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要点 1.原美国国家半导体公司的设计人员提供了在30年~40年前做IC设计的挑战性景象，以及这些经历如何造就了今天的IC。 2.设计人员开发了所谓的工装盒(kludge box)，用于验证设计的性能，有时也被用作后续生产的测试设备。 3.设计者用仿真工具做验证，但他们必须先做手工计算，而到80年代中期以前，做面包板一直是标准的方法。 4.凌力尔特公司共同创建人、工程副总裁兼首席技术官Bob Dobkin在原美国国家半导体公司度过了他的早期设计岁月，他创造性地使早期运放超过了1MHz带宽极限。 历史极具启发性，从中能看到我们前辈的成功与失败，告诉我们在生活中要避免什么和效仿什么。日常生活中如此，模拟IC和模拟电路的设计中也如此。创新型开发人员与创新性开发成果造就了21世纪的今天我们在设计中使用的模拟产品。本文深入探讨了原美国国家半导体(NS)公司、德州仪器(TI)公司和凌力尔特(Linear)公司早期精密运放的开发工作。下一期还将关注Burr-Brown、ADI、Microchip和Maxim，以及模拟技术领域的先驱们。 运放IC的起源 经历了IC发展过程中的痛苦后，有些设计者脱颖而出。其中一些人曾供职于原美国国家半导体公司(现在已被TI收购)，他们正指引着芯片设计工程师走出一条全新的成功之路，从而让电路设计者获得今天高要求市场所渴望的那种下一代IC。TI专家Dennis Monticelli表示，计算机发展的故事也是IC发展的故事，两者无法分隔开来。他的合作人—首席技术官Erroll Dietz回忆起模拟IC的初期岁月，认为那是“电子的蛮荒西部”。这些设计者在工作中采用自己制定的设计规则，使用晶体管工具包的器件，用带插座的覆铜板作为设计工具，以及使用分立的电阻与电容(图1)。 TI公司著名技术专家Mike Maida称：“工具包的器件都是在线性IC晶圆生产线上制造的晶体管，用金属壳做外封装。设计规则在IC布局中用间距作为约束，例如：基极与绝缘、基极内的射极，等等。设计者有时会对特殊情况找到自己的设计规则，如降低电压，不过必须得到晶圆工程师的认可。我们有小的透明‘尺子’，可以测量IC合成图上的间距。” 设计者采用Level 2 Spice做仿真，它使用改进的Grove方程，这是所有仿真器中最常用的MOS方程。HKJ Ihantola和JL Moll在1964年发现了这个方程(参考文献1)。跨导在时间上的不连续性让设计者遇到很大困难。例如，在数兆赫兹以上频率做设计时，很难用面包板。Maida说：“仿真是70年代末期的事情，那时没人仿真线性IC。” 同为TI资深技术专家的Don Archer称：“对于强反型和弱反型之间的区域，Level 2 MOS模型有一个大的不连续性。当工作在准亚阈值区时，模型的不连续性对于收敛是一个大问题，并且，我们开始时还没有建模小组。我们去测量工具包的器件，从而得到我们自己的模型参数。” 设计者还缺乏制作逻辑图的能力，他们不得不手工输入网表，包括射极、基极和集电极值，并手工生成一份逻辑图，以检查这些值的准确性。然后，他们再为手画的逻辑图加上仿真结点号。网表中的各个行可能看上去是这样：Q1 8740NPN1，它代表了NPN1型器件，集电极结点为8，基极结点为7，射极结点为4，而基板结点为0。每只晶体管、电阻和电容都必须输入类似的一行。 TI 公司技术总监FarhoodMoraveji说：“如果要看波形，我们就得用绘图和打印指令，设定要打印或绘制的结点。对于分层的更复杂电路，我们必须采用子电路指令。后端工具根本不存在或很粗糙，DRC(设计规则检查)与LVS(布局对逻辑图)检查都不是自动的，同事们用它做独立的手动LVS检查，验证电路与布局的匹配性。” 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载 布局工具包括一个“ 啤酒检查”，在此期间，设计者要将电路图放在一个透光桌上。Archer称：“ 你会请同事对自己的IC布局做‘啤酒’检查。他们每发现一个错误，你就得给他们买罐啤酒。后来我们换了一个较古板的设计经理，他坚持让我们改叫布局检查，而不是‘啤酒检查’。” Maida称，该公司亦采用色键方法做各层之间的比较(图2)。色键印在聚酯薄膜上，用于表示一个物理层，每个层有不同的颜色，例如红色表示基极， 绿色表示集电极。当设计者将两种颜色的薄膜叠加放在透光桌上时，就产生了第三种颜色。这是一种有效的方法，用于检查几何部分是否有缺失或绘制错误。设计者还开发了所谓的工装盒(kludge box)，用于验证设计的性能，有时也用作后续生产的测试设备(图3)。 图2，色键(color key)是一种有效方法，用于检查几何部件是否有缺失或绘制错误。图中是第一款高性能CMOS运放LMC660，当时是1984年。 图3，一个用于LM1893的工装盒，它是早期的测试测量与性能验证工具。 Moraveji说：“工装盒的必要性在于，当时不存在可以测量IC性能的测试设备。这些盒子通常采用一些聪明的测试技巧，也可能进入数据表。”Moraveji表示，设计者是用晶体管工具包器件做一种新系统概念的面包板试验，或做一只芯片的原型。他们要对面包板做大量复杂的测量，以确保一个设计概念的正确性。他说：“面包板很有意思，也极具挑战。在此期间，如果有只元件坏了，要找到它并让它重新工作是非常痛苦的事。在开发期间，能做出整洁面包板的技师是我们团队中最有价值的部分。” 设计者习惯于深入到晶体管级的细节，甚至修改晶体管设计来创建IC。而今天的设计者拿到的都是标准单元，并用它来做设计；他们不能修改这些标准单元，因为生产阶段不支持修改过的设计。在早期，进入市场的时间不像今天这么关键。一个有50只晶体管的电路要花18个月~24个月才能完成，包括面包板设计、布局、调试(一般都在一个检测站上完成)，以及通常要做一些阻焊的修改。现在，一个有数千只晶体管的设计，正常设计周期已缩短为8个月~10个月(图4)。 图4，经过30多年生产后，因为它的出色性能，LMC660四CMOS运放仍在销售。尽管它并没有21世纪设计所具有的数千只晶体管，但TI专家Dennis Monticelli的名字仍标在设计上。 设计者们采用仿真工具做验证，但首先必须做手工计算，到80年代中期，开发面包板仍然是一种标准方法。有时候，他们得先用计算尺做纸上的设计工作，然后再做面包板。他们还不可能用到很多图书馆教科书，因为他们是在开发新设计，尤其是CMOS。Archer称，各种IEEE期刊上的研究文献一般要比教科书更有用。而Monticelli说，刚从工程学校出来的毕业生都会找一个用过黑板的导师，因为那会儿没有白板。在硅谷，你的学习方式是阅读最新出版的论文，以及在酒吧与其它工程师交流。Dietz说：“很多情况下，我们必须做多次测量，然后用数据给出一个有关电路运行的解释。” 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载 向塑封元件的转变产生了应力作用，采用模铸方式后，改变了芯片中的低偏置电压。Maida解释说：“有时候，我们不会在塑封中提供最好的A级规格。相同元件通常有两到三种电气等级，以及两到三种温度等级：商用级、工业级和军用级。”他补充说，设计者总是要测试军标元件的温度特性，但几乎从不以相同方式测试商用元件。 Dietz说，运放就像能探测煤矿危险的金丝雀一样，可以揭示出任何工艺问题。当制造工艺开始偏离时，仅凭模拟IC的严格规范就可提出警告。那时的设计者从来没听说过“由设计保证”这个词，而是在开发期间，对IC做整天的测试。不过，Maida称生产测试就不是这种情况了，他说：“一个好的经理知道如何设定设计极限。一切都要测试的思路在80年代后期才出现，那时质量水平成为焦点。”Maida同时补充道，他们必须在实验台上确定器件的特性，这一定会涉及到手工测量，有时候要用工装盒做有技巧的测量，如安定时间、采样与保持采集时间，以及线性度。 Dietz说，时间飞逝了40年后，客户即使没有数千种也有数百种可选运放，还可以挑选多家供应商。一旦工程师对某款运放感到满意，他们就会一直重复地用下去。如果他们需要一些更好的性能，也有机会找到一款满足要求的产品。他说：“今天已很少有客户直接找到我们要求某种新运放。” 模拟前端的角色 现在，精密运放通常是集成模拟前端输入的一部分，或者集成到了传感器内。由于在高频下有低输出阻抗，因此它们也驱动开关电容的输入ADC，并在ADC要求的正确共模水平下有差分输出。据Moraveji说，这些放大器的目标用途是大动态范围的ADC接口应用，有低的静态功耗、千兆赫兹级的增益带宽，以及低输入噪声。 在这些现代放大器中，除了一般规格以外(如开路增益、电源电流以及输入偏置电压)，一些其它项(如三阶互调)用于表示失真以及较高频率下的SFDR(无杂散动态范围)降级失真。高速数字可变增益放大器现在一般驱动有串行总线输出的ADC，从而方便了与微控制器的接口。 工业市场仍然青睐于采用±15V电源的老式标准。Maida称，新的工艺技术可以在保持±15V电源时，提供增强的性能、更低的功耗，以及可编程能力。不过今天的一些设计者认为工作在1.8V电源的放大器可以节省功耗，而它们在这个电源电压上也可以实现性能指标。第一只可用单电池芯供电的运放是LM10，它是模拟先驱者Bob Widlar于70年代在原美国国家半导体公司设计的。Maida解释说，这只用单节碱性电池供电的运放很稳定，因为它的很多晶体管都工作在近饱和点。 设计者还希望自己的电路能驱动无限多的容性负载，很多设计者询问在输入端和输出端的轨至轨性能。但大多数设计并不需要这种特性。设计者必须彻底地分析自己的电路需求，看是否要求轨至轨性能满足电路的规格，而不是给设计指定过度的规格。不过Maida也说，没有人会因给运放定出过高规格而丢掉工作。他说：“易于使用仍是卖点。” 设计者必须将一个设计推至工艺极限，但不要过度，因此就需要清晰地了解获得一个最先进设计的边界。对现代设计者来说，很难去挑战极限了，通常是因为芯片的合格率越来越高，现在大约是90%。今天的IC设计者还必须与制造和工艺团队密切合作，才能获得可靠和功能正常的新设计，符合设计者的期望。有能力的IC设计者可以在现代IC开发中胜任跨部门职能的工作。他们不再莽撞行事，因为在一个工艺驱动的业务中， 复杂性日益增加。不过Dietz说，基本的东西并没有变化，设计者仍然要解决工具问题，挑战极限而为客户提供产品。 Maida称，今天的工程师必须对运放的各方面都有了解，也包括负载。数据表会列出大量的设计需求，但他补充说：“什么也比不上一块好的面包板，它能让你对设计的信心更上一层楼。” Monticelli说：“今天的构建块式放大器正在变得越来越面向应用定制。它们有数百种甚至数千种产品变型，从精密到高速；但我们正在看到更多的模拟前端，包括那些传感器接口子系统的组成部分。今天，集成化、更小的尺寸以及更低的功耗都正在变得更加关键。” 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载 TI 公司现代运放的选择已经发展到这样一个时点，很多产品宣传的卖点是更小封装，有单、双和四运放版， 单电源低功耗轨至轨的性能，以及±18V电源。这类运放包括该公司的OPA170系列，带电磁干扰滤波的OPA180系列零漂运放，以及低工作电压的CMOS运放，如OPA314系列，以及斩波稳定的LMP2015运放。这些器件代表着今天新的创造性的应用定制架构与工艺。 凌力尔特公司的共同创建人、工程副总裁兼首席技术官Bob Dobkin曾在原美国国家半导体公司度过了自己的早期设计岁月，在此期间他用LM318使运放突破了1MHz带宽的界限(图5)。当时不存在快速的PNP晶体管，只有1MHz带宽的横向NPN管。工艺技术的提高大有助益，但最大的速度增益通常源于选择了智能的拓扑结构。Dobkin采用了一种架构， 将输入信号拆分，通过横向晶体管进入一个直流通道，并通过正反馈电容进入一个交流通道，从而使PNP晶体管获得了10MHz~15MHz的带宽突破。Dobkin说：“我们限制采用最多8个~10个掩模层，获得了很好的合格率。” 图5，凌力尔特公司的Bob Dobkin在原美国国家半导体公司工作时设计了LM318运放。他采用了一种分离输入信号的架构，让其通过横向晶体管进入一个直流路径，通过正反馈电容进入一个交流路径，使PNP晶体管获得了10MHz~15MHz带宽的突破。 使用过多掩模会产生很多缺陷， 从而导致不良的合格率。Dobkin说，公司“有时会用一只丝袜”来实现PCB掩模！今天的新工艺有20个~30个掩模层，且仍然能有良好的合格率。掩模的出现能够使用PNP和NPN晶体管开发出完全互补的工艺。现在的设计者可以做出数百兆赫兹带宽的放大器，因为实现大带宽已不再需要特殊的架构。 凌力尔特公司在21世纪的产品是差分输出、小功率、轨至轨、高速、逐次逼近寄存器的LTC6362 ADC驱动器；集成了一个精密电流检测放大器、一个电压基准和一个比较器的高集成度LT6108；以及500mA的LT1970A功率功放，并有可调的精密电流极限。 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载

在 模拟IC 领域，有那么一家特立独行的公司，多来年 毛利率 保持在令人不可思义的近80%水平、运营利润平均接近55%，是什么诀窍让这家公司在全球半导体市场毛利迅速下降的环境下仍能如此神奇？昌旭专访 凌力尔特 CEO为您揭开高利率的秘密…… Lothar：消费电子竞争激烈，即使iphone4的订单，我们也主动放弃。   在模拟IC领域，有那么一家特立独行的公司，从来不与众人争食、不断创造利基市场、多来年毛利率保持在令人不可思义的近80%水平、运营利润平均接近55%，它就是凌力尔特公司（Linear Technology Company, LTC），今年，凌力尔特正直30华年风华正茂，年销售额也将达到期15亿美元。该公司CEO Lothar Maier来到中国，《国际电子商情》首席分析师孙昌旭对话Lothar，试图揭开凌力尔特高利润的秘密。 第一个令我们无比惊叹的是凌力尔特那么多高端的、创新的模拟IC并不是在最现代的工厂里生产出来的，而是在我们认为“已过时”的 6寸晶圆 厂生产出来的。目前凌力尔特拥有两条6寸晶圆厂，一条是1996年建，另一条是2000年建成，而凌力尔特95%的产品都是在这两个工厂生产出来的。“我们认为它已足够满足我们的工艺需求，目前并没有升级设备的计划，除非我们再建新的工厂可能会选择8寸晶园厂。”Lothar表示，他甚至笑称：“我们第一条4寸晶圆厂使用了20年，直到2000年才被6寸厂取代，所以这个6寸厂至少还可以再使用10年。”目前这两条生产线的产能达到20亿美元，比凌力尔特年销售额高出不少，看来他们扩产计划并不会很快实施。 Lothar特别强调，相对于工艺的提升，他们更看重产品的创新、高压、高可靠性、耐用性以及对客户的及时交付。所以，在目前数字IC产业追逐先进工艺，几十亿上百亿美元大把烧钱的时代；在一些模拟IC厂商也参与半导体军备竞赛的时代，凌力尔特这种独特的坚持与个性，使得它在毛利率与运营利率上都鹤立鸡群。 第二个令我们称奇的是凌力尔特不断开拓新兴市场，绝不参与红海竞争的这种“洁身自好”的勇气。业界传着这样一个故事：“凌力尔特的产品永远处于市场的独特地位，一旦有竞争者进入，他们很快就放弃而转战新的独特产品。” 确实如此，对于参与者众多的市场，即使是大家眼中的无比自豪的订单，凌力尔特都可以选择放弃。昌旭问Lothar，iPhone4中有没有凌力尔特的lC，Lothar表示前几代都有，但他已主动放弃了iphone4和iPAD2市场，“因为参与的竞争者太多。”Lothar称。 曾经，高端消费电子市场也是凌力尔特的重要收入来源。网络经济的泡沫破灭之后，公司的销售额于2002财年下降了近一半。后来的快速增长除了诸如工业和通信等所有标准市场的恢复外，当时快速成长的新兴高端消费电子市场比如手机、数码相机、MP3/MP4播放器为凌力尔特带来超过1/4的销售收入。“所有这些新兴的终端产品都需要纤巧型封装的复杂模拟器件，凌力尔特是首批能够提供此类新型模拟器件的半导体公司。”Lothar解释，“消费电子的推动作用持续到2005年，此后许多竞争对手纷纷涌入，导致市场对于价格的重视程度超过了性能。”于是，在2005年凌力尔特将其设计与销售资源从占销售收入近1/3的消费电子及手机市场转向工业、通讯、汽车和军事/航天市场。“我们认为这些市场与我们提供创新的理念更加吻合。”Lothar说道。经过几年的重新定位，凌力尔特重拾快速上升通道，目前消费类产品仅占该公司的6%。而工业、通信（基础设施）以及汽车这大三类占了其销售额的近3/4。绝不参与 红海市场 ，绝不向价格妥协，这也是它毛利率一直高高在上的重要原因之一。 在放弃消费电子市场的竞争后，近几年凌力尔特在混合/纯电动汽车电池组监视产品（BMS）、能量收集芯片以及微型模块上的创新都为其带来新的竞争力。 第三，凌力尔特是唯一一家奉行“不停产”政策的模拟IC公司，这为他们带来巨大的成本效益。之所以能做到这点，是因为凌力尔特的产品往往有“标准”属性，出货量比带有“专用”属性的定制/部分定制类芯片大几个数量级，这样，因为平均单一品种的销售量大，将研发费、管理费等固定成本很好的分摊了。“凌力尔特研发出的第一颗器件——LT1001，已有27年了，至今仍可供货，凌力尔特也愿意继续为其提供协同设计、销售与推介。”Lothar说道，“因为我们所关注的终端市场是工业、通信基础设施和汽车，这些产品具有极为长久的生命周期，因此这种不停厂政策特别重要。”值得一提的是，这种政策的背后是凌力尔特自己产品的一种深度的自信。正如一个工程师在我的微博中表示：“LT1001，我读大学的时候做板子用过，高精度运放，简单好用，没想已生产27年了。” 第四，相比同类产品的高售价，也是其毛利率高的重要原因。“我们不在器件价格上与别人竞争，我们始终宣传的是我们的解决方案的整体价值。”Lothar解释。高售价除了有凌力尔特产品的高性能、高可靠性作为铺垫外，凌力尔特对其产品的终生保证承诺和“拥有业界最短的订货至交货时间”承诺也是不可或缺的原因，这些因素综合起来，才可能让客户接受其相对高的售价。 凌力尔特承诺用户4周交货，这在模拟IC业界不能不说是一个奇迹，因为一般的模拟IC交货是8-12周。这种承诺，除了基于凌力尔特拥有自己的制造厂、封装厂与测试厂房外，它有一个称为“die bank”的仓库，里面有二至三个月的库存、达7000多种产品型号的器件裸片，所以才可以这样快速的为客户提供交付。“由于准备了品种齐全的、充足的裸片库，当用户需要不同的等级和封装时，我们就可以快速按客户的要求提供交付，免去了一般情况下需要8周的晶圆制造时间。”Lothar表示。当被问及他需不需要担心库存积压时，Lothar表示，“由于我们的器件永不停厂与永不过期，所以我们很少担心库存积压。”或许，这才是他们成功运作“die bank”的重要原因，因为Die bank的管理模式很多公司都有，但是凌力尔特能将之特点发挥到极至。 相关阅读： •  TI CEO：收购国半的N个理由和整合计划 •  评论：德州仪器65亿美元高价收购国半的几个原因 •  集成战略将成为推动模拟产业前行的源动力

在模拟IC领域，有那么一家特立独行的公司，从来不与众人争食、不断创造利基市场、多来年毛利率保持在令人不可思义的近80%水平、运营利润平均接近55%，它就是凌力尔特公司（Linear Technology Company, LTC），今年，凌力尔特正直30华年风华正茂，年销售额也将达到期15亿美元。该公司CEO Lothar Maier来到中国，《电子工程专辑》首席分析师孙昌旭对话Lothar，试图揭开凌力尔特高利润的秘密。   第一个令我们无比惊叹的是凌力尔特那么多高端的、创新的模拟IC并不是在最现代的工厂里生产出来的 ，而是在我们认为“已过时”的6寸晶园厂生产出来的。目前凌力尔特拥有两条6寸晶圆厂，一条是1996年建，另一条是2000年建成，而凌力尔特95%的产品都是在这两个工厂生产出来的。“我们认为它已足够满足我们的工艺需求，目前并没有升级设备的计划，除非我们再建新的工厂可能会选择8寸晶园厂。”Lothar表示，他甚至笑称：“我们第一条4寸晶园厂使用了20年，直到2000年才被6寸厂取代，所以这个6寸厂至少还可以再使用10年。”目前这两条生产线的产能达到20亿美元，比凌力尔特年销售额高出不少，看来他们扩产计划并不会很快实施。   Lothar特别强调，相对于工艺的提升，他们更看重产品的创新、高压、高可靠性、耐用性以及对客户的及时交付。所以，在目前数字IC产业追逐先进工艺，几十亿上百亿美元大把烧钱的时代；在一些模拟IC厂商也参与半导体军备竞赛的时代，凌力尔特这种独特的坚持与个性，使得它在毛利率与运营利率上都鹤立鸡群。   图题：Lothar：消费电子竞争激烈，即使iphone4的订单，我们也主动放弃。   第二个令我们称奇的是凌力尔特不断开拓新兴市场，绝不参与红海竞争的这种“洁身自好”的勇气 。业界传着这样一个故事：“凌力尔特的产品永远处于市场的独特地位，一旦有竞争者进入，他们很快就放弃而转战新的独特产品。”   确实如此，对于参与者众多的市场，即使是大家眼中的无比自豪的订单，凌力尔特都可以选择放弃。昌旭问Lothar，iPhone4中有没有凌力尔特的lC，Lothar表示前几代都有，但他已主动放弃了iphone4和iPAD2市场，“因为参与的竞争者太多。”Lothar称。   曾经，高端消费电子市场也是凌力尔特的重要收入来源。网络经济的泡沫破灭之后，公司的销售额于2002财年下降了近一半。后来的快速增长除了诸如工业和通信等所有标准市场的恢复外，当时快速成长的新兴高端消费电子市场比如手机、数码相机、MP3/MP4播放器为凌力尔特带来超过1/4的销售收入。“所有这些新兴的终端产品都需要纤巧型封装的复杂模拟器件，凌力尔特是首批能够提供此类新型模拟器件的半导体公司。”Lothar解释，“消费电子的推动作用持续到2005年，此后许多竞争对手纷纷涌入，导致市场对于价格的重视程度超过了性能。”于是，在2005年凌力尔特将其设计与销售资源从占销售收入近1/3的消费电子及手机市场转向工业、通讯、汽车和军事/航天市场。“我们认为这些市场与我们提供创新的理念更加吻合。”Lothar说道。经过几年的重新定位，凌力尔特重拾快速上升通道，目前消费类产品仅占该公司的6%。而工业、通信（基础设施）以及汽车这大三类占了其销售额的近3/4。绝不参与红海市场，绝不向价格妥协，这也是它毛利率一直高高在上的重要原因之一。   在放弃消费电子市场的竞争后，近几年凌力尔特在混合/纯电动汽车电池组监视产品（BMS）、能量收集芯片以及微型模块上的创新都为其带来新的竞争力。   第三，凌力尔特是唯一一家奉行“不停产”政策的模拟IC公司 ，这为他们带来巨大的成本效益。之所以能做到这点，是因为凌力尔特的产品往往有“标准”属性，出货量比带有“专用”属性的定制/部分定制类芯片大几个数量级，这样，因为平均单一品种的销售量大，将研发费、管理费等固定成本很好的分摊了。“凌力尔特研发出的第一颗器件——LT1001，已有27年了，至今仍可供货，凌力尔特也愿意继续为其提供协同设计、销售与推介。”Lothar说道，“因为我们所关注的终端市场是工业、通信基础设施和汽车，这些产品具有极为长久的生命周期，因此这种不停厂政策特别重要。”值得一提的是，这种政策的背后是凌力尔特自己产品的一种深度的自信。正如一个工程师在我的微博中表示：“LT1001，我读大学的时候做板子用过，高精度运放，简单好用，没想已生产27年了。”   第四，相比同类产品的高售价，也是其毛利率高的重要原因 。“我们不在器件价格上与别人竞争，我们始终宣传的是我们的解决方案的整体价值。”Lothar解释。高售价除了有凌力尔特产品的高性能、高可靠性作为铺垫外，凌力尔特对其产品的终生保证承诺和“拥有业界最短的订货至交货时间”承诺也是不可或缺的原因，这些因素综合起来，才可能让客户接受其相对高的售价。   凌力尔特承诺用户4周交货，这在模拟IC业界不能不说是一个奇迹，因为一般的模拟IC交货是8-12周。这种承诺，除了基于凌力尔特拥有自己的制造厂、封装厂与测试厂房外，它有一个称为“die bank”的仓库，里面有二至三个月的库存、达7000多种产品型号的器件裸片，所以才可以这样快速的为客户提供交付。“由于准备了品种齐全的、充足的裸片库，当用户需要不同的等级和封装时，我们就可以快速按客户的要求提供交付，免去了一般情况下需要8周的晶圆制造时间。”Lothar表示。当被问及他需不需要担心库存积压时，Lothar表示，“由于我们的器件永不停厂与永不过期，所以我们很少担心库存积压。”或许，这才是他们成功运作“die bank”的重要原因，因为Die bank的管理模式很多公司都有，但是凌力尔特能将之特点发挥到极至。    

对于从事电子业的同行都知道，电子技术分模拟和数字之分，而大多数人都喜欢数字电路而不太喜欢模拟技术，就其原因主要有两个方面，一是数字技术相对模拟技术发展的要更快一些，从应用上不断有新的东西出来，而且很容易实现很玄的功能，到目前为止基本还是复合摩尔定律的；另一方面，数字技术入手要快一些，几乎很多玩数字的都是在玩软件，一个产品设计完立即就可以在电脑上模拟，非常直观！所以我们发现很多公司都难得有工程师对于模拟技术研究比较深入的，特别是电源的部分，因为在产品验证阶段完全可以用电源发生器去完成，只有到了最后整合的时候才涉及到电源管理的问题，同时因为会的人不多，那么自然就会出现谁设计，谁负责，擦屁股的事情一堆，能沿用之前的设计就尽量沿用之间的设计，没人愿意去换性能更好或是价格更优的产品！其实有那么难，其实一点都不难，现在我们就尝试和大家一起探讨电源管理以及模拟器件的选型问题，供大家参考只用！ 其实对于任何电源管理，我们最重要关注的几个参数就是输入电压，输出电压，和输出电流这三个指标，具体还有其他关注的指标，见下文（有些图片贴不上去见谅）！ Important SPEC:  Vin : Input voltage range Vout : output voltage range  Iout : Output Current limit (Note1) Fsw : switch frequency (Note2) Tj : Junction Temperature Range(Note3) Package Important Performance: EFF : power efficiency(Note4) Iq : typical Quiescent Supply Current (Note5) Ioff : Shutdown Supply Current (Note6) Important function: Over-Voltage Protection (Note7) Softstart (Note8) Power OK (Note9) Thermal Protection (Note10) Note1 : output current limit Calculating D : Duty cycle D = (Vout+Vds) / (Vin+Vds) approximate = Vout / Vin Calculating maximum Iout : load current          Iout(max) = (Vin-Vout)*D / (L*Fsw) Calculating L : Inductor L = (Vin-Vout)*D / (I ripple*F*Iout) I ripple factor   = Io1A ,ripple factor=5%,Io20A ,ripple factor=20% Note2 : Switching frequency Fsw The IC PWM switching frequency (Hz) Note3 : Operating Junction Temperature Tj : -40 ℃ to +125 ℃ Tj(max)=P(max)*θj-a+Ta Tj(max) : junction to ambient thermal resistance θj-a : ℃ /W(package) P(max) : (Vin-Vout)/Io Ta : ambient temperature Note4 :   power efficiency EFF = (Vout * Iout) / (Vin * Iin) EFF is bad when Iout is approximate minimum and maximum   (Vout-Vin) is bigger - EFF is smaller   (see right figure) Note 5 :   Typical Quiescent Supply Current When IC is enable and Iout=0, the current flow thru this IC to GND. Note 6 : Shutdown Supply Current   When IC is disable, the current flow thru this IC to GND. Normally uA. Normally is ~uA, and Iq Ioff. Note 7 : Over-Voltage Protection   To control the maximum output voltage range, to prevent damage load device. Note 8 : Softstart After IC is enable, to control the output from 0 to Vout rising rate. Note 9 : Power OK Is an open drain signal for power system state indication. The POK signal will be a logic high   when the output voltage is within 90% - 120% of the programmed Vout. Note 10 : Thermal Overload Protection Thermal shutdown will disable operation once the   Junction temperature exceeds approximately 160 ℃ .

英特尔是 CPU 市场的领袖，高通是无线芯片市场的领袖。模拟 IC 市场有领袖吗？没有。因为模拟 IC 市场的过分分散特性、因为模拟 IC 一直处于配角的地位、还因为多年来大家将大笔的设备、厂房投资都砸向了数字 IC ，至今，模拟 IC 供应商非常分散，最大的德州仪器也仅占 14% 的份额，这相比数字 IC 供应商的高度集中不可同日而语。   然而，这种现象正在悄悄改变，特别是随着模拟 IC 在未来最重要的新能源、医疗、移动等市场将扮演越来越重要的角色，甚至会超过数字 IC 成为新能源等应用的重要引擎，模拟 IC 市场将会出现一位在技术、应用、工艺和产能上都处于领先地位的领导者，那么谁有希望成为模拟 IC 市场的领袖呢？   2009 年，当全球模拟半导体厂商都在压缩开支的时候，有一家公司却逆市投资了两座与模拟 IC 相关的巨大厂房、成立了两个与先进模拟技术相关的实验室，收购了一家模拟公司，并且每季度模拟 IC 销售额增长 20% 以上。在全球半导体 50 年来最不景气的一年，这家公司却在有意识将自己引向一条通往模拟 IC 领袖企业的路，这就是德州仪器。   新能源市场来临，模拟 IC 由配角变主角   在半导体产业 50 多年的发展历程中，是诸如 CPU 和 DSP 的数字 IC 加速了电子产业的创新和革命，也是这些数字器件在推动电子业的发展。而模拟 IC 一直是配角的地位。那么，未来这种状况会变吗？“肯定会的。” TI 高级副总裁兼模拟器件事业部负责人 Gregg Lowe 坚定地说道。随着 LED 照明、太阳能、新一代医疗电子设备等新兴市场的来临，模拟 IC 扮演的角色正在发生质的变化。   比如在太阳能市场，目前低下的转换效率成为制约太阳能商用的最大阻碍。而先进的模拟技术是提升太阳能效率的引擎。“比如利用 TI 的功率追踪技术，可以保证用户获得最多的能量。” Lowe 说道，“我们的很多客户都在努力地提高太阳能的转换效率，我相信目标不是提升 5% 也不是 10% ，而是要成倍提升效率。现在太阳能的成本很高，使用太阳能的唯一方法是降低成本，而提升效率是降低成本的重要方法。”显然，在新兴的太阳能市场，模拟 IC 已成为产业前进的引擎。   同样，在 LED 照明市场，模拟 IC 也扮演着越来越重要的角色。能源转换效率，特别是 LED 灯的能源效率一直是业界在努力的方向。此外，成本也是制约 LED 照明商业前景的重要因素，而好的电源方案可以降低整个系统的成本。 Gregg Lowe 举例：“比如我们会设计出新一代的 LED 驱动器，对 LED 灯的质量要求降低，从而可以降低系统成本。”他接着表示。“这只是一个例子，还有很多其他不同方案来降低 LED 成本和提升效率。我相信 2010 年这个市场出货量会有一个大的飞跃。”   新能源已成为各国政府的重要战略，新能源也成为 TI 的一个重要战略。 2009 年， TI 分别成立了一个太阳能实验室与一个 LED 实验室，布局未来模拟技术的至高点，力争成为未来模拟 IC 技术的领导者。   除了新能源外，模拟 IC 在新一代医疗电子领域也将扮演主角。 Gregg Lowe 举例道：“比如 CT 或超声波扫描仪，您试图用它来发现早期癌症。您要发现的癌症信号越小，则检测到的信号也变得越小。但是噪声保持原来的大小不变。因此，在信噪比方面，需要非常精确的放大器，产生的信号进入放大器，放大器将其发送到数据转换器，然后进入到 DSP 中。如果这个放大器不是一个高性能的放大器，不能区分信号和噪声，那么不管 DSP 如何好，就是世界上速度最快的 DSP ，但是如果放大器不能胜任这项工作的话，都会失败。所以，在一些医疗设备中，一个系统最重要的部分在模拟 IC 。”   Gregg Lowe 指出，未来终端设备的准确性、精度和性能将越来越依赖于模拟芯片的性能。随着数字处理器变得越来越复杂，速度越来越快，其周围的模拟器件也需要变得更加复杂和高性能。最后，处理器越复杂，其电源管理也就越复杂。因此，电源管理芯片正变得越来越复杂，因为处理器要求不同的电压和不同的时序。这些在 TI 新成立的基础技术实验室 Kilby labs 中都是研究的目标。   模拟 IC 不适合走 Fabless 之路   除了英特尔外，几乎所有的数字 IC 公司都开始采用外包生产的代工模式，然而模拟 IC 却不会走这条路，因为晶园代工厂适合大规模的经济生产，而模拟 IC 并不适合数字 IC 的大规模生产形式。很多时候是多品种小批量的。目前主流的模拟 IC 公司都拥有自己的专利工艺与生产线。   “我认为就目前而言，模拟器件代工厂要变得非常强大还比较困难。大多数代工企业都想拥有大规模的生产线，而模拟 IC 品种繁多，不适合代工厂的特点，这是原因之一。第二个原因是，一般而言，设计技术取决于工艺。所以， TI 90% 的模拟 IC 由自己生产。” Gregg Lowe 表示。   正因为如此， 2009 年 TI 做出一个重大的决定， 2010 年将诞生一个全球巨无霸的模拟 IC 工厂。 TI 将原计划用于生产无线芯片的达拉斯 Richardson 300 mm 晶圆工厂改为全球首个 300mm 的模拟 IC 工厂。 2010 年四季度投产，将带来 20 亿颗 / 年的巨大产能，这一模拟巨无霸工厂的投产，为 TI 迈上模拟 IC 领袖的地位铺下了基石。况且，最重要的是， TI 做了一笔很花算的投资，因为它是从奇梦达公司（ Qimonda ）购买的设备，而奇梦达破产了。结果是，价值 10 亿美元的设备， TI 只用了不到 1/5 的价格便买到了。这将大大提升 TI 模拟 IC 的成本优势。“并且， 300mm 晶圆厂与 200mm 晶圆厂相比，有两个重要优势：一是设备更精确，也就是良率更高；二是每个圆片上可以生产的芯片更多，（ 150X150 ） / （ 100X100 ） =2.25 ，也就是单位面积晶圆上可多生产 1.25 倍的芯片。” Gregg Lowe 解释。   除了投资 300mm 模拟晶圆厂， TI 还在 2009 年启用新的组装测试工厂（位于菲律宾）。“它是世界上最大的模拟 IC 组装测试工厂。” Gregg Lowe 称。此外，为解决以前的模拟 IC 测试瓶颈， TI 还对测试平台进行扩容，采购了 400 台新型测试设备，并于 09 年安装完毕， TI 总共计划投资 8 亿美元来扩容。从模拟公司的角度来看， TI 是在 2009 年唯一一家宣布建立新的晶圆厂和新的组装测试工厂的公司。   模拟 IC 不符合 2/8 原则，覆盖中小客户是成败关键   与数字 IC 高度集中完全不同的是，模拟 IC 客户高度分散。“在数字 IC 市场， TI 的前两大无线客户就带来了全部收入的 80% ，但是在模拟 IC 市场， TI 的前 30 位客户才占模拟收入的 50% ，排名第 31 的客户，仅占到我们收入的 0.2% 。所以，模拟收入的 50% 收入都来自非常小的客户。” Gregg Lowe 说道。   “然而，并不是所有模拟 IC 公司都有能力覆盖众多的小客户。”他指出“这需要公司有广泛的模拟产品线和数字产品线来支持。”他解释道，一般的模拟 IC 公司仅专注于模拟 IC 市场的某 1-2 个领域，而 TI 在全部模拟 IC 领域都是领先供应商。他举例分析道：比如一个很小的客户，采购额仅为 10 万美元，模拟 IC 占 50% ，也就是 5 万美元，而电源 IC 又占模拟 IC 的 5-10% ，也就是最多 5000 美元。如果某个专注于电源 IC 的公司做得非常好，就是全部拿下这个公司的电源采购额，也仅为 5000 美元。所以，这个电源 IC 厂商几乎不可能通过向这个小客户销售这类产品挣到钱。但 TI 不一样，因为我们有所有的模拟 IC 和数字 IC ，所以我们可以从这个小客户身上获得 9 万美金的销售额。“这就是为什么我们有能力覆盖广大的小客户，而其它模拟 IC 公司很难。”他称。“所以，占 50% 销售额的小客户非常重要， TI 非常重视小客户。 TI 拥有业界最大规模的销售队伍，我们每周要做 25,000 个拜访。”   覆盖小客户，才能赢得大市场。“因此，我们认为未来模拟 IC 产业仍有整合的机会， TI 在模拟 IC 市场的份额会不断变大，可能会一年增长 1 个百分比，从 14% 到 15% ，以此类推。” Gregg Lowe 坦承地表示。   TI 最后的目标是多少？多少份额才会成为模拟 IC 界的领袖？我们不知道，但是，我们知道的是， TI 的模拟业务占公司的比例在逐渐加强，超过 50% 的比例指日可待。 TI 正在模拟技术、工艺、产能以及客户覆盖上进行一场从没有过的革命。   孙昌旭