中心議題：
- 本土IC企業(yè)如何挑戰高門(mén)檻市場(chǎng)
“健康”、“環(huán)保”是近年全球媒體報道中最熱門(mén)的關(guān)鍵詞之一，而這些熱點(diǎn)概念背后是巨大的產(chǎn)業(yè)商機，具體到電子行業(yè)而言包括家用及便攜醫療電子設備、低功耗節能技術(shù)，如智能電表等等。在首屆深圳集成電路創(chuàng )新應用展上發(fā)表的“珠三角電子產(chǎn)業(yè)最新現狀及國產(chǎn)IC機會(huì )”的報告中，智能電表和便攜醫療也分別成為了五大潛力應用之一。該報告透露，僅便攜式醫療設備深圳就有上百家相關(guān)制造商，智能電表在深圳也匯聚了科陸電子、開(kāi)發(fā)科技、思達儀表、龍電和浩寧達等國內業(yè)界知名廠(chǎng)商。
然而，一邊廂研討會(huì )討論的全球熱點(diǎn)，而另一邊廂是本土IC參展商的“冷眼”——在本屆展會(huì )上幾乎難以見(jiàn)到本土集成電路設計企業(yè)相關(guān)的產(chǎn)品方案展示，僅深圳芯?？萍颊古_展出了單相防竊電數字電表和便攜醫療方案，以及上海貝嶺展臺提供了數字電表相關(guān)解決方案。何以現實(shí)可見(jiàn)的熱點(diǎn)卻成了剃頭匠的挑子一頭熱呢？“相對于展場(chǎng)中可見(jiàn)的大量電源、LED驅動(dòng)、便攜娛樂(lè )產(chǎn)品方案而言，醫療電子具有很高的技術(shù)和市場(chǎng)門(mén)檻。”某參展商副總經(jīng)理道出了其中原委，而數字電表同樣具有類(lèi)似的技術(shù)和市場(chǎng)門(mén)檻。
智能電表產(chǎn)品的核心芯片是計量芯片，其關(guān)鍵技術(shù)是對互感器采集的電壓、電流信號進(jìn)行模數轉換。類(lèi)似地，對于眾多醫療電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，大部分的工作機理都是利用對傳感器采集的病人生理信號進(jìn)行數字轉換，并通過(guò)后端的微處理器做出基本診斷，其中信號采集的模數轉換器也是其中的關(guān)鍵器件，其性能決定了最終產(chǎn)品的整體性能。
圖1：基于芯海CS7780芯片的單相防竊電電表典型應用。
“目前，具有高精度ADC設計技術(shù)的國內企業(yè)寥寥，ADC的精度、功耗、抗干擾性、一致性與穩定性都是非常具有挑戰性的關(guān)鍵技術(shù)，這導致了本土集成電路企業(yè)鮮有問(wèn)津這些產(chǎn)品領(lǐng)域的。”芯?？萍荚O計部總監劉小靈表示。具體而言，在高精度ADC設計中主要存在以下挑戰：量化噪聲及模擬部分各種器件的熱噪聲、1/f噪聲，甚至數字電路隨時(shí)鐘節拍運行時(shí)產(chǎn)生的襯底噪聲和電源噪聲，這些噪聲源都嚴重地影響高精度調制器的性能；高精度的ADC的高性能DSP濾波器模塊也起著(zhù)至關(guān)重要的作用，既要保證足夠高的信噪比，又要考慮系統對信號的延遲；由于高精度ADC所探測的信號非常微弱，必須要通過(guò)前置放大器對信號進(jìn)行放大來(lái)提高信噪比，而前置放大器在放大信號的同時(shí)自身也會(huì )產(chǎn)生噪聲，并且會(huì )限制系統的共模輸入范圍，增加系統成本及功耗。
圖2：基于CSU12xx和CUS10xx系列SoC的電子血壓計。
熟悉模擬電路設計的工程師都非常清楚，解決這些技術(shù)挑戰通常依賴(lài)于工程師的設計經(jīng)驗。 “芯海ADC相關(guān)產(chǎn)品的核心設計團隊均具有超過(guò)十年的模擬產(chǎn)品設計經(jīng)驗，這幫助我們克服了技術(shù)上的挑戰。”劉小靈指出。據悉，該公司在上述關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)過(guò)程中共申請了“低溫度系數帶隙基準源”、“信號采樣保持電路”、“一種電壓調整裝置”、“門(mén)控時(shí)鐘產(chǎn)生電路”等多項專(zhuān)門(mén)針對高精度ADC的專(zhuān)利。“例如，為改進(jìn)高精度Σ-Δ調制器的性能，我們在模擬部分設計充分考慮了這些噪聲的調制和成型，創(chuàng )新性地使用了四階隨機斬波Σ-Δ調制器，利用調制器后面的降采樣濾波器，我們可以將高頻部分（基帶以外）的量化噪聲濾除，這樣我們就得到了信噪聲比極高的量化信號。” 劉小靈進(jìn)一步詳細闡述。
目前，該公司的高性能ADC技術(shù)已經(jīng)獲得國內超過(guò)千家整機廠(chǎng)商的采用，廣泛應用于工業(yè)過(guò)程控制、衡器、便攜式醫療設備等領(lǐng)域。據劉小靈透露，該公司將分別在今明年針對國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)推出完全符合國內標準的電力計量芯片CSE7780和CS77xx系列，目前CSE7780系列已經(jīng)進(jìn)入流片階段并已完成完整方案原型設計。明年該公司還將繼續推出專(zhuān)門(mén)針對血壓計市場(chǎng)的專(zhuān)用芯片和完整方案。芯?？萍荚诠I(yè)應用領(lǐng)域已經(jīng)成功推出多個(gè)系列的集成高性能ADC技術(shù)的SoC方案，為什么沒(méi)有針對電力計量應用推出SoC方案呢？“目前國內數字電表基本上都沒(méi)有采用SoC方案，主要是主管機構對可靠性方面的考慮。”劉小靈指出，“在市場(chǎng)出現對SoC方案一定接受度條件下，我們完全有能力即時(shí)推出相關(guān)方案。”
作為電力計量和醫療應用而言，技術(shù)的門(mén)檻只是其一，而市場(chǎng)的門(mén)檻某些時(shí)候可能更高，事實(shí)上，集成電路設計企業(yè)中不乏具有較好技術(shù)而鎩羽而歸的案例。“除了具有完全的自主知識產(chǎn)權，我們在電表領(lǐng)域、衡器領(lǐng)域耕耘多年，有豐富的客戶(hù)基礎與行業(yè)推廣經(jīng)驗，”芯?？萍间N(xiāo)售總監桑仁東指出，“我們將積極推行代理商的發(fā)展路線(xiàn)，與本土有實(shí)力的整機企業(yè) 和IDH緊密合作，給客戶(hù)提供更具綜合競爭優(yōu)勢的“Turn Key ”方案，體現本土領(lǐng)先IC設計公司的優(yōu)勢。”對于如何克服市場(chǎng)門(mén)檻，芯?？萍妓坪跻呀?jīng)成竹在胸。
權威數據顯示，2012年至2015年僅國內新安裝智能電表數就將達到8,000萬(wàn)個(gè)，而2009年中國醫療電子市場(chǎng)已經(jīng)超過(guò)200億元的規模。如此龐大的市場(chǎng)規模背后，相關(guān)產(chǎn)品中卻鮮見(jiàn)本土集成電路的蹤影。近年來(lái)，本土集成電路設計企業(yè)已經(jīng)成功實(shí)現在諸多領(lǐng)域為中國制造烙下中國創(chuàng )造的印跡，相信隨著(zhù)像芯?？萍歼@樣的本土企業(yè)在克服技術(shù)和市場(chǎng)的門(mén)檻后，會(huì )續寫(xiě)同樣的精彩。
