没有重大的模拟技术创新，那么数字革命的效果可能会黯然失色
日期：2019-9-2智能化时代，数字技术似乎越来越成为主流。但有一点不变的是，数字化电子设备中，模拟技术始终举足轻重。我们用数字方式捕获的信息越多，必须转换和还原的数据就越多，不论是实时的语音传输、高质量的音频信号还是视频图象。如果没有重大且同步的模拟技术创新，那么数字革命的效果可能会黯然失色。
硅谷数模市场部VP Michael Ching
世界在紧密联系，模拟IC将高于行业平均水平增长
Michael Ching认为，在提供更多的智能功能时，数字技术为降低功耗、成本做出了极大贡献，它符合摩尔定律的演进，未来将会有越来越多的依靠纯数字逻辑完成的处理。但是，我们所处的世界是模拟的，从传感器输入到通过电线或空气传输的实际信号，模拟技术将一直存在且始终重要。它能够正确地将由“1”和“0”表示的数字信号还原为人能够听到、看到、感觉或感知到的模拟信号。不论是智能设备不断缩小的外形尺寸、不断增加的智能功能、高品质的音质以及高清晰度的图像等等，这些不仅仅是先进制造工艺和高性能数字处理技术的产物，也是模拟技术不断创新的成果。
具体而言，模拟电路对模拟前端(AFE)、功率调节和传感器至关重要。许多传统的“模拟”技术是混合模拟输入，即通过模拟到数字转换器的数字化和数字处理。即使是传统的模拟电路，如Phase Lock Loop或voltage converters也都是如此，模拟技术也得益于数字技术的小型化。
近几年全球模拟IC保持稳定增长态势，主要受益于哪些推动因素？Michael Ching认为，IC产业的态势实际上是在预测模拟IC的增长率将高于行业平均水平，世界正在被越来越紧密的联系着，我们每个人可能都拥有许多带有Wi-Fi、USB、Bluetooth或Wireless-LTE技术的设备。从汽车到工业，各个行业的IoT应用也在推动着模拟组件的购买力，主要是在传感器、电源管理和连接方面，此外RF无线IC会继续推动巨大的增长。预计随着IoT的广泛应用，模拟IC增长速度将会加快。
IoT、AI应用给模拟设计带来哪些挑战？
硅谷数模（Analogix Semiconductor）专注于高性能数模混合多媒体芯片设计，在高速、低功耗的图像和数据传输与转化技术方面有较强的优势。其产品和解决方案已广泛应用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑、液晶显示器、VR/AR 显示设备以及其他消费电子产品中。
面对IoT、无处不在的AI对更广泛的智能终端设备的推动趋势，Michael Ching表示，随之而来的一个关键挑战就是降低功耗。提到人工智能，人们往往会想到运行高级数据分析的高性能服务器，但其实有一个问题同样值得关注：这些人工智能处理器如何接收真实世界的数据？数据源越来越多地被导入电子消费品、汽车、建筑物和社区中的传感器和摄像头，降低这些传感器的功耗是模拟设计的一个主要挑战。
许多IoT传感器，尤其是远程或电池供电的传感器，需要能够保持超低功耗的状态，但是在检测到突发事件时，又需要能够提升至更高的功耗状态。这样，数据传感就要求启用逻辑以及时钟被打开并且处于稳定状态。此外，IoT传感器可以通过Local Processing来决定数据应该传输到服务器还是传感器的Hub来节省电能。但毫无疑问，无论是无线传输还是有线传输，数据传输都会消耗电能。硅谷数模最新的处理方式是，在显示定时转换器中采用先进的Power Modes和Local Processing技术，来进一步降低功耗。
模拟技术所能创造的一个关键价值还在于模拟技术能够确保在长距离传输的情况下，芯片间可靠地传输大量的高速数据，这其中，虽然信号本身是数字的，但实际的信号则需要先进的模拟技术来确保其通信的可靠性。
三大方向迎来增长
硅谷数模自2002年成立以来，一直致力于高速模拟/混合信号芯片的研发和设计。其首款产品是针对网络通信的，包括ethernet 10Base-T和用于XAUI 10Gbit ethernet的6.25 Gbps Serializer/Deserializer (SerDes)。近年来，研发重点逐渐由这些高速技术向热门的产品进行转移。消费者现在可以购买带有I/O接口的电脑和智能手机，其数据传输速率远远超过了以前在通信领域使用的数据传输速率。一个非常显著的变化是，从今年开始，许多PC厂商开始采用运行速度为10Gbps的USB 3.1 Gen2，而速度更快的是Thunderbolt和USB 4接口，运行速度可达20Gbps。这些高速I/O均采用了先进的模拟技术，诸如用连续时间线性等化 (CTLE)和决策反馈等化(DFE)在传统的铜线上传输数据和视频。通信行业正在以56Gps和112Gbps的长距离SerDes Silicon向前迈进，将继续对模拟IC产生巨大需求。
还有一个大的进展是，硅谷数模开始在主流I/O上采用了Power delivery技术。当下，USB充电在智能手机上无处不在，USB功率的传输可达到100W，能够为更多的新设备进行充电。这对于IT商旅人士来说是个再好不过的消息了，未来许多带有USB-C接口的设备可以通过该接口发送或接收电能。
带有显示功能的智能终端越来越普遍，往往结合了高分辨率显示器和交互式触摸功能。硅谷数模在TCON以及显示驱动技术方面耕耘多年，Michael Ching表示，一个令人兴奋的趋势就是In-Cell Touch技术的引入。通过该技术，触摸传感元件直接制造到显示面板上，通过消除单独的触摸层、覆盖玻璃和组装过程，将显著降低显示器的成本。除此之外，In-Cell Touch还可以减轻移动显示器的重量，并通过更高的透射率降低功耗。
中国发展模拟技术重在人才、生态系统和标准体系
谈及中国在模拟技术方面的发展，Michael Ching表示，挑战主要是人才的吸纳和生态系统的构建。模拟设计仍然是一门需要有丰富经验的“艺术”。目前，大多数领先的制造企业都在境外。中国工业面临的挑战是通过在大学阶段，加强理论知识的学习以及增加实训来培养更多的模拟设计工程师。
此外，模拟技术发展还面临着建立标准体系的挑战。模拟IC行业的快速发展要求这些芯片在无线、有线、电力传输等应用领域遵循已经验证的标准，为各种应用程序提供稳定的互操作性。在生态系统的构建方面，标准化的数据格式、更低的成本和采用主流的IoT传感元件等都是必由之路，也将推动下游人工智能应用和数据处理硬件的进一步发展。