模拟集成电路主要是指由电容、电阻、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理模拟信号的集成电路。有许多的模拟集成电路，如运算放大器、模拟乘法器、锁相环、电源管理芯片等。模拟集成电路的主要构成电路有：放大器、滤波器、反馈电路、基准源电路、开关电容电路等。

模拟集成电路[1] 主要是指由电容、电阻、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理模拟信号的集成电路。有许多的模拟集成电路，如运算放大器、模拟乘法器、锁相环、电源管理芯片等。模拟集成电路的主要构成电路有：放大器、滤波器、反馈电路、基准源电路、开关电容电路等。模拟集成电路设计主要是通过有经验的设计师进行手动的电路调试，模拟而得到，与此相对应的数字集成电路设计大部分是通过使用硬件描述语言在EDA软件的控制下自动的综合产生。

1958年,杰克·基尔比在锗材料上用5个元件实现了一个简单的振荡器电路，成为世界上第一块集成电路。这一发明揭开了20世纪信息革命的序幕，标志着电子时代的到来。今天，随着以计算机和通信技术为代表的高科技产品在国防科技、工业生产和日常生活中越来越广泛的应用，以集成电路为代表的微电子产业也进入了一个前所未有的发展阶段。

集成电路(简称IC)按其功能、结构的不同，可以分为数字IC和模拟IC两大类。数字IC用来产生、放大和处理各种数字信号(指在时间和幅度上离散变化的信号。例如VCD、DVD重放的音频信号和视频信号)的电路。模拟IC是用来产生、放大和处理各种模拟信号(指幅度随时间连续变化的信号)的电路，是微电子技术的核心技术之一，能对电压或电流等模拟量进行采集、放大、比较、转换和调制。

原理

在信息技术中，数字集成电路是主角，其处理对象是以数字信号承载的信息，而数字信号在时间、量的方面是取离散值的。但是自然界的信号在时间和量方面的变化是连续的，比如风声、水流量等，这样的信号称为模拟信号(Analog Signal)，相应地，处理模拟信号的电路称为模拟电路，而用来处理模拟信号的集成电路则称为模拟集成电路。显然数字电路是无法直接跟自然界打交道的，只是为了处理或传输的方便，为了充分利用数字系统的优点，把模拟信号先转换为数字信号，输入到大容量、高速、抗干扰能力强、保密性好的现代化数字系统处理后，再重新转换为模拟信号输出。

集成电路的主角是晶体管，模拟集成电路也不例外，只是其利用的是晶体管的放大作用，而数字集成电路则是利用晶体的开关作用。早期的模拟集成电路大都使用双极型晶体管，由于CMOS工艺的成熟，克服了早期CMOS电路速度较慢的缺点，并且有着功耗低和工艺升级换代方便的优点(CMOS的等比例缩小)，如今模拟集成电路和数模混合集成电路(数字电路和模拟电路集成在一起)也常用CMOS来设计和实现了

应用

模拟集成电路的基本电路包括电流源、单级放大器、滤波器、反馈电路、电流镜电路等，由它们组成的高一层次的基本电路为运算放大器、比较器，更高一层的电路有开关电容电路、锁相环、ADC/DAC等。根据输出与输入信号之间的响应关系，又可以将模拟集成电路分为线性集成电路和非线性集成电路两大类。前者的输出与输入信号之间的响应通常呈线性关系，其输出的信号形状与输入信号是相似的，只是被放大了，并且按固定的系数进行放大的。而非线性集成电路的输出信号对输入信号的响应呈现非线性关系，比如平方关系、对数关系等，故称为非线性电路。常见的非线性电路有振荡器、定时器、锁相环电路等。模拟集成电路的典型应用如下图所示，输入温度、湿度、光学、压电、声电等各种传感器或天线采集的外界自然信号，经过模拟电路预处理后，转为合适的数字信号输入到数字系统中;经过数字系统处理后的信号再通过模拟电路进行后处理，转换为声音、图像、无线电波等模拟信号进行输出。

相对于数字集成电路基于标准单元库使用EDA工具软件进行自动化设计的方法，模拟电路却保留了人工设计的方法，当然也有大量的电路画图和仿真软件工具，和一些成熟的电路单元可以使用，但是要设计出好的模拟集成电路，更多的是依靠设计者的经验。因为模拟电路要考虑的因素更多，除了数字集成电路关注的速度、功耗和面积之外，还需要考虑增益、精度等性能指标，考虑噪声、串扰、温度、器件非线性度等对性能的影响。

分类

模拟集成电路产品分为三类：第一类是通用型电路，如运算放大器、相乘器、锁相环路、有源滤波器和数-模与模-数变换等;第二类是专用型电路，如音响系统、电视接收机、录像机及通信系统等专用的集成电路系列;第三类是单片集成系统，如单片发射机、单片接收机等。

发展

模拟电路当前呈现出三个突出趋势:高性能分立器件、模数混合和SOC (System on Chip系统芯片)。

模拟集成电路种类繁多，其性能要求也各不相同。追求更高的性能将是模拟器件未来主要的发展方向[7]。凌特公司中国区域业务经理李锦华简单地将其归纳为“三升三降”，即速度、精度、效率上升，而功耗、尺寸与外围元件数下降。对放大器而言，将向更高速度、更低噪声、更大动态范围等方向发展;对数据转换器而言，将向更高速度、更高精度等方向发展;在信号处理、射频电路、电源管理等领域，将向更高精度、速度与效率方向发展，同时功耗、尺寸及外围元件数量则将不断下降。以手机为例，消费者要求更清晰的语音、更加绚丽的屏幕，同时还要有更长的待机时间，这些都给模拟器件制造商提出了更高的要求，也为设计人员带来了更大的挑战。分立模拟电路可以把这些性能做得很高。例如，Maxim转换速率已经做到了2GSPS，而采用SOC (系统芯片)是做不到这种性能的。

一个单片上组成的开关电容滤波器( SCF)完成对模拟信号的处理随着超大规模IC的不断发展，模拟与数字之间的概念也在不断模糊。例如如今迅速发展起来的集成滤波技术，就是模数结合的集成电路的一个实例:它利用MOS开关，MOS电容和MOS运算放大器同时集成在[8]。美国国家半导体最新推出的ADC081000芯片就是模拟与数字融合的一个最好例子。这款8位的模数转换器设有低电压差分信号(LVDS)接口，最高取样率可达1. 6GHz，这是业界目前最快的速度。由于这款模数转换器具有高速的数据采集能力，因此系统设计工程师可以直接将模拟信号向下转换，以便进行更快及更有效的后期处理。

随着工艺水平的提高，EDA工具、Foundry工艺PDK的完善以及设计水平的提高，模拟IC正在步入新的发展时代。为了保证最佳的系统性能、最高的可靠性、最小的体积和最低的成本，数字和模拟IC的设计及制造正在趋向于统一的加工平台，由单一的功能电路向系统级电路发展，这也是目前最具潜力的IC发展方向——SOC。

SOC是微电子设计领域的一场革命，它从整个系统的角度出发，把智能核、信息处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个或少数几个芯片上完成整个系统的功能，即我们可以把越来越多的电路设计在同一个芯片中，这里面可能包含有中央处理器(CPU )、嵌入式内存( Embedded memory)、数字信号处理器(DSP)、数字功能模块(Digital function)、模拟功能模块 (Analog function)、模拟数字转换器(A/D， D/A )以及各种外围配置(USB， MPEG)等等。这就为设计者进行电子系统设计和开发提供了可利用的最新手段。采用片内可再编程技术，使得片上系统内硬件的功能可以像软件一样通过编程来配置，从而可以实时地进行灵活而方便的更改和开发，甚至可以在系统运行过程中不停机地进行再配置，使相同的硬件可以按不同时段实现不同的功能，提高了系统的效率。这种全新的系统设计概念，使新一代的SOC具有极强的灵活性和适应性。它不仅使电子系统的设计和开发以及产品性能的改进和扩充变得十分简易和方便，而且使电子系统具有更好的性能、更低的功耗、更小的体积和更低的成本，带来了电子系统设计与应用的革命性新变革，可广泛应用于移动电话、硬盘驱动器、个人数字助理和手持电子产品、消费性电子产品等。SOC是21世纪电子系统开发应用的新平台。TI公司推出型号为MSC120产品，它是一款具有8通道24位△-Σ模数/转换器及单通道8位数/模转换器的增强型8051 MCU。具有片上温度传感器、I2C、SP I接口以及低电压监测功能，非常适合于工业应用，如秤重、过程控制、智能传感器等。

模拟电路可以作为我国未来集成电路发展的切入点

我国集成电路产业经过30多年的发展，现已形成良好的产业基础。2004年，中国集成电路设计业和芯片制造业已经取得突破性进展，集成电路市场需求达243亿块，然而在这243亿块集成电路中，中国本地产的产品不到8% ，这其中既蕴藏着巨大商机，同时也反映了中国IC设计业与国际IC设计业的差距。中国的集成电路业正面临着前所未有的机遇与挑战。2005年中国消费电子产业保持快速增长，对集成电路产品需求大幅增加。

中国广阔的模拟 IC应用市场，给模拟IC技术带来足够的发展空间。模拟电路可以作为我国未来集成电路发展的切入点。做CPU的许多知识不是从书本上可以学到的，而是经验和窍门。中国缺少这类人才，还需要长时间的经验积累。并且，经费也是一个问题，芯片每一次投片需要投入几十万美元，而高性能的CPU投片七、八次是很正常的。中国集成电路水平在通用CPU产品领域甚至相差20至30年的水平。

因而，我们可以避开高档的CPU，瞄准国际IC产业发展的趋势，即SOC，通过嵌入式芯片的设计实施跟踪和突破。因为在数字设计中，几乎每件事都可以自动完成;但模拟电路仍然要依靠工程师的智慧来实现设计。采用模拟和数字结合的嵌入式芯片IC制造业无论从质还是从量来说都不算发达，但是只要找准了发展方向，伴随着全球产，能充分发挥我们已有的生产能力;而且，它种类众多，在诸如手机、数字电视、DVD、电视机顶盒、PDA等不同领域应用广泛，与高度标准化的PC只有英特尔一家独大现象不同，国外大公司很难形成垄断。

虽然中国业东移的大潮、中国的经济稳定增长，再加上巨大的内需市场，以及充实的人力资源，丰富的自然资源，可以说，中国模拟集成电路的发展尽得天时、地利、人和之优势。相信在不远的将来，中国将会继美国、日本、台湾、韩国、新加坡之后，崛起为新的世界集成电路制造中心。

IC就是半导体元件产品的统称，IC按功能可分为：数字IC、模拟IC、微波IC及其他IC。

数字IC就是传递、加工、处理数字信号的IC，是近年来应用最广、发展最快的IC品种，可分为通用数字IC和专用数字IC。

数字IC 通用IC：是指那些用户多、使用领域广泛、标准型的电路，如存储器(DRAM)、微处理器(MPU)及微控制器(MCU)等，反映了数字IC的现状和水平。

专用IC(ASIC)：是指为特定的用户、某种专门或特别的用途而设计的电路。

目前，集成电路产品有以下几种设计、生产、销售模式。

1.IC制造商(IDM)自行设计，由自己的生产线加工、封装，测试后的成品芯片自行销售。

2.IC设计公司(Fabless)与标准工艺加工线(Foundry)相结合的方式。设计公司将所设计芯片最终的物理版图交给Foundry加工制造，同样，封装测试也委托专业厂家完成，最后的成品芯片作为IC设计公司的产品而自行销售。

处理连续性的光、声音、速度、温度等自然模拟信号的IC被称为模拟IC。模拟IC处理的这些信号都具有连续性，可以转换为正弦波研究。而数字IC处理的是非连续性信号，都是脉冲方波。

模拟IC按技术类型来分有只处理模拟信号的线性IC和同时处理模拟与数字信号的混合IC。模拟IC按应用来分可分为标准型模拟IC和特殊应用型模拟IC。标准型模拟IC包括放大器(Amplifier)、电压调节与参考对比(VoltageRegulator/Reference)、信号界面(Interface)、数据转换(DataConversion)、比较器(Comparator)等产品。特殊应用型模拟IC主要应用在4个领域，分别是通信、汽车、电脑周边和消费类电子。

模拟IC具有四大特点：

a、生命周期可长达10年。数字IC强调的是运算速度与成本比，数字IC设计的目标是在尽量低的成本下达到目标运算速度。设计者必须不断采用更高效率的算法来处理数字信号，或者利用新工艺提高集成度降低成本。因此数字IC的生命周期很短，大约为1年-2年。

模拟IC强调的是高信噪比、低失真、低耗电、高可靠性和稳定性。产品一旦达到设计目标就具备长久的生命力，生命周期长达10年以上的模拟IC产品也不在少数。如音频运算放大器NE5532，自上世纪70年代末推出直到现在还是最常用的音频放大IC之一，几乎50%的多媒体音箱都采用了NE5532，其生命周期超过25年。因为生命周期长，所以模拟IC的价格通常偏低。

b、工艺特殊少用CMOS工艺

数字IC多采用CMOS工艺，而模拟IC很少采用CMOS工艺。因为模拟IC通常要输出高电压或者大电流来驱动其他元件，而CMOS工艺的驱动能力很差。此外，模拟IC最关键的是低失真和高信噪比，这两者都是在高电压下比较容易做到的。而CMOS工艺主要用在5V以下的低电压环境，并且持续朝低电压方向发展。

因此，模拟IC早期使用Bipolar工艺，但是Bipolar工艺功耗大，因此又出现BiCMOS工艺，结合了Bipolar工艺和CMOS工艺两者的优点。另外还有CD工艺，将CMOS工艺和DMOS工艺结合在一起。而BCD工艺则是结合了Bipolar、CMOS、DMOS三种工艺的优点。在高频领域还有SiGe和GaAS工艺。这些特殊工艺需要晶圆代工厂的配合，同时也需要设计者加以熟悉，而数字IC设计者基本上不用考虑工艺问题。

c、与元器件关系紧密

模拟IC在整个线性工作区内需要具备良好的电流放大特性、小电流特性、频率特性等;在设计中因技术特性的需要，常常需要考虑元器件布局的对称结构和元器件参数的彼此匹配形式;模拟IC还必须具备低噪音和低失真性能。电阻、电容、电感都会产生噪音或失真，设计者必须考虑到这些元器件的影响。

对于数字电路来说是没有噪音和失真的，数字电路设计者完全不用考虑这些因素。此外由于工艺技术的限制，模拟电路设计时应尽量少用或不用电阻和电容，特别是高阻值电阻和大容量电容，只有这样才能提高集成度和降低成本。

某些射频IC在电路板的布局也必须考虑在内，而这些是数字IC设计所不用考虑的。因此模拟IC的设计者必须熟悉几乎所有的电子元器件。

d、辅助工具少测试周期长

模拟IC设计者既需要全面的知识，也需要长时间经验的积累。模拟IC设计者需要熟悉IC和晶圆制造工艺与流程，需要熟悉大部分元器件的电特性和物理特性。通常很少有设计师熟悉IC和晶圆的制造工艺与流程。而在经验方面，模拟IC设计师需要至少3年-5年的经验，优秀的模拟IC设计师需要10年甚至更长时间的经验。

模拟IC设计的辅助工具少，其可以借助的EDA工具远不如数字IC设计多。由于模拟IC功耗大，牵涉的因素多，而模拟IC又必须保持高度稳定性，因此认证周期长。此外，模拟IC测试周期长且复杂。

某些模拟IC产品需要采用特殊工艺和封装，必须与晶圆厂联合开发工艺，如BCD工艺和30V高压工艺。此外，有些产品需要采用WCPS晶圆级封装，拥有此技术的封装厂目前还不多。