信息時代的模擬集成電路

　　隨著信息技術及其產業的迅速發展，當今社會進入到了一個嶄新的信息化時代。微電子技術是信息技術的核心技術，模擬集成電路又是微電子技術的核心技術之一，因而模擬集成電路成為信息時代的重要技術發展目標。

　　模擬集成電路包含了純模擬信號處理功能的電路和AD混合信號處理功能的電路。其技術范圍涉及數據轉換器、線性和非線性放大器、電子開關和多路轉換器、穩壓電源調節器及其它放大、比較、變換等。模擬集成電路與數字電路及A-D、D-A轉換電路三者之間的關系，可用“雞蛋模型”進行形象描述，即如果將三者整體上視為一個雞蛋，數字電路為蛋黃，模擬電路為蛋殼，A-D、D-A轉換電路則為蛋清，三者既不相同，又是統一的有機整體。現實世界中的各種模擬信息經模擬集成電路采集、放大、變換等處理后，即可得到計算機或數字電路處理所需的信號，從而實現人們需要的信息產品。顯然，模擬集成電路是模擬世界和數字化電子信息系統之間的橋梁。

　　模擬集成電路在處理模擬信號時，除功率輸出級外多數工作在小信號狀態，信號頻率往往從直流延伸到高頻，其工作與數字電路處理信號時工作在開關狀態明顯不同。加上模擬集成電路品種繁多，功能復雜，性能差異巨大，因此，模擬集成電路在制作工藝器件結構、電路構架等方面都有區別于數字電路的鮮明個性，主要表現在：模擬集成電路在整個線性工作區內需要具備良好的電流放大特性、小電流特性、頻率特性等；在設計中因技術特性的需要，常常考慮元器件布局的對稱結構和元器件參數的彼此匹配形式；由于工藝技術的限制，設計時應盡量少用或不用電阻電容，特別是高阻值電阻和大容量電容；許多模擬電路要求功率輸出，因而電源電壓較高；設計自動化程度低，CAD工具和設計參數庫精度高，工藝專用性強，工藝線品種變換頻繁，工藝技術、高頻技術、低噪聲技術、高耐壓技術、低功耗技術、大功率技術等。為滿足種種技術要求，電路設計和工藝加工必須良好配合。

　　模擬集成電路的單片工藝技術主要包括雙極BICMOS、CMOS、SIGE，其中雙極和BICMOS工藝使用較普遍。隨著CMOS技術水平的提高，在模擬與數字混合電路的加工工藝方面有向CMOS方向發展的趨勢。模擬集成電路中，多數高速模擬集成電路的工藝水平為0.5微米左右，一般模擬集成電路的工藝水平為1-3微米，在先進工藝方面，已開發出0.1微米技術。

　　在器件方面，由于應用對模擬集成電路的要求千差萬別，因此，不僅開發出十余大類的模擬集成電路產品，而且對各類模擬集成電路又都開發出數百、數千種產品，產品種類和性能水平應有盡有，可滿足應用的不同需要。

　　其中，數據轉換器是模擬和數字混合信號處理電路，它的模擬電路部分占芯片面積的50%以上。在數據轉換器方面，8-14位1-80MHz高速技術已很成熟，產品充足，也可見到16位以上30MHz以上的A-D轉換器產品。同時在A-D轉換器中不僅出現集成了多種功能的模擬集成電路，如多路轉換器、儀器放大器等A-D轉換器子系統，而且還將不斷把其他模擬集成電路和各種數字電路如DSP、存儲器、CPU、IO等集成在一起。數據轉換器應用廣泛，如美國國家半導體公司推出的高性能低功耗A-D轉換器，可廣泛應用于數字機頂盒、電纜調制解調器及CCD輸入系統。放大器目前主要采用雙極工藝制作，CMOS放大器盡管在功耗、尺寸方面具有優點，但價格太貴，應用受到限制。

　　在射頻放大器方面，目前多采用SIGE雙極技術，以滿足應用的高性能要求。目前放大器正應用于各種手持式通信設備中，要求功耗低。ADI公司的高性能放大器系列，如AD8350工作頻率達到1200MHz，在250MHz時噪聲系數僅為6.1dB，具有很高的動態范圍、極好的線性度和共模仰制，可有效地應用于通信收發射機、通用增益放大系統、AD緩沖器、高速數據接口驅動器等。ADI公司還研制出在帶寬、功耗、失真和驅動能力等綜合水平很高的放大器如AD8014，它是一種超高速放大器，具有250MHz/3dB帶寬，4000Vms壓擺率，24ns的建立時間，具有極低的電壓和電流噪聲，失真也低，可理想地應用于寬帶信號處理。