類比半導體占有整體半導體市場10%以上，而且成長幅度仍遠高於整體市場，雖然數位化現象確實存在，然而類比技術依舊繼續成長。在類比領域，能發現資料轉換和介面IC等含有大量數位資料及數位電路的元件...
類比半導體占有整體半導體市場10%以上，而且成長幅度仍遠高於整體市場，雖然數位化現象確實存在，然而類比技術依舊繼續成長。在類比領域，能發現資料轉換和介面IC等含有大量數位資料及數位電路的元件。儘管數位化的現象的確存在，類比技術由於具備高度的靈活性和創新性，因此將得以繼續健康成長並與數位技術相輔相成。
從半導體市場的分布圖(圖1)可見，類比半導體部分約占10%以上，這是一個很大的市場區分，總體上呈現積極成長，並在某些分支領域有著非比尋常的成長趨勢。本文首先從市場情報角度描述類比技術，看看其定義、規模和成長速度，並且針對主要的應用，即電源半導體，以及主要的子市場，即超攜帶型(Ultra-portable)應用，探究該技術的發展動力。
類比半導體市場在2004年的銷售額約為210億美元，占有整體半導體市場10%以上的比重。暫且不論類比半導體是什麼，先讓我們看看市場研究機構如iSuppli和全球半導體貿易統計組織(WSTS)是如何看待該市場的。
從數量的角度來看，類比市場可分為兩部分，第一部分WSTS稱之為目錄型類比(Catalog Analog)，iSuppli則稱之為標準線性(Standard Linear)。第二部分是專用標準產品(ASSP)，但不在本文討論範圍中。
從種類較多的目錄型類比產品來看，市場分為電源和訊號類比兩部分。電源類比元件一般包含在穩壓器(Regulators)這個大分類下，而訊號類比則包括放大器、比較器、資料轉換和介面IC產品。從應用的角度看，電源類比IC產品與其對應的分離式產品相輔相成。圖1是電源分離式半導體市場分布圖，2004年目錄型類比IC市場的營收增加了70億美元至140億美元，總體類比及電源半導體市場的營收則為210億美元。
就成長的角度而言，穩壓器部分正處於領先，iSuppli並預期未來幾年的年複合成長率達15%。相對來說，類比市場的其餘部分以至於整體半導體市場，其成長只會以6～8%的幅度波動。
一般來說，類比電路元件的資料，是由可持續改變和可測量的物理質量來表示，例如長度、寬度、電壓或壓力。不過，在目錄型類比產品市場中，仍發現資料轉換和介面產品等含有大量數位資料及數位電路的元件。顯然，類比市場還有更多尚未看到的產品。
在類比領域發現了廣泛的混合訊號應用，從純類比到明顯的數位化，以及從電源到訊號。類比技術的確是豐富的原始材料，可以在技術發展歷程的每一個轉捩點產生新的電路、架構和解決方案。根據市場研究公司資料顯示，類比技術已發展成為龐大的混合訊號巨人，涵蓋了從純類比到大量數位電路的整個範圍。
儘管數位化現象確實存在，類比技術仍在繼續成長並比總體市場成長更快。這是由於類比技術仍然具有無與倫比的創造力，例如十年前並沒有電容性調整器(Capacitive Regulators)(充電泵)、五年前沒有發光二極體(LED)驅動器等，而這個清單還可以不斷延續。最終，純類比電路的數位化仍然只是廣泛定義的類比市場內的現象，由此進一步證實了類比技術的領先創新能力。畢竟，沒有類比就不可能有類比的數位化。
當前的產業趨勢顯示，電源轉換的數位化控制架構(伺服控制演算法電路)，以及電源管理(通過串列匯流排、時序電路等進行通訊)日趨成熟。在接下來幾年中，預計這些數位化架構在某些情況下將能取代對應的類比技術。如前所述，電源類比晶片及其最大的類別，即穩壓器(Regulators)，占據了類比市場的很大部分。下面提出類比和數位架構的例子，說明類比和數位技術如何應用。
圖2所示為穩壓器的典型類比控制實現範例，其中，脈衝寬度調製(Pulse-Width-Modulated, PWM)轉換調整器(Regulators)是圍繞著調變器(Modulator)而建立。該調變器(Modulator)包含一個比較器，其中一個輸入是周期性分段線性(三角形或鋸齒形)調製波形；另一輸入端則是誤差訊號。當準穩態誤差訊號降至調製波形的最小和最大值之間時，比較器輸出在這調變方案的中心處會產生方波。在這一個方案當中，比例積分微分PID(Proportional-Integral-Differential)模組可以通過運算放大器和外部無源元件(補償電阻Rc和補償電容Cc)來實現；或者，它也可以是整合了Rc、Cc補償網路的單晶片電路。
圖3展示一個數位控制架構，其中輸入誤差信號(Vfb–Vref)通過類比至數位轉換器(ADC)轉換為數位信號，因此PID補償以及數位調變(DPWM)都在數位領域內完成。
如果被調節的系統是真正線性的，這意味著它的工作模式連續和不變，或者是平順的，這時一般都會採用類比方式。在桌上型電腦的CPU穩壓器中，其輸出必須從空載到滿載都是由相同的演算法來連續控制，情況更是如此。反之，若系統是不平順的，這意味著工作模式的不連續和變化，這時數位技術可能是更好的選擇。
舉例來說，在筆記型電腦或手機的穩壓器應用中，由於必須在輕載時節省能源，因此需要模式變化，這時數位技術也許更為恰當。這種情況通常從PWM演算法到PFM(脈衝頻率調製)時出現。在PFM模式中，頻率隨負載調節，因而產生較低的頻率，在輕載時降低開關損耗。
在類比系統中，此一模式變化通常要求在負載改變時實現從控制迴路(如PWM)到另一個控制迴路(PFM)的突然轉換，這類不連續的演算法總是會導致某種程度輸出調節的暫時性損耗。相反地，硬體經專門配置連接數位控制來處理不連續的情況，因此能夠在單一的控制演算法中解決模式變化問題。
例如Darnell公司最新的報告指出，數位POL(Point-of-load)的年複合成長率為155%，將從2005年的20萬片上升到2008年的680萬片，而類比POL於同期的成長率僅為15%，從2,100萬片到3,600萬片。這份資料證實數位控制(第三類)將逐漸展現出其實力，但仍然保留很大空間給類比或類比/數位混合控制演算法。
超攜帶型市場包括電腦、通訊和消費電子等使用電池進行操作的設備，是最具活力以及產量最高的市場。典型的超攜帶型產品有手機、PDA、音樂播放器等，所有這些設備都需要類似的電子元件，並採用共同的技術，如電源晶片，一般是對應於單個鋰電池及LCD顯示器。圖4所示的音樂播放器就是目前流行超攜帶型設備的一個很好例子。看看它的電路板就知道裏面包含大量不同種類的類比元件(圖5)，如線性穩壓器、負載開關、匯流排開關及其它元件。
有些電源管理/轉換方案會利用高度集成的可重複用核心、密集封裝和多晶片產品來降低成本和加快上市時間。還引進電容性DC-DC轉換器(充電泵)相對於以電感為基礎的方案，應用省略大電感來減低空間的限制。在電源管理性能的客製化及優化方面，串列通訊和控制能力以及非揮發性存儲正成為設計的選擇關鍵。
在類比訊號領域，USB是全球成長最快的互連技術，由攜帶型設備(標準化的電源及資料)所推動。而且，向立體聲音頻發展的趨勢正催生出較低導通阻抗開關的需求，以開關較低阻抗的揚聲器，與此同時，3G手機中的多音頻和視頻流資訊使一般類比開關具有龐大的成長潛力。
在手機應用中，「摺疊手機」設計已經成為獲選的因素，因為它能保護較大的顯示幕，提供更大的使用者介面面積及更大的設計電路板面積，而且還隱藏了天線的應用。在摺疊式手機中，由於從基板到顯示器的信號數量增加，因此要求更密集的串列/解串器IC以節省空間、減小EMI、提高解析度和降低成本。
超攜帶型設備也需要LED驅動器，用於顯示和鍵盤背光照明，以及白光LED驅動器用於照相機閃光。數位相機需要大量出色的類比IC，即步進馬達驅動器。事實上，在照相機應用中，DC致動器一般用於快門驅動。步進馬達可以確保自動聚焦(AF)的精確定位控制。光學變焦能夠通過DC電機或步進馬達來實現。Single-Iris應用，可使用DC致動器調節光圈(Iris)，當需要精確控制位置時(Multi-Iris)則可採用步進馬達。所有這些電機都需要類比電機驅動器IC。最終，長距離無無線工作的需求將驅動新電源的開發，即基於化學技術的電池或燃料電池；但無論如何，這些技術都需要電源管理IC的輔助。
類比半導體市場的發展充滿活力而且前景看好，並出乎意料地較其「類比」名稱所嚴格賦予意義的範圍更加廣泛和全面。在類比領域，我們也能發現資料轉換和介面IC這類含有大量數位資料及數位電路的元件。儘管數位化的現象的確存在，類比技術由於具備高度的靈活性和創新性，因此將得以繼續健康地成長。藉由分析電源半導體市場，我們了解到數位化的現象是有限的，並與類比技術相輔相成，而非此消彼長。揭開一個現代化的超攜帶型設備也會看到大量各類的類比元件，這再一次證明充滿創新和活力的類比市場仍具有很好的發展空間。