混合信号处理芯片:漠视摩尔定律另类产业

      1985年就已经成立的英国欧胜公司(Wolfson)，直到1995年才完全走出发展的低谷，成为混合信号处理芯片领域的佼佼者。欧胜在创立初期走过的十年弯路，也折射出一个特殊产业的特有规律。

　　无处不在的“肺”

  　如果把核心计算芯片比喻为数码产品的心脏，那么，处理混合信号的芯片堪称数码产品的肺(肺是人体中的氧气和二氧化碳交换工厂，是人体内循环与空气之间的界面)，这类芯片主要的功能是把模拟信号转换为数字信号、把数字信号转换为模拟信号，是数字世界和现实世界的沟通界面。由于要通过半导体电路同时处理两种完全不同的信息，技术难度相当复杂，这个领域中的佼佼者也因此寥若晨星。

　　欧胜的媒介发言人朱利安说，正是因为技术壁垒比较高，真正有经验的混合信号工程师数量有限，欧胜才迟迟没有在总部之外设立新的研发中心，最近在伦敦郊区设立了第二个研发中心，也是因为当地正好有一些合适的工程师。欧胜与其他混合信号产品的提供者一样，暂时也会因为人才原因无法在中国内地设立研发中心，尽管它大约一半以上的收入来自中国内地的最终用户。

　　目前，除了欧胜是专门提供混合信号产品的半导体厂商外，其他竞争者多数为综合产品的提供者，如TI(德州仪器)、ST(意法半导体)、National(美国国家半导体公司)、ADI等，这五大公司提供的混合信号产品占据了全球大部分市场。

　　当然，它们的产品各有侧重点，例如，欧胜的芯片在多功能一体机、DVD影碟机和MP3等产品上应用得较多一些，其中，惠普公司能成为欧胜最大的客户，就是因为其打印机采用了欧胜的芯片。

　　漠视摩尔定律的另类产业

　　尽管混合信号处理芯片作为一个元器件，在整个数码产品中成本比例并不高(每块芯片一般在十几美分到几美元之间)，但作为数码产品的肺，这类产品未来很可能成为数码产品性能和功能提高的瓶颈，即所谓木桶效应中的那块短板。

　　与疯狂跟随摩尔定律的数字处理芯片不同的是，混合信号处理芯片并不遵循这一规律。这也可想而知，因为现实世界多变而复杂，通过模拟信号完全描述清楚现实世界，是一个永无终极的渐进过程，这就决定了技术研发者的经验积累在其中的决定作用，而经验是存在于人类大脑中的一些不确定的模糊数学，它们不会按照确定数学定义的摩尔定律行事的。

　　从混合信号处理芯片采用的半导体制造工艺来看，这类产品的进步速度也远远慢于CPU等“全数字芯片”。1998年，混合信号产品就已经开始采用了0.6微米制造工艺；2000年，主流产品依然采用这种过时的工艺；最近两年，主流产品才开始转向0.35微米。有人预计明年会转向0.18微米，尽管这与已经进入90纳米(0.09微米)时代的CPU制造工艺相比还差着一个数量级，但包括欧胜在内的业内巨擘都对此预言持保守态度。

　　数码产品未来的“短板”

　　与相对落后的制造工艺相反的是，混合信号产品在数码设备中的使用比例却在逐年上升。朱利安说：“现在数字手机中的混合信号产品比当年模拟手机中的还要多！”的确，混合信号产品在手机中几乎无处不在，充电优化管理需要它，功率管理需要它，麦克风和耳机需要它，显示器也需要它……而且，未来还有很多多媒体通信方面的新功能，更加需要混合信号芯片发挥作用。

　　有专家预测：未来新功能的大量需求和对原有功能越来越高的要求，相对短缺的人才和数量相对少的厂商，相对落后的制造工艺，这三大因素决定了混合信号产品将成为阻碍数码产品进步的最小的那块短板。

　　从今天来看，这块短板成就了欧胜的规模，但在当年，它让欧胜吃尽了苦头。

　　欧胜最早的商业模式类似今天英国ARM公司，后者只提供嵌入式处理器的内核IP(知识产权)，通过出售这些IP及其相关技术支持给处理器生产商来获利，即纯粹的“知识经济”，有人戏称其为“卖纸的”(只出售纸上的设计方案，有时候甚至连纸都不用了)。

　　从“卖纸”到“卖硅”

　　从1985年到1990年，欧胜做了五年“卖纸”尝试，结果以失败告终。痛苦的教训给了欧胜改变其商业模式的经验：混合信号产品需要把握最终用户极细微的需求，如果不直接生产最终产品，很难适应市场需求。于是，从1990年开始到1995年，经过五年苦心孤诣的研究，欧胜终于生产出了第一款突破性产品：模拟前端产品，该产品改变了欧胜的窘迫，也确立了今天的商业模式，即所谓“卖硅的”(也有人戏称其为“卖沙子的”，沙子的主要成份为二氧化硅)。同样地，今天的混合信号产品提供商多数是“卖硅的”，几乎没有“卖纸”的了。

　　国内目前也有不少欧胜的同行，如上海华虹集成电路公司、北京大唐微电子公司等，这些公司在混合信号产品领域也开始积累其宝贵的经验，由于它们多数依托于现有的市场，所以前期不存在生存问题，甚至还能解决未来几年的发展问题。如上海华虹为市民提供交通卡中的芯片，大唐微电子为移动通信运营商提供SIM等，它们中的许多厂商表示：现在单子多得接不过来。当然，也就不存在欧胜当年的生存问题了。

　　不过，未来是不确定的。竞争可能抢走老鼠的奶酪，新应用则可能淘汰老技术的保有者。欧胜声称，要每三个月就推出至少两款新产品来，这也许是最好的“以变应变”的制胜之道。

　　混合信号产品的集成度不会很快提高

　　在摩尔定律的催促下，数字电路正在向“All in One”投降。

　　随之而来的是越来越高的产品集成度，显卡和声卡都集成到了PC主板上，还有网卡和Modem，也许不久的将来，声名煊赫的各式各样的卡们都将成为历史名词。

　　追求便捷性和简单化，加上缩减成本的需求，导致IT产品的集成度越来越高，现在看来，这已经成了大势所趋。不过，混合信号产品似乎是个特立独行的另类。当然，它连大名鼎鼎的摩尔定律也可以漠视，再漠视一次集成化的大趋势又有何妨？

　　欧胜的朱利安说：“现在看来，模拟信号产品与数字信号产品还是分开处理好一些。”模拟信号产品工作时有很多影响其性能的因素，相对简单的结构有利于大大减少其影响因素的数量。

　　“混合信号产品不可能像纯数字产品那样集成度会很快提高。”朱利安很肯定地说。

　　“你可以在有限的面积上蚀刻出更细更多的电路，但不可能在有限的空间里无限地增加电容、电阻等元器件，因为你要同时考虑物理上的可能性和这些元器件之间不可避免的干扰。”一位电子工程师这样解释说。

　　混合信号产品实际上是，用人类创造的数字世界来模拟上帝创造的现实世界。与上帝相比，人类的技术还幼稚着呢。