在中國(guó)本土近500家集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)中，您可以找到幾乎所有類(lèi)別的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)，但以ADC技術(shù)為核心的企業(yè)并不多見(jiàn)，而真正成功的企業(yè)更是鳳毛麟角，因?yàn)檫@是一個(gè)高度集中的市場(chǎng)，ADI一家企業(yè)就占據(jù)超過(guò)47%的市場(chǎng)份額。而深圳芯海科技（Chipsea）通過(guò)八年的執(zhí)著努力，以具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的ADC技術(shù)為基礎(chǔ)，以衡器市場(chǎng)為突破，一路走來(lái)成功實(shí)現(xiàn)主打產(chǎn)品在高精度電子秤、工業(yè)過(guò)程控制、醫(yī)療器械、儀器儀表等需要精密測(cè)量的場(chǎng)合中的廣泛應(yīng)用。而基于高精度ADC技術(shù)的電力計(jì)量芯片技術(shù)的成功應(yīng)用，特別是符合國(guó)網(wǎng)新標(biāo)準(zhǔn)的智能單相電能計(jì)量表ADC芯片CSE7780的推出已經(jīng)為企業(yè)所批量采用，開(kāi)辟了一片新天地，實(shí)現(xiàn)在A(yíng)DC技術(shù)上的成功“穿越”。
鎖定衡器制造，“Chipsea Inside”
作為制造大國(guó)，中國(guó)企業(yè)在全球衡器制造領(lǐng)域一樣具有舉足輕重的地位。海關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2010年中國(guó)共出口衡器達(dá)8.5億美元，出口到197個(gè)國(guó)家和地區(qū)，除去全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)爆發(fā)的2009年以外，連續(xù)十幾年以超過(guò)兩位數(shù)的速度增長(zhǎng)。然而，與很多其他行業(yè)一樣，中國(guó)衡器行業(yè)從一開(kāi)始就沒(méi)有擺脫處于產(chǎn)業(yè)鏈低端的命運(yùn)，ADC、MCU等關(guān)鍵器件幾乎被ADI、TI、Maxim等巨頭所壟斷。國(guó)外半導(dǎo)體企業(yè)近乎壟斷的地位決定了中國(guó)衡器整機(jī)企業(yè)有限的議價(jià)能力，過(guò)高的BOM成本讓中國(guó)企業(yè)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)上處于不利地位，數(shù)年前電子衡器業(yè)還依賴(lài)于70多元一顆的進(jìn)口高端IC到雙積分、三積分電路。
深圳芯海科技發(fā)現(xiàn)了衡器這塊為眾多具備實(shí)力的本土集成電路企業(yè)所忽視的市場(chǎng)，以其具有獨(dú)特專(zhuān)利技術(shù)的高精度Σ-Δ ADC技術(shù)作為基礎(chǔ)，傾力于開(kāi)發(fā)適合衡器應(yīng)用的系列ADC產(chǎn)品。目前芯海科技已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的衡器計(jì)量解決方案提供商，有上千家制造企業(yè)選擇了芯海科技的產(chǎn)品及解決方案。而在相同甚至更高的性能條件下更低的成本和及時(shí)、便利的技術(shù)支持使衡器制造企業(yè)大大降低了產(chǎn)品整機(jī)成本，提高了國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。中國(guó)衡器行業(yè)近年來(lái)持續(xù)快速的發(fā)展見(jiàn)證了芯海科技在衡器行業(yè)一步一個(gè)腳印的堅(jiān)持與進(jìn)步。
電子秤如今的趨勢(shì)是朝著更高精度和更低成本的方向發(fā)展，因而對(duì)高性能模擬信號(hào)處理電路有更高的要求。高精度ADC設(shè)計(jì)技術(shù)具有極大的挑戰(zhàn)性，ADC的精度、功耗、抗干擾性、一致性與穩(wěn)定性都是非常具有挑戰(zhàn)性的關(guān)鍵技術(shù)，這導(dǎo)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。具體而言，在高精度ADC設(shè)計(jì)中主要存在以下挑戰(zhàn)：量化噪聲及模擬部分各種器件的熱噪聲、1/f噪聲等嚴(yán)重地影響高精度調(diào)制器的性能；高精度ADC的高性能DSP濾波器模塊也起著至關(guān)重要的作用，而其設(shè)計(jì)難度很高；由于高精度ADC必須要通過(guò)前置放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大來(lái)提高信噪比，而前置放大器在放大信號(hào)的同時(shí)自身也會(huì)產(chǎn)生噪聲，并且會(huì)限制系統(tǒng)的共模輸入范圍，增加系統(tǒng)成本及功耗……
芯海科技在上述關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)過(guò)程中，共申請(qǐng)了低溫度系數(shù)帶隙基準(zhǔn)源、信號(hào)采樣保持電路、一種電壓調(diào)整裝置、門(mén)控時(shí)鐘產(chǎn)生電路等多項(xiàng)專(zhuān)門(mén)針對(duì)高精度ADC的專(zhuān)利，并于2007年率先在國(guó)內(nèi)推出的24位高精度ADC芯片CS1242，一舉填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)中高端電子衡器芯片領(lǐng)域的空白，解決了中國(guó)衡器制造商對(duì)高精度ADC芯片的需求。利用該公司系列計(jì)量芯片設(shè)計(jì)的口袋秤分度可高達(dá)三萬(wàn)分之一，完全能滿(mǎn)足幾乎所有常用衡器產(chǎn)品的精度要求。在CS1242之后，芯海科技相繼推出了CS1180以及更低成本的CS1150、CS1168，還有更高精度和更高性能的CS1232，進(jìn)一步鞏固了該公司作為大陸領(lǐng)先ADC技術(shù)提供商的主導(dǎo)地位。
圖1：芯海科技擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高精度ADC產(chǎn)品。
芯海科技更將ADC技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展應(yīng)用，以高增益高精度型ADC為核心，將MCU作為ADC的后續(xù)處理單元，推出了專(zhuān)門(mén)用于高精度數(shù)據(jù)采集的SoC器件，系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合指標(biāo)明顯優(yōu)于用其他器件構(gòu)成的同類(lèi)系統(tǒng)。其中CSU1221是一款國(guó)內(nèi)首創(chuàng)應(yīng)用于商用秤的SoC芯片，芯片采用8位CMOS單芯片MCU，內(nèi)置4K×16位一次性可編程(OTP)ROM，帶有2通道24位全差分輸入或4通道24位單端輸入的Σ-Δ ADC。CSU1221填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)帶高精度ADC的SoC芯片這一領(lǐng)域的空白，去年推出的低成本高性能的SoC CSU1110以及CSU1000太陽(yáng)能芯片繼續(xù)了芯海科技在衡器芯片領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)性能表現(xiàn)。目前SoC已經(jīng)成為芯海科技的ADC拳頭產(chǎn)品，為大量衡器和工業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品制造企業(yè)提供了低成本的完整解決方案。
近年來(lái)，隨著衡器解決方案精度的提高，廠(chǎng)家將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)移到其他關(guān)鍵特性上，其中迎合當(dāng)今低碳環(huán)保理念的低功耗特性成為關(guān)鍵，特別是那些電池供電或太陽(yáng)能供電的自動(dòng)上位人體秤、口袋秤等當(dāng)前市場(chǎng)上的熱門(mén)衡器產(chǎn)品來(lái)說(shuō)尤其如此。針對(duì)這種趨勢(shì)，芯海科技國(guó)內(nèi)首家推出最低功耗的自動(dòng)上秤人體秤SoC方案CSU11系列芯片以及具有更低功耗更高性能的升級(jí)版CSU1000系列。芯海科技基于自主領(lǐng)先的ADC技術(shù)，在衡器行業(yè)持續(xù)發(fā)出中國(guó)集成電路企業(yè)最強(qiáng)的聲音。
從衡器到電力計(jì)量，實(shí)現(xiàn)ADC技術(shù)的“穿越”
與衡器行業(yè)類(lèi)似，中國(guó)同樣是世界上最大的電能表制造中心，超過(guò)500家電能表制造商，年產(chǎn)量已攀升至1億臺(tái)。而中國(guó)國(guó)內(nèi)本身就是最大的電表消費(fèi)市場(chǎng)，僅2011年上半年，國(guó)家電網(wǎng)就公布了第三次智能電表招標(biāo)，招標(biāo)規(guī)模已達(dá)到4,171萬(wàn)只，達(dá)到去年全年的90%左右。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)在全球范圍內(nèi)鋪開(kāi)，智能電力計(jì)量已經(jīng)成為眾多設(shè)備制造和半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)之一。
智能電表產(chǎn)品的核心是計(jì)量芯片，其關(guān)鍵技術(shù)是對(duì)互感器采集的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，而無(wú)疑芯海科技已經(jīng)廣泛成熟應(yīng)用的Σ-Δ ADC技術(shù)帶來(lái)了最大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，芯海科技數(shù)年前就將市場(chǎng)和技術(shù)戰(zhàn)略目標(biāo)之一鎖定到電力計(jì)量應(yīng)用領(lǐng)域。芯海科技基于具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的ADC核心技術(shù)，幾年前即開(kāi)始積極布局相關(guān)產(chǎn)業(yè)，其中電力計(jì)量是該公司的重要市場(chǎng)。在公司成立兩年后即推出了高精度單相有功功率計(jì)量芯片CSE7755，以及后續(xù)的高精度單相有功功率計(jì)量芯片CSE7755B、三相電能計(jì)量芯片CSE7752，多個(gè)系列的電能計(jì)量方案為進(jìn)軍巨大的智能電網(wǎng)市場(chǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。