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從模擬芯片到信號鏈芯片,芯??萍荚趧撔轮胁粩喟l展

2020-09-04 10:25 ? 次閱讀


電子發燒友網報道(文/程文智)模擬芯片表征的是電壓、電流、功率、功耗等比較固定的電路參數,因此,它是連接真實世界與數字世界的橋梁。設計一款模擬芯片,就像打磨一件藝術品,設計師需要有豐富的經驗、可意會不可言傳的know-how,以及與工藝工程師緊密的溝通配合。而高速/高精度數模轉換器ADC)是被比喻成模擬芯片中的“皇冠”。
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為了這頂“皇冠”,也為了填補國內市場空白,2003年成立的芯??萍紳撔?年,終在2007年推出了國內第一款24位高精度ADC芯片CS1242,該ADC芯片的有效位數為21位,性能指標達到了TI公司的ADS1240同等水平。這顆芯片還獲得了信息產業部軟件與集成電路促進中心(CSIP)頒發的2007年度“中國芯”最具潛質獎。
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當時TI的ADS1240零售價非常高,而芯海的這款新芯片可以幫助客戶將成本降到其1/3甚至更低,在進入國內衡器領域后,芯海迅速得到了客戶的認可,市場份額越來越大。而國外公司則逐步退出了該市場。
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從模擬芯片到信號鏈芯片
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CS1242是芯??萍家豢畛晒Φ摹氨睢碑a品,隨后CS1180、CS1160系列衡器“中國芯”的連續推出,國內衡器產業的格局開始悄然發生變化。原先在衡器領域占統治地位的國外公司,被迫將各自的ADC芯片價格調低,以迎擊“中國芯”的挑戰。而原本依靠雙積分和三積分作為生產技術的廠家,也逐漸開始放棄生產過程復雜、精度低、可靠性及溫度特性差的分立器件結構產品,采用CS1180、CS1160作為新方案的首選。
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圖1:控制系統的信號鏈傳輸框架圖。(圖片來源:芯??萍颊泄蓵?/p>

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在服務客戶的時候,芯??萍家苍趦A聽客戶的反饋,為了降低生產廠家的開發成本,讓更多的衡器廠商用上“中國芯”,他們開始給客戶提供基于CS1242、CS1180、CS1160的全套解決方案。
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由于單獨的ADC是沒辦法做成解決方案的,需要跟MCU廠商合作,而在2007年時,國內可選的MCU廠商并不多;再加上當時通用的8位MCU通常都在一萬門邏輯以上,功耗普遍較高。
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為了解決這個問題,芯??萍奸_始了自研MCU之路,由于衡器中用的MCU不需要太復雜的運算,對MCU的性能要求并沒有那么高,對功耗和價格更加敏感,因此,針對這些特殊的要求,芯??萍纪瞥隽酥挥?800門的自有架構8位MCU產品,并與其ADC產品整合在一起做成整體解決方案提供給客戶。
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圖2:芯??萍嫉纳鷳B應用。

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隨后,芯??萍几墙Y合其在模擬芯片領域的優勢,整合ADC、運算放大器、傳感器等外圍器件,打造了信號鏈MCU產品,給客戶提供一站式解決方案,不但提升了產品的附加值,也提高了公司品牌。比如在今年初疫情期間,芯??萍嫉念~溫槍項目就是這種完整的“芯片+算法+應用方案”的一個典型案例。
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信號鏈芯片的全場景應用

經過17年的發展,芯??萍紡腁DC模擬芯片入手,發展成了一家集感知、計算、控制于一體的全信號鏈芯片設計企業,可提供高精度ADC、高性能MCU、測量算法,以及物聯網一站式解決方案。產品及方案廣泛應用于智慧健康、壓力觸控、智慧家居感知、工業測量等領域。
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根據規劃,芯??萍紝@智能手機打造1+3+N場景應用。
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其中1指的是圍繞智能手機的產品應用,包括人機交互芯片和快充芯片。比如壓感方案和快充方案,其壓感方案已經在vivo、小米、魅族、努比亞等客戶中實現量產。在小米MIX Alpha、vivo Apex等前沿的概念機中得到應用;快充方案則已被小米、貝爾金、百思買、聯想、努比亞、綠聯等配件廠商采用。
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3指的是TWS耳機、智能可穿戴和體脂秤應用。TWS耳機中,芯??萍伎梢蕴峁㏒oC芯片、測量算法,以及整體解決方案,未來TWS耳機中不僅會有體驗更好的交互方式出現,還會加入一些生理參數的測量。智能可穿戴應用,芯??萍伎梢蕴峁?a href='http://www.mtx520.com/tags/afe/' target='_blank' class='arckwlink_hide'>AFE芯片、Sensor Hub,以及測量算法,基于芯??萍嫉母呔華FE的測量方案,可測量包括人體成分、呼吸、心排、HRV(心率變異性)、溫度等諸多身體參數。在體脂秤應用中,他們可以提供的產品和服務更加豐富,比如AFE/SoC芯片、BLE/WiFi、測量算法、APP、云平臺,以及完整的解決方案。
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N指的是物聯網智能硬件應用,主要是基于其ADC芯片、MCU和SoC芯片的解決方案,包括智能照明、電動牙刷、電動自行車、電子煙、工業測量、數字電源等等應用。
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信號鏈MCU的特性
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所有的這些應用,離不開信號鏈MCU的支持,目前芯??萍嫉男盘栨淢CU產品中有超值的8位OTP MCU和8位Flash MCU,以及高可靠性的32位Cortex-M MCU三個系列產品。其中8位MCU是芯??萍嫉淖灾髦R產權產品。
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此外,芯??萍歼€推出了鋰電池管理、快充協議、工業測量、智能家居等領域的專有芯片。
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圖3:芯??萍糓CU產品系列。

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比如,其32位的CS32F031系列MCU,具有高精度、高可靠性、和豐富的外設資源,其ADC比國內同行高1.5~2bit,絕對誤差在3.3LSB左右,且內置了60ppm低溫漂基準電壓。在可靠性方面,符合IEC60730對IC及SDK的要求,可適應105℃環境溫度和125℃的結溫。非常適合儀器儀表、車載導航、智能家居、電機控制、電池包管理等市場應用。
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CS32G020 Type-C接口型MCU則是國內首顆通過USB-IF PD3.0雙向認證的產品,并且支持PD3.0、PPS、QC4+、FCP、SCP、AFC、PE3.0等多種快充協議;具有非常豐富的資源,已廣泛應用于各類電源、音頻、視頻設備中。
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TWS耳機是這幾年非常熱門的應用,目前,除了品牌耳機廠商和白牌TWS耳機廠商,主流手機廠商也都紛紛推出了其TWS耳機。MCU是TWS耳機不可或缺的一個器件,雖然在高端TWS耳機上已經用上了32位MCU,但目前主流的還是8位MCU。芯海的8位MCU因為在行業內具有較高精度的ADC 測量技術,非常適合鋰電充放電管理,因此,在TWS和電子煙等市場有不錯的市場占有率。
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由于8位MCU是芯海自主知識產權RISC核,芯海自建了8位MCU的開發生態,可以提供完整的集成的開發環境CSU-IDE5.4.0、標準C編譯器、Demo Code、開發板、ICD在線調試工具和燒錄器。
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結語

其實不論是ADC還是MCU,目前在中國市場主要還是被國外公司占去了大部分的市場份額。但在目前的國際環境下,國內企業越來越多地受到重視,以前不怎么使用國產芯片的企業在逐漸導入國產芯片和解決方案??梢哉f,像芯??萍歼@類的企業,在國內市場具有巨大的成長空間。

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