/00（模/數轉換、數/模轉換）方面，分别有999件、874件和581件，各占H03M1專利數量的23%、20%和13%。 表2 ADC/DAC技術美國專利申請人前十 
表2為ADC/DAC技術專利申請人前十位排名，表上可見，前十排名中美國本土企業占據4家，分别為ANALOG DEVICES INC、TEXAS INSTRUMENTS INC (US)、FREESCALESEMICONDUCTOR INC(已經和Motorola公司合并)、 BROADCOM CORP (US)。分列第一，第二，第三和第八位。日本公司5家，分别為SONYCOR，MITSUBISHI ELECTRIC CORP，NIPPONELECTRIC CO， PANASONIC COR，TOSHIBAK。分列第四，第五，第六，第七，和第十位。另外還有一家荷蘭公司PHILIPS CORP列為第九位。表明美國ADC/DAC技術領域在美國保持領先的地位，前三名都是本土公司。日本的跨國公司在美國進行了大量的專利布局，荷蘭的跨國公司在美國也進行了一定的專利布局。
挑戰與機遇并存
占據全球數據轉換器市場近半壁江山的ADI預計，随着數字的發展，數據轉換器将擁有非常廣闊的市場前景，其市場規模将逐漸擴大。ADI華中地區銷售經理張靖尤其看好汽車電子和醫療電子，認為上述兩個市場是未來增長潛力較強的市場。“就汽車電子而言，随着更高安全性、更豐富的駕駛體驗等需求也将刺激半導體行業的發展，而醫療電子面臨着更高準确性和便攜性的挑戰，這些都為行業的發展帶來了機會，在未來5-10年内将是半導體市場相當耀眼的部分。”
盤踞數據轉換器市場的另一家老牌半導體公司TI則瞄準了無線通信基礎設施。“特别是在高速設備市場，我們預計無線基礎設施還将實現持續增長。”TI模拟産品亞太市場業務拓展經理程偉健說。世界各地無線應用增長持續攀升，全球運營商正在加緊網絡升級的步伐，以應對越來越多的數據通信傳輸。從媒體網關到基站充斥着大數據量吞吐的需求，為了滿足對移動數據日益增多的需求，無線營運商，特别是亞洲、歐洲和北美的無線營運商将繼續對設備升級進行投資，以支持更大數據流量、更高網速。程偉健解讀3G和4G網絡設計基站設備升級擴容的背後，意味着通信設備需要速度更快、通道數更多的數據轉換器來支持更高的帶寬。
專注高性能混合信号(HPMS)領域的NXP也看好醫療電子和通信領域數據轉換器的市場機會。淩力爾特則青睐通信領域，該公司混合信号産品部産品市場經理Alison Steer預計，随着 4G通信系統的部署，基站應用(尤其在中國)将出現大幅增長。
數據轉換器市場增速高于半導體市場的增幅，吸引了相當多的廠商奮力角逐。而走訪各家關注領域的結果顯示，數據轉換器的熱點相對集中在傳統的量大市場——通信領域和新興的高利潤市場——醫療電子。相信在上述領域将圍繞數據轉換器展開激烈的大搏殺。
衆花齊放，百家争鳴
近年來數據轉換器設計一直把重點放在減少功耗，同時提高采樣率及分辨率性能上。這兩者是滿足新型的便攜式電池供電設備十分重要的屬性要求。這種便攜式電池供電設備已經應用于通信、計算機、工業和醫療電子行業方面，并逐漸成為全世界特别是新興行業的寵兒。
無獨有偶，擅長低功耗的TI也将“功耗”鎖定為數據轉換的關鍵詞。“無論是推動節能降耗的工業設計，還是在開創了全新便攜式、電池供電新天地的醫療應用領域，效率都是整個行業的關鍵主題，而這一趨勢将一如既往地左右設計考慮因素。”在程偉健看來，功耗是傳統及新興轉換器市場的共性需求，無論是傳統的通信基礎設計，還是風能、太陽能和電力線通信等新市場，都将把重點放在如何以更低功耗和總體運營成本來提高數據速率上。
772所成為全球第二家開發出采樣速率3GHz的A/D轉換器，打破了國外對我國的壟斷；14位2.5GHz采樣速率的高度D/A轉換器在國内也處于領先水平。中電24所成功研制出雙通道超高速、低功耗8 位1.5GHZ的 A/D轉換器，以及可提供高達 1200MHz 的采樣率的高性能高頻D/A轉換器。TI 擁有廣泛的數據轉換器産品系列，以高性能的 12 位到 18 位 SAR ADC、16 位到 24 位 delta-sigma ADC、10 位到16 位流水線 ADC 以及 8 位到 20 位 DAC 為特色，其中ADS54J40 雙通道 14 位 1.0GSPS 數模轉換器和ADS54J60 雙通道 16 位 1.0GSPS 模數轉換器較為領先。ADI也推出各個系列的數據轉換器，具有代表性的為 14位1.25 GSPS JESD204B雙通道模數轉換器和四通道、16位2.4 GSPS數模轉換器。
在可以預見的未來，随着主流工藝的不斷升級、落後工藝的淘汰，低速産品每隔幾年就會有一些産品被廢型，同時，也會推出采用新工藝的相應替代産品，但其性能不會有很大提升。對于高速數據轉換器産品來說，目前産品的性能相對于實際的應用需求還有很大的提升空間，轉換器的發展方向主要集中在這類産品上。筆者認為，數據轉換器未來的發展趨勢主要有兩個。
第一個趨勢是向超高速方向發展，下一代光通信對數據轉換器轉換速率的基本要求為28-56GSps，精度要求5～8位，速度要求遠遠超過目前産品所能達到的指标，目前，能達到這個轉換速率的産品都是采用Ⅲ-V族工藝(GaAs，InP)實現的。随着模拟電路的主流工藝從0.18µm向更小特征尺寸發展，采用模拟主流工藝實現上述指标應該是數據轉換器發展的一個趨勢。
第二個趨勢是朝高集成度方向發展，随着無線通信系統的小型化和低功耗的要求不斷提高，通信系統中，越來越多的單元模塊都需要在一個單片上實現。近幾年推出的集成數據轉換器的模拟前端産品内部集成了放大器、濾波器、接收端ADC、發送端DAC以及其他一些輔助功能，為通信設備、無線寬帶網絡、家庭網絡、調制解調器、機頂盒等提供了小型化的集成解決方案。随着未來通信系統的不斷升級，相應的單片系統産品的需求會進一步增加，數據轉換器産品集成的功能也将越來越複雜。
模拟和數字轉換的學問牽涉到系統的方方面面，從信号帶寬、速度、功耗、直流精度、交流線性度到動态範圍，再考慮到不同應用對指标要求不一，轉換器面臨的挑戰是多維的。在不同的應用場合，需要權衡實際需求而在多種指标間有所取舍。在提高精度、采樣率、帶寬的主韻律下，各家廠商各展所長，數據轉換器市場必将呈現出百家争鳴的趨勢。
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