数位类比一家亲:从联发科、立锜合併效益理解两种 IC 的差异

数位类比一家亲:从联发科、立锜合併效益理解两种 IC 的差异

全球手机晶片大厂联发科、国内类比 IC 龙头大厂立锜科技共同宣布联发科将收购立锜科技,并预计于 2016 年完成 100% 持股,一家是台湾最大的数位 IC 设计公司,一家是台湾最大的类比 IC 设计公司,这样的合併案透露了 IC 设计公司什幺重要的讯息?

IC 设计产业的整併是趋势

IC 设计产业是高「IQ 值」与「CP 值」的产业,它依靠的是脑力与创意所以高 IQ 值,又因为早期毛利极高所以高 CP 值,再加上台湾优秀的人才,造就其成为台湾半导体产业极为重要的一环,特别是晶圆代工产业兴起,几位工程师突发其想就可以组成一家小型 IC 设计公司,设计各种特别的数位与类比 IC,再将画好的设计图交由台积电或联电这种晶圆代工厂製作,使得小型 IC 设计公司能够慢慢成长为联发科、立锜这样的大型 IC 设计公司。

问题是,半导体产业目前已经处于成熟期,全球各大厂商都进入了艰困的杀价竞争,毛利愈来愈低,生存愈来愈困难,再加上近年来中国「红色供应链」兴起,原本依赖购买台湾的 IC 製作各种电子产品,改为在中国当地成立 IC 设计公司自行设计,并扶植当地的晶圆代工厂生产,对台湾的 IC 设计公司产生极大的威胁;此外,半导体製程的演进,使得光罩的製作费用愈来愈高,开一套光罩动辄数百甚至上千万元,小型的 IC 设计公司无力负担,因此全球 IC 设计产业的整併是未来的趋势,台湾自然也不可避免。

联发科是台湾最大的数位 IC 设计公司,立锜是台湾最大的类比 IC 设计公司,这样的合併案可以完全发挥互补的效果,未来可以提供客户「One stop shop」的服务,两家公司完成整合后的产品,将涵盖电子产品里几乎所有积体电路(IC),客户只需要接触一家公司就可以买到大部份的产品。

在研发端可以互相配合设计(Design)与除错(Debug),以提高产品的稳定度与相容性;在业务端也可以依照客户的需求检视整个印刷电路板(PCB)上的每一颗积体电路(IC),并且提供完整的产品线给客户选择,而不像以前两家公司分别只能提供一部分产品,这样才能在半导体高度竞争的市场环境中生存。

至于联发科与立锜分别擅长的数位、类比晶片有什幺差异呢?下面分别介绍这两种不同的积体电路(IC)的差异:

类比积体电路(Analog IC)

大自然里一切的讯号,包括我们听到的声音、看到的影像,都属于类比讯号,例如:老师使用麦克风在上课,麦克风是一种声音的接收器,可以将声音的大小转换成电压的大小,得到的是一个连续的电压变化,这种「连续的讯号」称为类比讯号,如图一(a)所示,而用来处理类比讯号的积体电路称为「类比积体电路(Analog IC)」。人类讲话的声音当然是连续的,因为我们的声音可能是渐渐变大或渐渐变小,随着声音的大小,麦克风的电压也会渐渐变大或渐渐变小。

类比 IC 目前大部分是以「硅晶圆」製造,而且大多不使用先进製程,主要是用来处理电压连续的类比讯号放大、混合、调变工作,例如:放大器(Amplifier)、滤波器(Filter)、混频器(Mixer)、调变解调器(Modulator)以及电源管理(Power management)等,台湾主要的类比积体电路设计公司包括:立锜科技(Richtek)、类比科技(AAtech)等公司。

数位类比一家亲:从联发科、立锜合併效益理解两种 IC 的差异数位积体电路(Digital IC)

经由我们加工以后可以将连续的类比讯号变成 0 与 1 两种不连续的讯号,例如:电脑在运算的时候只有低电压(0V 代表二进位的数字 0)与高电压(1V 代表二进位的数字 1),讯号可以由0(0V)直接跳到 1(1V),也可以由 1(1V)直接跳到 0(0V),得到的是一个不连续的电压变化,这种「不连续的讯号」称为数位讯号,如图一(b)所示,而用来处理数位讯号的积体电路称为「数位积体电路(Digital IC)」。

数位 IC 目前都是以「硅晶圆」製造,而且大多会使用先进製程,主要是用来处理 0 与 1 的加减乘除运算与储存工作,其中处理器包括:中央处理器(CPU)、数位讯号处理器(DSP)、微处理器(MPU)、微控制器(MCU)等;记忆体包括:静态随机存取记忆体(SRAM)、动态随机存取记忆体(DRAM)等;以及其他处理数位讯号的包括:标準逻辑积体电路(Standard logic IC)、特定应用积体电路(ASIC)等,台湾主要的数位积体电路设计公司包括:联发科技(MTK)、联咏科技(Novatek)、瑞昱半导体(Realtek)等公司。

混合模式积体电路(Mixed mode IC)

同时可以处理类比讯号与数位讯号的积体电路称为「混合讯号积体电路(Mixed signal IC)」或「混合模式积体电路(Mixed mode IC)」,所谓的「混合」其实就是指具有类比与数位两种讯号模式混合起来,常见的有下列两大类:

    类比数位转换器(ADC:Analog to Digital Converter):将类比讯号(Analog)转换成数位讯号(Digital)的积体电路(IC),又称为「A/D」。数位类比转换器(DAC:Digital to Analog Converter):将数位讯号(Digital)转换成类比讯号(Analog)的积体电路(IC),又称为「D/A」。

由于混合模式积体电路都必须处理类比讯号,一般不会使用先进製程,因此

我们一般将它归类到类比 IC 一起讨论。

系统方块图(System block diagram)

所有的电子产品都是由功能不同的数位 IC、类比 IC 以及混合模式 IC 组成,如图二所示,包括处理器(Processor)做为电子产品的大脑,记忆体(Memory)做为储存资料的地方,讯号输入端会有类比数位转换器(ADC)与放大器(Amp:Amplifier),讯号输出端会有数位类比转换器(DAC)与放大器(Amp),此外还有介面与汇流排(Interface & Bus)、时脉与计时器(Clock & Timer)、隔离器(Isolator)、电源管理(Power management)等,这些元件同时固定在「印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)」上。

数位类比一家亲:从联发科、立锜合併效益理解两种 IC 的差异

由于所有的电子产品都必须使用数位与类比 IC,因此这两大类的积体电路是整个电子中、下游产业所必需,但是两种积体电路的特性不同,造成台湾大部分 IC 设计公司通常都只做其中一种,例如:联发科的专长在数位,因此主要产品为手机应用与基频处理器、数位电视与蓝光 DVD 解码处理器、蓝牙(Bluetooth)与无线区域网路(Wi-Fi)基频处理器等;而立锜科技主要产品为放大器、驱动器、电源管理、电池管理、电源监控等,可说是各有所长。

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