從模擬芯片到信號(hào)鏈芯片，芯?？萍荚趧?chuàng)新中不斷發(fā)展

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/程文智）模擬芯片表征的是電壓、電流、功率、功耗等比較固定的電路參數(shù)，因此，它是連接真實(shí)世界與數(shù)字世界的橋梁。設(shè)計(jì)一款模擬芯片，就像打磨一件藝術(shù)品，設(shè)計(jì)師需要有豐富的經(jīng)驗(yàn)、可意會(huì)不可言傳的know-how，以及與工藝工程師緊密的溝通配合。而高速/高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ADC）是被比喻成模擬芯片中的“皇冠”。

為了這頂“皇冠”，也為了填補(bǔ)國內(nèi)市場(chǎng)空白，2003年成立的芯海科技潛心4年，終在2007年推出了國內(nèi)第一款24位高精度ADC芯片CS1242，該ADC芯片的有效位數(shù)為21位，性能指標(biāo)達(dá)到了TI公司的ADS1240同等水平。這顆芯片還獲得了信息產(chǎn)業(yè)部軟件與集成電路促進(jìn)中心（CSIP）頒發(fā)的2007年度“中國芯”最具潛質(zhì)獎(jiǎng)。

當(dāng)時(shí)TI的ADS1240零售價(jià)非常高，而芯海的這款新芯片可以幫助客戶將成本降到其1/3甚至更低，在進(jìn)入國內(nèi)衡器領(lǐng)域后，芯海迅速得到了客戶的認(rèn)可，市場(chǎng)份額越來越大。而國外公司則逐步退出了該市場(chǎng)。

從模擬芯片到信號(hào)鏈芯片

CS1242是芯海科技一款成功的“爆款”產(chǎn)品，隨后CS1180、CS1160系列衡器“中國芯”的連續(xù)推出，國內(nèi)衡器產(chǎn)業(yè)的格局開始悄然發(fā)生變化。原先在衡器領(lǐng)域占統(tǒng)治地位的國外公司，被迫將各自的ADC芯片價(jià)格調(diào)低，以迎擊“中國芯”的挑戰(zhàn)。而原本依靠雙積分和三積分作為生產(chǎn)技術(shù)的廠家，也逐漸開始放棄生產(chǎn)過程復(fù)雜、精度低、可靠性及溫度特性差的分立器件結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，采用CS1180、CS1160作為新方案的首選。

圖1：控制系統(tǒng)的信號(hào)鏈傳輸框架圖。（圖片來源：芯?？萍颊泄蓵?/p>

在服務(wù)客戶的時(shí)候，芯海科技也在傾聽客戶的反饋，為了降低生產(chǎn)廠家的開發(fā)成本，讓更多的衡器廠商用上“中國芯”，他們開始給客戶提供基于CS1242、CS1180、CS1160的全套解決方案。

由于單獨(dú)的ADC是沒辦法做成解決方案的，需要跟MCU廠商合作，而在2007年時(shí)，國內(nèi)可選的MCU廠商并不多；再加上當(dāng)時(shí)通用的8位MCU通常都在一萬門邏輯以上，功耗普遍較高。

為了解決這個(gè)問題，芯海科技開始了自研MCU之路，由于衡器中用的MCU不需要太復(fù)雜的運(yùn)算，對(duì)MCU的性能要求并沒有那么高，對(duì)功耗和價(jià)格更加敏感，因此，針對(duì)這些特殊的要求，芯海科技推出了只有1800門的自有架構(gòu)8位MCU產(chǎn)品，并與其ADC產(chǎn)品整合在一起做成整體解決方案提供給客戶。

圖2：芯海科技的生態(tài)應(yīng)用。

隨后，芯?？萍几墙Y(jié)合其在模擬芯片領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，整合ADC、運(yùn)算放大器、傳感器等外圍器件，打造了信號(hào)鏈MCU產(chǎn)品，給客戶提供一站式解決方案，不但提升了產(chǎn)品的附加值，也提高了公司品牌。比如在今年初疫情期間，芯?？萍嫉念~溫槍項(xiàng)目就是這種完整的“芯片+算法+應(yīng)用方案”的一個(gè)典型案例。

信號(hào)鏈芯片的全場(chǎng)景應(yīng)用

經(jīng)過17年的發(fā)展，芯海科技從ADC模擬芯片入手，發(fā)展成了一家集感知、計(jì)算、控制于一體的全信號(hào)鏈芯片設(shè)計(jì)企業(yè)，可提供高精度ADC、高性能MCU、測(cè)量算法，以及物聯(lián)網(wǎng)一站式解決方案。產(chǎn)品及方案廣泛應(yīng)用于智慧健康、壓力觸控、智慧家居感知、工業(yè)測(cè)量等領(lǐng)域。

根據(jù)規(guī)劃，芯?？萍紝?huì)圍繞智能手機(jī)打造1+3+N場(chǎng)景應(yīng)用。

其中1指的是圍繞智能手機(jī)的產(chǎn)品應(yīng)用，包括人機(jī)交互芯片和快充芯片。比如壓感方案和快充方案，其壓感方案已經(jīng)在vivo、小米、魅族、努比亞等客戶中實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。在小米MIX Alpha、vivo Apex等前沿的概念機(jī)中得到應(yīng)用；快充方案則已被小米、貝爾金、百思買、聯(lián)想、努比亞、綠聯(lián)等配件廠商采用。

3指的是TWS耳機(jī)、智能可穿戴和體脂秤應(yīng)用。TWS耳機(jī)中，芯?？萍伎梢蕴峁㏒oC芯片、測(cè)量算法，以及整體解決方案，未來TWS耳機(jī)中不僅會(huì)有體驗(yàn)更好的交互方式出現(xiàn)，還會(huì)加入一些生理參數(shù)的測(cè)量。智能可穿戴應(yīng)用，芯海科技可以提供AFE芯片、Sensor Hub，以及測(cè)量算法，基于芯?？萍嫉母呔華FE的測(cè)量方案，可測(cè)量包括人體成分、呼吸、心排、HRV（心率變異性）、溫度等諸多身體參數(shù)。在體脂秤應(yīng)用中，他們可以提供的產(chǎn)品和服務(wù)更加豐富，比如AFE/SoC芯片、BLE/WiFi、測(cè)量算法、APP、云平臺(tái)，以及完整的解決方案。

N指的是物聯(lián)網(wǎng)智能硬件應(yīng)用，主要是基于其ADC芯片、MCU和SoC芯片的解決方案，包括智能照明、電動(dòng)牙刷、電動(dòng)自行車、電子煙、工業(yè)測(cè)量、數(shù)字電源等等應(yīng)用。

信號(hào)鏈MCU的特性

所有的這些應(yīng)用，離不開信號(hào)鏈MCU的支持，目前芯?？萍嫉男盘?hào)鏈MCU產(chǎn)品中有超值的8位OTP MCU和8位Flash MCU，以及高可靠性的32位Cortex-M MCU三個(gè)系列產(chǎn)品。其中8位MCU是芯?？萍嫉淖灾髦R(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品。

此外，芯海科技還推出了鋰電池管理、快充協(xié)議、工業(yè)測(cè)量、智能家居等領(lǐng)域的專有芯片。

圖3：芯?？萍糓CU產(chǎn)品系列。

比如，其32位的CS32F031系列MCU，具有高精度、高可靠性、和豐富的外設(shè)資源，其ADC比國內(nèi)同行高1.5~2bit，絕對(duì)誤差在3.3LSB左右，且內(nèi)置了60ppm低溫漂基準(zhǔn)電壓。在可靠性方面，符合IEC60730對(duì)IC及SDK的要求，可適應(yīng)105℃環(huán)境溫度和125℃的結(jié)溫。非常適合儀器儀表、車載導(dǎo)航、智能家居、電機(jī)控制、電池包管理等市場(chǎng)應(yīng)用。

CS32G020 Type-C接口型MCU則是國內(nèi)首顆通過USB-IF PD3.0雙向認(rèn)證的產(chǎn)品，并且支持PD3.0、PPS、QC4+、FCP、SCP、AFC、PE3.0等多種快充協(xié)議；具有非常豐富的資源，已廣泛應(yīng)用于各類電源、音頻、視頻設(shè)備中。

TWS耳機(jī)是這幾年非常熱門的應(yīng)用，目前，除了品牌耳機(jī)廠商和白牌TWS耳機(jī)廠商，主流手機(jī)廠商也都紛紛推出了其TWS耳機(jī)。MCU是TWS耳機(jī)不可或缺的一個(gè)器件，雖然在高端TWS耳機(jī)上已經(jīng)用上了32位MCU，但目前主流的還是8位MCU。芯海的8位MCU因?yàn)樵谛袠I(yè)內(nèi)具有較高精度的ADC 測(cè)量技術(shù)，非常適合鋰電充放電管理，因此，在TWS和電子煙等市場(chǎng)有不錯(cuò)的市場(chǎng)占有率。

由于8位MCU是芯海自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)RISC核，芯海自建了8位MCU的開發(fā)生態(tài)，可以提供完整的集成的開發(fā)環(huán)境CSU-IDE5.4.0、標(biāo)準(zhǔn)C編譯器、Demo Code、開發(fā)板、ICD在線調(diào)試工具和燒錄器。

結(jié)語

其實(shí)不論是ADC還是MCU，目前在中國市場(chǎng)主要還是被國外公司占去了大部分的市場(chǎng)份額。但在目前的國際環(huán)境下，國內(nèi)企業(yè)越來越多地受到重視，以前不怎么使用國產(chǎn)芯片的企業(yè)在逐漸導(dǎo)入國產(chǎn)芯片和解決方案。可以說，像芯?？萍歼@類的企業(yè)，在國內(nèi)市場(chǎng)具有巨大的成長空間。

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