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数据转换器具有很高的技术壁垒 国产化对下游产业意义重大

        信号链芯片领域包括放大器、数据转换器和接口芯片等三大类。从技术壁垒的角度来讲,数据转换器的壁垒最高。


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        数据转换器可以分为模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)。模数转换器(ADC)可以对连续变化的电压或电流,也就是模拟信号进行高频采样,然后转换为对应的数字流,也就是数字信号,用以表示模拟信号在某一瞬间的幅度。数模转换器(DAC)则是将数字信号调制成模拟信号。


        模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)是整个模拟芯片的掌上明珠,其研发的最大难点在于,采样速率和转换精度难以同时兼顾,并且需要整个研发和制造环节进行精密配合。从市场需求来看,模数转换器(ADC)的需求,占到了数据转换器总需求的差不多80%,数模转换器(DAC)占20%。


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        和其他半导体产业一样,模数转换器(ADC)的产业链同样复杂而且庞大,上游产业链包括:设备、材料等;中游产业链包括:芯片设计、制造、封装、测试等;下游产业链包括:工业、通信、航空、国防、医疗和消费电子等。


        2019年,全球数据转换器的市场规模为36亿美元。据行业预计,数据转换器市场在之后的4年内将以10%的年复合增长率进行增长。也就是说,到2023年,全球数据转换器的市场规模将达到50亿美元。


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        一颗数据转换器的好坏,主要是看两个指标---采样速率和转换精度。采样速率的单位是sps,是Samples per Second的缩写,也就是每秒采样频次。常用的单位,比如10ksps就是每秒的采样频次为十万次,100ksps就是每秒一百万次。转换精度,常常也称作分辨率,单位用“位”表示,数值越大,表示分辨率越高,转换精度就越好,数字信号和模拟信号转换之后的误差就越小。


        就现阶段的技术而言,数据转换器的采样速率和转换精度就像鱼与熊掌:采样速率越快,转换精度就越差;转换精度越高,采样速率就越差。比如,模数转换器(ADC)就可以分为高速ADC和精密ADC。


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        在数据转换器领域,欧美大厂还是处于主导地位,较为知名的厂家有亚德诺(ADI)德州仪器(TI)恩智浦(NXP)意法半导体(ST)、美国微芯(Microchip)、美信(Maxim)、赛灵思(Xilinx)等。


        以西方为主的33个国家在1996年签署了《瓦森纳协定》,限制了高科技产品和技术的出口范围,协定将高端模数转换器(ADC)纳入了出口管制清单,而且中国也属于管制国家之列。中国模数转换器(ADC)企业能够获取先进技术的渠道有限。


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        美国政府在2019年将华为纳入实体清单后,包括亚德诺(ADI)和德州仪器(TI)等美国模数转换器(ADC)大厂向华为供货受到了限制,这进一步迫使国内企业加快相关产品的研发替代。而且,高性能模数转换器(ADC)在国防军事、高端医疗和精密测量等领域具有不可替代的作用,因此,加快研发国产模数转换器(ADC)对众多下游产业意义重大。