主要采用CMOS工艺的存储芯片追逐高端制程,产品强调的运算速度与成本比优化,例如苹果A12芯片和麒麟980都采用了台积电的7nm-CMOS工艺。采用BCD工艺等特色工艺的模拟芯片产品更强调高信噪比、低失真、低耗电、高可靠性和稳定性,工艺制程的缩小反而可能导致模拟芯片性能的降低。因此,模拟芯片行业内产品多采用0.50-0.13μm制程工艺,与存储芯片强调纳米级别的制程工艺存在一定的差异。
此外,与存储芯片需要升级工艺产线强调制造工艺不同,优秀的模拟芯片产品需要设计和工艺紧密结合,双方充分的交流才能开发出有特色、有竞争力的产品。具体到其产品特性来看,模拟产品定制化程度很高,国外厂商一般会根据应用需求定义开发新的产品—设计、工艺、应用构成了一个产品定义的稳定叁角。因此,国内模拟芯片企业在向高性能模拟芯片领域发展时往往遇到生产工艺的难题,高端模拟芯片由于应用的需求,需要有更复杂、更先进和比较特殊的模拟(或混合信号)工艺来支撑,目前仅少数国内芯片企业具有成熟自主的模拟工艺。
在设计方面,模拟芯片和存储芯片等数字芯片差异巨大。数字芯片的设计核心在于逻辑设计,可通过软件进行模拟调试。模拟电路的设计核心在于电路设计,需要根据实际产品参数进行调整与妥协。数字电路的设计辅助工具(EDA)较丰富,而模拟芯片设计的辅助工具远不如数字器件多。因此,模拟电路的设计更依赖于人工设计,对工程师的经验要求也更高,半导体行业更是有“一年数字、十年模拟”的说法。模拟芯片研发设计师一般需要至少3年到5年的经验,而优秀的模拟设计师则需要10年甚至更长时间的经验。此外,数字电路设计一般是大团队作战,研发周期较短;而模拟电路设计一般是小团队作战,研发周期较长。
基于终端应用范围宽广的特性,模拟芯片市场不易受单一产业景气变动影响,市场波动幅度相对较小。2018年,全球模拟芯片市场规模为588亿美元,较2017年同比增长10.80%,增速明显高于微处理器、逻辑芯片等其他芯片种类。
2018年全球模拟芯片排名前十的企业主要为TI(德州仪器)、ADI(亚诺德)、Skyworks(思佳讯)、Infineon(英飞凌)、ST(意法半导体)、NXP(恩智浦)、Maxim(美信)等国际芯片供应商。以上国际模拟芯片供应商销售额占全球模拟芯片市场高达60%,我国对国外模拟芯片的依赖较为严重,进口替代需求急剧提升,国内模拟芯片企业具有广阔的发展空间。