數位類比一家親:從聯發科、立錡合併效益理解兩種 IC 的差異

作者 | 發布日期 2015 年 09 月 08 日 16:00 | 分類 晶片 , 精選 , 零組件 follow us in feedly
flickr Dmitry Grigoriev

全球手機晶片大廠聯發科、國內類比 IC 龍頭大廠立錡科技共同宣布聯發科將收購立錡科技,並預計於 2016 年完成 100% 持股,一家是台灣最大的數位 IC 設計公司,一家是台灣最大的類比 IC 設計公司,這樣的合併案透露了 IC 設計公司什麼重要的訊息?



IC 設計產業的整併是趨勢

IC 設計產業是高「IQ 值」與「CP 值」的產業,它依靠的是腦力與創意所以高 IQ 值,又因為早期毛利極高所以高 CP 值,再加上台灣優秀的人才,造就其成為台灣半導體產業極為重要的一環,特別是晶圓代工產業興起,幾位工程師突發其想就可以組成一家小型 IC 設計公司,設計各種特別的數位與類比 IC,再將畫好的設計圖交由台積電或聯電這種晶圓代工廠製作,使得小型 IC 設計公司能夠慢慢成長為聯發科、立錡這樣的大型 IC 設計公司。

問題是,半導體產業目前已經處於成熟期,全球各大廠商都進入了艱困的殺價競爭,毛利愈來愈低,生存愈來愈困難,再加上近年來中國「紅色供應鏈」興起,原本依賴購買台灣的 IC 製作各種電子產品,改為在中國當地成立 IC 設計公司自行設計,並扶植當地的晶圓代工廠生產,對台灣的 IC 設計公司產生極大的威脅;此外,半導體製程的演進,使得光罩的製作費用愈來愈高,開一套光罩動輒數百甚至上千萬元,小型的 IC 設計公司無力負擔,因此全球 IC 設計產業的整併是未來的趨勢,台灣自然也不可避免。

聯發科是台灣最大的數位 IC 設計公司,立錡是台灣最大的類比 IC 設計公司,這樣的合併案可以完全發揮互補的效果,未來可以提供客戶「One stop shop」的服務,兩家公司完成整合後的產品,將涵蓋電子產品裡幾乎所有積體電路(IC),客戶只需要接觸一家公司就可以買到大部份的產品。

在研發端可以互相配合設計(Design)與除錯(Debug),以提高產品的穩定度與相容性;在業務端也可以依照客戶的需求檢視整個印刷電路板(PCB)上的每一顆積體電路(IC),並且提供完整的產品線給客戶選擇,而不像以前兩家公司分別只能提供一部分產品,這樣才能在半導體高度競爭的市場環境中生存。

至於聯發科與立錡分別擅長的數位、類比晶片有什麼差異呢?下面分別介紹這兩種不同的積體電路(IC)的差異:

 

類比積體電路(Analog IC)

大自然裡一切的訊號,包括我們聽到的聲音、看到的影像,都屬於類比訊號,例如:老師使用麥克風在上課,麥克風是一種聲音的接收器,可以將聲音的大小轉換成電壓的大小,得到的是一個連續的電壓變化,這種「連續的訊號」稱為類比訊號,如圖一(a)所示,而用來處理類比訊號的積體電路稱為「類比積體電路(Analog IC)」。人類講話的聲音當然是連續的,因為我們的聲音可能是漸漸變大或漸漸變小,隨著聲音的大小,麥克風的電壓也會漸漸變大或漸漸變小。

類比 IC 目前大部分是以「矽晶圓」製造,而且大多不使用先進製程,主要是用來處理電壓連續的類比訊號放大、混合、調變工作,例如:放大器(Amplifier)、濾波器(Filter)、混頻器(Mixer)、調變解調器(Modulator)以及電源管理(Power management)等,台灣主要的類比積體電路設計公司包括:立錡科技(Richtek)、類比科技(AAtech)等公司。

知識力

數位積體電路(Digital IC)

經由我們加工以後可以將連續的類比訊號變成 0 與 1 兩種不連續的訊號,例如:電腦在運算的時候只有低電壓(0V 代表二進位的數字 0)與高電壓(1V 代表二進位的數字 1),訊號可以由0(0V)直接跳到 1(1V),也可以由 1(1V)直接跳到 0(0V),得到的是一個不連續的電壓變化,這種「不連續的訊號」稱為數位訊號,如圖一(b)所示,而用來處理數位訊號的積體電路稱為「數位積體電路(Digital IC)」。

數位 IC 目前都是以「矽晶圓」製造,而且大多會使用先進製程,主要是用來處理 0 與 1 的加減乘除運算與儲存工作,其中處理器包括:中央處理器(CPU)、數位訊號處理器(DSP)、微處理器(MPU)、微控制器(MCU)等;記憶體包括:靜態隨機存取記憶體(SRAM)、動態隨機存取記憶體(DRAM)等;以及其他處理數位訊號的包括:標準邏輯積體電路(Standard logic IC)、特定應用積體電路(ASIC)等,台灣主要的數位積體電路設計公司包括:聯發科技(MTK)、聯詠科技(Novatek)、瑞昱半導體(Realtek)等公司。

 

混合模式積體電路(Mixed mode IC)

同時可以處理類比訊號與數位訊號的積體電路稱為「混合訊號積體電路(Mixed signal IC)」或「混合模式積體電路(Mixed mode IC)」,所謂的「混合」其實就是指具有類比與數位兩種訊號模式混合起來,常見的有下列兩大類:

  1. 類比數位轉換器(ADC:Analog to Digital Converter):將類比訊號(Analog)轉換成數位訊號(Digital)的積體電路(IC),又稱為「A/D」。
  2. 數位類比轉換器(DAC:Digital to Analog Converter):將數位訊號(Digital)轉換成類比訊號(Analog)的積體電路(IC),又稱為「D/A」。

由於混合模式積體電路都必須處理類比訊號,一般不會使用先進製程,因此

我們一般將它歸類到類比 IC 一起討論。

 

系統方塊圖(System block diagram)

所有的電子產品都是由功能不同的數位 IC、類比 IC 以及混合模式 IC 組成,如圖二所示,包括處理器(Processor)做為電子產品的大腦,記憶體(Memory)做為儲存資料的地方,訊號輸入端會有類比數位轉換器(ADC)與放大器(Amp:Amplifier),訊號輸出端會有數位類比轉換器(DAC)與放大器(Amp),此外還有介面與匯流排(Interface & Bus)、時脈與計時器(Clock & Timer)、隔離器(Isolator)、電源管理(Power management)等,這些元件同時固定在「印刷電路板(Printed Circuit Board,PCB)」上。

知識力

由於所有的電子產品都必須使用數位與類比 IC,因此這兩大類的積體電路是整個電子中、下游產業所必需,但是兩種積體電路的特性不同,造成台灣大部分 IC 設計公司通常都只做其中一種,例如:聯發科的專長在數位,因此主要產品為手機應用與基頻處理器、數位電視與藍光 DVD 解碼處理器、藍牙(Bluetooth)與無線區域網路(Wi-Fi)基頻處理器等;而立錡科技主要產品為放大器、驅動器、電源管理、電池管理、電源監控等,可說是各有所長。

(首圖來源:Flickr/Dmitry Grigoriev CC BY 2.0)

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