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AD公司在深圳召開慶祝進入中國25周年慶典

2019年對ADI是重要的一年:公司在中國已走過25載。2019年12月,ADI在深圳舉辦了“ADI中國25周年媒體技術日”。ADI系統解決方案事業部總經理趙軼苗先生回顧了ADI“超越一切可能”的創新歷程,涉及ADC、并購、多樣化摩爾、超越摩爾、從芯片到系統級方案的轉變等,涵蓋科學、通信、工業、汽車、消費類、醫療等領域。

 

1 25年與中國共成長

 

2019年對ADI是重要的一年,ADI在中國已走過25年。回顧1995年到今天,中國已經發生了翻天覆地的變化。

 

例如,1995年國務院正式頒發了《關于加強科學技術進步的決定》文件,開啟了中國科教興國的重要戰略。在這之后,中國加入了世貿協定,深圳、上海等很多地方蓬勃發展起來。

 

在這25年中,中國的科學技術也是在飛速發展,現在有了更多的機器人、5G通訊、高鐵,中國有了自己的大飛機,包括互聯網的變革。ADI也很榮幸地參與到了中國25年來的技術變革中,為這些技術提供基礎芯片和軟件技術。

 

展望未來的15~20年,既是一個最好的時代,也是最具挑戰的時代。從技術突破角度看,人工智能(AI)正加速發展,第4次工業革命正在到來,這次工業革命圍繞著AI、大數據等技術,把整個產業的優化、需求的提升給充分展現出來。

 

2 在模擬與數字之間架起橋梁

 

ADI作為一家科技公司,核心使命是如何建立一個數字與模擬連接的世界。

 

在前沿科學方面,2017年,ADI參與到MIT的激光天文臺實驗項目,該實驗項目獲得了2017年的諾貝爾獎,因為L形的兩個真空激光管打出兩束光反射回來,形成一個干涉的焦點,如果這兩個光完美干涉,不應該有任何的光漏到旁邊的傳感器上,但如果有引力波穿過探測器,光就會發生偏移,有光進入傳感器。通過這個實驗,也驗證了愛因斯坦100年前對于引力波的猜測。ADI參與到芯片和技術的解決方案中,其中,AD797是高精度放大器,它對干涉光的正負檢測和正負控制起到了關鍵作用。此外,AD590是高精度的溫度傳感器,把4 km長的激光真空管的溫度控制得很好; ADA4700是高壓放大器,幫助把靜電接地控制好。

 

所以,從最開始對于普通模擬信號的放大或者處理,一直到宇宙中非常微小、敏感信號的處理,ADI都有相應的解決方案。實際上,不管信號多么小、快、復雜,或者在多么強的干擾下,從ADI都能找到解決方案,把它從模擬世界中提煉,然后在數字中體現出來。

 

以ADI的強項——ADC為例,ADC就是建立在帶寬和分辨率技術上的一座橋梁。

 

ADC有很多分類:Σ-Δ(低功耗),SAR(高精度),flash(超高速,低精度),pipeline(高速,高精度)等,ADI在此都留下了探索與創新的足跡。。

 

如上圖,最早業界的起點是8位分辨率,慢慢演進到更高精度和速度的產品和技術。

 

ADI最早提出了12位、100 kHz的ADC,解決了運動控制的數字化問題。接下來ADI又實現了14位ADC,很多超聲波、X光的技術就能使能起來,實現數字化。

 

最早ADI基于拓展精度能力,發現Σ-Δ型ADC能夠提供更高的精度,所以ADI率先推出了16位Σ-Δ型ADC,在應用上,ADI是最早在中國的國家電網里,通過ADE7755實現電能計量的數字化,這也是16位Σ-Δ型ADC影響面最大的應用之一。另一個經典應用是通過把16位Σ-Δ型ADC和高壓技術結合起來,解決了一些關鍵問題,實現了汽車電池管理的監測芯片,對電壓、電流了實現監測,推出了一系列BMS(電池管理系統)芯片。BMS類芯片的推出使汽車電動化有了關鍵的技術支撐,加速中國汽車電氣化、電動汽車的發展。

 

之后,ADI實現了16位SAR ADC。這對于我國的電網應用非常契合。因為電網在很多電流、電壓的測量上需要同步性。ADI在這個領域開發了一系列的同步采樣SAR ADC,幫助我國實現了智能電網,包括電力電路監測、計電保護應用的實現和數字化。隨后,凌力爾特(注:已被ADI收購)在SAR ADC也有了進一步的突破,實現了20位1 MHz的SAR ADC,之后又拓展到了32位的精度。

 

由于Flash ADC很快遇到了發展瓶頸,因此ADI最早開發出來了一種新的ADC結構——Pipeline ADC。Pipeline ADC精度更高、速度更快。ADI最先實現了40 MHz、12位的Pipeline ADC,那時大約是80年代末、90年代初,當時索尼找到ADI,希望有一款合適的ADC能夠跟其圖像處理器結合起來,也是因為這個機緣,ADI把數字圖象領域的門為消費者打開,使后面一度紅火的數碼相機能夠進入千家萬戶。

 

隨后,ADI繼續把Pipeline ADC技術不斷往上提升,把帶寬做得更高,使很多設備可以用到相關的技術。還有更高精度——14位的Pipeline ADC,可以用到基站,在3G、4G、5G的應用里可以把它做得更好。它的性能也繼續提升,進入了25 MHz、16位的精度,使雷達等技術能在這個基礎上得到支撐。

 

ADI的ADC還在不斷地拓展邊界,例如最近AD9213甚至到達10 G的采樣帶寬,可做直采。同樣,ADI的DAC——AD9172可以做到12 G的輸出帶寬。

 

3 并購戰略

 

在ADI強大的模數轉換器基礎上,公司這幾年也通過并購來實現進一步的能力邊界拓展。

 

以2014年對訊泰微波(Hittite)為例,最重要的意義在于:以前ADI的高速能力,甚至RF的能力,大概到6 GHz或者8 GHz的水平,有了訊泰的能力補充,可以做到(100~110) GHz的能力,因此包括微波、毫米波在內,ADI都有完整的產品系列。

 

在這背后,是訊泰微波對于第二代半導體技術——化合物半導體的掌控能力,例如氮化鎵等先進工藝的駕馭能力。對于這種工藝,把它的頻率和效率做高都很困難。另一方面,即便把產品做出來,怎么把質量控制得更好,一致性做得更好,讓它更加可靠,也是非常具有挑戰性的。

 

另外,訊泰微波對于毫米波、微波、RF的信號鏈是非常完整的,有完備的產品線,包括濾波器到開關等,再把它們跟ADI的技術結合起來,就形成了完整的RF解決方案。

 

例如HMC661/HMC1061,可以在18 GHz的高帶寬下進行采樣保持,減少對高溫ADC的依賴實現高速采集。另外,HMC994/998/907/797系列砷化鎵類的PA(功率放大器)產品,最大的特點是可以從DC,即從0 Hz到30 GHz的信號和帶寬放大。

 

另外一款產品是現在在5G通訊,特別是5G毫米波通訊里需要的產品。在5G通訊里,波束成形怎么把一個天線陣列形成多個波束非常關鍵,所以ADI的這種集中度高、性價比好的產品,對這種技術的實現就非常關鍵。ADI還有把一個低的RF信號提到高的RF信號,針對不同的頻段,K頻段、Ka頻段都有相應的產品。如果把這個信號鏈串起來,就可以看到這是很好的例子——ADI可實現不管是Ka或者K這樣的毫米波,可以達到500 MHz帶寬的系統能夠建立起來。

 

4 “后摩爾時代”的應對策略

 

在半導體領域,摩爾定律一直是一個非常重要的驅動因素,現在3 nm的工藝也在積極研發中。但畢竟數字光刻已經慢慢走向了物理極限。所以ADI從不同角度來看待整個技術工藝支撐的問題。

 

4.1    多樣化摩爾(More than moore)策略

 

就是模擬的芯片技術需要什么樣的工藝,例如高壓、高頻或高精度的工藝;在射頻領域上需要什么樣的工藝;在傳感技術上要做什么樣的工藝準備。

 

所以芯片技術存在多個維度的: 一個維度是基于高密度的數字SoC工藝,它可以基于納米級的工藝做更多的系統集成,叫SoC;另一個維度可以把很多模擬工藝、不同的芯片封裝在一起,形成SiP的解決方案。

 

未來,SoC和SiP整合在一起的方案,能夠在更多的維度上解決更多的問題,形成更高的價值。這是ADI在More than moore戰略的考量。

 

基于這樣的考量,ADI有一些多樣性的產品和技術解決方案。

 

1)MEMS方案,它包括4個關鍵的技術優化和技術演進方面。①陀螺儀、慣導類產品,會強調繼續拓展高精度,會進行全面的校正,同時會把體積做得更小。②超低噪聲,可以把整個加速度檢測的噪聲干擾抑制得最低,同時保證這類產品有10年以上的生命周期,這對于很多地質災害橋梁和房屋的損壞檢測非常關鍵。③超低功耗,希望用這樣的產品在電池供電的環境下做非常長時間的運行,例如心臟起搏器, ADI推出的產品在很小電池供電環境下能工作27~30年的工作水平。④高溫,拓展到175℃度,用在地質勘探的需求。值得一提的是,ADI 2017年推出的相關產品是屬于低噪聲加速傳感器的范疇,能實現非常低頻效果的智能監測的水平,同時在各種帶寬、各種各樣的加速度,最高500g的加速度,在抗強力沖擊的特性上都有非常好的特點,一個典型的應用是風機的運維。

 

2)隔離。現在市面上有光隔離、電容隔離等,ADI是唯一一家提供磁隔離的芯片技術公司,這也是來自于ADI一位華人科學家的創造和發明。磁隔離最大的兩個特點是:①可以把整個傳輸的速度做得更高,除了把幾十MHz的信號做起來,甚至能夠把上GHz的信號做起來,例如ADN4654芯片;②能量的傳輸,它不光使能量更有效的傳遞,而且它可以把EMI(電磁干擾)抑制到最低水平,在汽車領域、工業領域都能很好地把技術應用起來。

 

3)磁感應器。AMR磁感應器,ADI最早有ADA4571產品,可達0.5°的誤差,運動控制的角度監測甚至在電路淺表的應用里面都可以使用。

 

4.2    超越摩爾(Beyond Moore)策略

 

ADI的組織架構經歷了3個階段。

 

1)1970年—1990年,ADI的組織結構是按照工藝線來分的,那時所有的生產制造也是每條產品線自己來負責的。

 

2)1990年以后,ADI開始根據產品劃分組織結構,包括高速ADC、高精度ADC等。

 

3)漸漸地,ADI意識到在器件級和核心技術級的創新也出現了一定的瓶頸,更多的創新不僅來自于核心半導體技術的創新,而且更重要的是需要看到系統級到底需要什么樣的技術,怎么來把創新拓展到新的維度,即超越摩爾(Beyond Moore)。所以2008年以后,ADI推出了新的組織結構的變化,關注在不同應用領域里,怎么把半導體技術和系統的算法,與應用結合起來。例如關注到消費電子、醫療、能源、汽車電子、通訊基礎設施、工業自動化方面,以此來形成ADI的發展模式。電子產品世界記者認為,此時ADI也開啟了并購戰略,以補齊產品線,擴展技術邊界。

 

現在主要關注以下技術。

 

●RF通信。

 

●光通訊。

 

●測試測量/儀器儀表。實際上,從設計研發環節到驗證研發環節,從芯片設計到模塊到終端都需要一系列的測試設備來進行檢測,圍繞這些測試設備,ADI相應的很多器件和技術都可以得到充分應用,能夠幫助大家快速實現產品的設計。

 

在此簡單介紹一下幾個在業內的爆款產品。一個就是對于ATE(半導體測試機),對每個數字形成對很多高速數字的測試,這里面包括ADATE318、ADATE334這樣的產品,也包括可編程器件電源的產品也應用得非常好。ADI不僅在器件級,在儀器儀表的器件級提出一些好產品,也在模塊設計提出一些參考方案,希望幫助客戶快速提升研發、快速迭代其產品。特別對中國客戶非常有意義,因為在測試或者是儀器儀表行業里,國外很多大廠商的積累非常深厚,而中國很多新興的國內企業發展很快,但畢竟缺少一定的積淀,ADI可以結合自身的積累優勢,把關鍵的測量方法濃縮到一個模塊里面,通過給客戶提供直接的技術支撐,幫助客戶迅速地迭代產品。

 

●電力,特別是電網。現在不僅強調以前的堅強智能電網,還有最新的泛在電力物聯網。ADI的傳感技術、監測技術,幫助中國電網、南方電網一起推進技術戰略的前進。從發、輸、配、用這幾個環節,ADI都有相關的技術來一起和客戶推進相關的技術演進。

 

●汽車。

 

●醫療健康與消費電子。

 

5 深耕中國

 

ADI在中國的技術覆蓋全面,不僅是在中國的很多城市有AD代理商銷售團隊,而且在北京、上海、杭州有研發團隊,所以ADI擁有強大、客戶反應速度迅速的應用工程師團隊。同時ADI在各個垂直的應用領域也有相應的系統應用工程師,包括通訊系統、汽車系統、醫療及消費業的解決方案團隊,提供給客戶的不只是芯片類產品,而是包括系統解決方案,甚至一些軟件。

 

在技術方面,ADI中國的芯片設計中心分布在北京、上海、杭州,集中在高精度、高速AD/DA、電源管理、隔離的產品。此外,ADI不僅在很多重要的國際會議上的論文有突破,而且在各項發明專利上也有很多建樹。希望ADI中國的技術團隊,能夠給在中國的客戶提供強有力和全面的技術支持服務。

 

過去的1/4世紀,ADI與中國本土企業同風雨、共成長。展望未來,ADI將繼續深化創新與本地化,攜手中國客戶“超越一切可能”。

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