大有可为的信号链芯片
在数字化时代，信息的传递与处理至关重要。而在这其中，信号链芯片扮演着举足轻重的角色。信号链芯片和电源管理芯片是模拟芯片的两大类产品。信号链芯片是指拥有对模拟信号、数字信号进行收发、转换、放大、过滤等处理能力的集成电路。作为连接物理世界和数字世界的桥梁，信号链芯片不仅负责对模拟信号进行收发、转换、放大、过滤等操作，还广泛应用于各种电子系统中，成为现代电子技术的核心之一。
耳熟能详的信号链芯片
信号链芯片，顾名思义，是指一系列用于处理模拟信号的芯片产品。在电子系统中，模拟信号是连续变化的物理量，如温度、压力、声音等。而数字信号则是离散的、量化的物理量，由二进制代码表示。信号链芯片的主要功能就是将模拟信号转换为数字信号，或将数字信号转换为模拟信号，以便于数字系统的处理与存储。
信号链芯片主要包括线性产品、转换器产品、接口产品三大类，以及RF与微波、时钟与计时等细分领域。这些产品和技术共同构成了信号链的完整体系，为电子系统的运行提供了强有力的支持。
信号链芯片家族介绍
线性产品
线性产品主要完成模拟信号在传输过程中的放大、滤波、选择、比较等功能。其中，放大器是线性产品中的典型代表，包括运算放大器、差分放大器、比较器等。运算放大器具有高增益的特点，广泛应用于功率放大、音视频放大等领域。差分放大器则能为高精度系统提供低增益，保证信号的准确传输。比较器则用于比较两个电压值或电流值的大小，常用于过压保护电路或电池欠压检测。
滤波器则是用来滤除电路中特定频率或该频率意外的波。电源滤波器和数字滤波器是滤波器的两种常见类型，它们分别用于滤除电路转换过程中的噪音和数字信号中的高频噪声。
模拟开关则用于完成信号链路中的信号切换功能，具有功耗低、速度快、无机械触点、体积小和使用寿命长等特点。
转换器产品
转换器产品主要完成模拟信号和数字信号的相互转换，包括ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）两种。ADC将模拟信号转换成数字信号，使得模拟信号能够被数字系统处理与存储。随着技术的发展，ADC正朝着高精度、高转换速率、低功耗、单电源、低电压等方向发展。DAC则将数字信号转换成模拟信号，使得数字信号能够驱动模拟设备工作。DAC的发展也呈现出高精度、低功耗、多信道、多功能集成的趋势。
ADC的模数转换过程包括采样、保持、量化、编码四个步骤。采样是将模拟信号转化为时间上离散的采样信号；保持是将采样输出所得的瞬时模拟信号保持一段时间；量化是对经过采样后在时间上离散的信号进行处理，使其在幅值上离散；编码则是将量化后的信号以特定的数字码型输出。转换速率、分辨率、精度是ADC产品的核心性能参数。
DAC转换器的基本原理可分为电流求和型和分压器型两大类。电流求和型DAC通过产生一组支路电流，使其数量之间的比例与二进制数中每一位的权重成正比，从而得到与输入数字量成正比的输出电流信号。分压器型DAC则是用输入数字量每一位去控制分压器中的一个或一组开关，使接至输出端的电压与输入的数字量成正比。
RF与微波
射频芯片是处理射频频段的信号链芯片，能够将射频信号和数字信号进行转化，负责射频收发、频率合成、功率放大，适合信号收发类电路，被称为模拟芯片皇冠上的明珠。为了方便区分， 有时也将信号链芯片和射频芯片单列开来。因此有些地方我们也可以看到根据功能将模拟芯片分为电源管理芯片、信号链芯片、射频芯片的分法。
射频芯片与基带芯片（BP）一起构成了通信系统架构，实际上在早期的通信系统架构中还包括第三种芯片即中频芯片。射频芯片包括RF收发机、功率放大器（PA）、低噪声放大器（LNA）、滤波器、射频开关（Switch）、天线调谐开关（Tuner）等，其中PA、LNA、滤波器、射频开关又统称为射频前端芯片，滤波器又可分为中低频段的表面声波滤波器（SAW，Surface Acoustic Wave)和中高频段的体声波滤波器(BAW，Bulk Acoustic Wave)。
若以技术难度论，射频前端技术难度从低到高依次为：开关、LNA、PA、滤波器。滤波器中的BAW主要用于5G通信场景，也属于射频前端最难的一点。
信号链国内外现状
2022年，全球模拟芯片市场展现强劲增长，规模攀升至890亿美元，年度增长率高达20.1%，预示着行业的蓬勃活力，数据机构预测该市场预计将进一步扩张。与此同时，作为模拟芯片的重要组成部分，全球信号链芯片市场亦步入快速发展轨道，市场规模预计将从88.02亿美元跃升至113.75亿美元，年均复合增长率约为5.3%。尤为值得关注的是，信号转换器作为信号链芯片中的明星品类，其增长尤为迅猛，预计2020至2025年间，市场规模将从33.88亿美元大幅增长至47.89亿美元，复合年增长率高达7.2%，成为引领行业增长的关键力量。
与此同时，结合各厂商最新财报披露信息看，由于设计难题和技术短板制约，中国大陆企业整体技术实力仍然比较薄弱，产品数量及覆盖面远低于TI、ADI及ST等头部原厂。以全球模拟龙头TI为例，模拟产品覆盖信号链和电源链各个环节，数量超过12万个，其中工业领域核心产品就高达4万个以上。国内领先厂商圣邦股份最新财报信息显示，公司包含信号链和电源链产品型号数量超5200个，主要以工业、消费类为主，近两年汽车品类增长较快，信号链产品型号数量超100个，与国际领先厂商相比差距相对明显。
国内外模拟厂商型号数量对比
资料来源：各公司最新财报信息、芯八哥整理
信号链芯片市场与整体模拟芯片市场相似，呈现出海外大厂主导、但国产替代趋势日益显著的竞争格局。据2021年数据显示，全球模拟芯片市场份额前十均为海外企业所占据，累计份额达到68%，彰显了海外企业的深厚底蕴和市场影响力。然而，在这一背景下，国内企业正加速崛起，特别是在信号链芯片细分领域，尽管目前占比较低，但增长潜力巨大。
具体到细分领域，全球线性产品市场和信号转换器市场仍由亚德诺与德州仪器等欧美巨头主导，而国内企业在这些领域虽起步较晚，但已有如思瑞浦等企业在积极布局并崭露头角。特别是在数字隔离类芯片领域，国内厂商纳芯微凭借5.12%的全球市场占有率，成为该领域的佼佼者。
面对海外模拟芯片巨头的强大竞争，国内企业在信号链领域面临诸多挑战，包括技术积累不足、资金短缺、人才匮乏等。然而，随着近年来技术、资金、客户自研能力的不断提升以及国家政策的鼎力支持，国内模拟芯片设计领域已取得显著突破，为信号链市场的国产替代奠定了坚实基础。
在全球市场总量持续增长的背景下，以及国内“安全、自主、可控”理念的深入人心，国内模拟芯片企业在信号链领域迎来了前所未有的发展机遇。鉴于信号链芯片下游应用广泛，国内企业可充分利用自身优势，在多个细分领域寻求突破，逐步缩小与国际巨头的差距，推动国内模拟芯片产业的整体进步与发展。
信号链芯片的未来
随着物联网、人工智能、5G通信等前沿技术的飞速革新，信号链芯片技术正迎来前所未有的发展机遇，并展现出显著的发展趋势。高精度与高性能并驾齐驱，随着应用领域的持续拓展，特别是在高精度测量、高速数据传输等领域，对信号链芯片的性能要求日益严苛。
高精度、高性能的信号链芯片凭借其卓越的运算能力和稳定性，能够轻松应对各种复杂应用场景，为用户提供更为精准、高效的数据处理服务。低功耗与小型化引领潮流，随着可穿戴设备、便携式电子产品的普及，低功耗、小型化的信号链芯片逐渐成为市场的主流选择。这类芯片不仅能够有效延长设备的续航时间，还能实现设备的轻量化、微型化，为用户带来更为便捷的使用体验。
同时，为了满足不同应用领域的多样化需求，信号链芯片正朝着多功能集成的方向发展，通过集成信号处理、模数转换、数字信号处理等多种功能于一个芯片上，不仅能够降低系统的整体成本，还能提高系统的可靠性，为用户提供一站式解决方案。
此外，随着人工智能技术的深入发展，信号链芯片也开始向智能化方向迈进，通过集成智能算法和处理器，实现对模拟信号的智能处理和分析，进一步拓展其应用范围。智能化信号链芯片还能够自主学习和优化，为用户提供更为智能、高效的数据处理服务。
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