PCBブログ - アナログICとデジタルICの違いは何ですか。

ICは半導体素子製品の総称である。ICはその機能に応じてデジタルIC、アナログIC、マイクロ波IC、その他のICに分けることができる。

デジタルICは、デジタル信号を伝送、処理、処理するICである。近年最も広く応用され、成長が最も速い集積回路品種である。汎用デジタルICと専用デジタルICに分けることができます。

アナログICは、光、音、速度、温度などの連続した自然アナログ信号を処理するICである。アナログICは、その応用に応じて標準アナログICと特殊応用アナログICに分けることができる。技術的に区分すると、アナログICはアナログ信号のみを処理する線形ICと、アナログ信号とデジタル信号を同時に処理するハイブリッドICに分けることができる。

標準アナログICは増幅器、電圧調整と参照比較、信号インタフェース、データ変換、比較器などの製品を含む、専用アナログ集積回路は主に通信、自動車、コンピュータ周辺機器、消費電子の4つの分野に応用されている。

両者の違いを簡単にまとめます：

デジタル回路ICは、CPU、論理回路などのデジタル信号を処理する装置である。アナログ回路ICは、演算増幅器、線形レギュレータ、基準電圧源などのアナログ信号を処理し供給する装置である。これらはすべてアナログICである。アナログIC処理の信号は連続であり、正弦波に変換して研究することができるが、デジタルIC処理の信号は不連続であり、いずれもパルス方形波である。

デジタルデバイスによって製造プロセスが異なるため、異なる電源電圧が必要になるため、電源管理のシミュレーション技術がさらに必要になります。デジタル技術の発展に伴い、アナログ技術はデジタル技術の周りに分布し、デジタル技術と密接に区別できない。デジタル技術とアナログ技術の比較は以下の通りである。

アナログICとデジタルICの違いを、アナログICの4つの特性から説明しましょう。

1.ライフサイクルは10年まで続くことができます。

デジタル集積回路は演算速度とコストの比を強調する。デジタルIC設計の目標は、目標動作速度を可能な限り低コストで実現することである。設計者は、デジタル信号を処理するためにより効率的なアルゴリズムを継続的に使用するか、新しいプロセスを使用して集積度を高め、コストを削減する必要があります。そのため、デジタルICのライフサイクルは約1～2年と非常に短い。

アナログICは、高信号対雑音比、低歪、低消費電力、高信頼性、安定性を強調する。製品は設計目標を達成すると、長期的な生命力を持つことになる。

10年以上のライフサイクルを持つアナログIC製品が多い。例えば、オーディオオペアンプNE 5532は、1970年代末に導入されて以来、最も一般的に使用されているオーディオ増幅ICの1つである。マルチメディアスピーカーの50%近くがNE 5532を使用しており、25年以上の寿命があります。寿命が長いため、アナログICの価格は通常低い。

2.特殊技術、少ないCMOS技術

デジタル集積回路はCMOS技術を使用することが多いが、アナログ集積回路はCMOS技術を使用することが少ない。アナログICは通常、他のコンポーネントを駆動するために高電圧または高電流を出力する必要があるが、CMOS技術の駆動能力は劣っているからだ。また、アナログICの鍵は低歪と高信号対雑音比であり、どちらも高電圧では比較的容易に実現できる。CMOS技術は主に5 V以下の低電圧環境に応用され、絶えず低電圧方向に発展している。

そのため、アナログICは早期にバイポーラプロセスを使用していたが、バイポーラプロセスの消費電力が高かったため、BiCMOSプロセスが再び出現し、バイポーラプロセスとCMOSプロセスの優位性を結合した。また、CMOSプロセスとDMOSプロセスを組み合わせたCDプロセスもあります。BCDプロセスは双極、CMOS、DMOSプロセスの利点を結合している。高周波場にはSiGeとGaASプロセスも存在する。これらの特殊なプロセスにはウェハ代理工場の協力と設計者の熟知が必要であるが、デジタルIC設計者は基本的にプロセスの問題を考慮する必要はない。

3.コンポーネントとの密接な関係

アナログICは線形動作領域全体に良好な電流増幅特性、小電流特性、周波数特性などを持つべきである、設計における技術的特性の必要性から、部材レイアウトの対称構造と部材パラメータのマッチング形式を考慮する必要がある場合が多い、アナログICはまた、低ノイズおよび低ひずみ性能を有していなければならない。抵抗器、コンデンサ、インダクタはノイズや歪みを発生させ、設計者はこれらのコンポーネントの影響を考慮しなければならない。

デジタル回路にとってノイズや歪みはなく、デジタル回路設計者はこれらの要素を考慮する必要はありません。さらに、技術的な制約のため、アナログ回路は集積度を高め、コストを削減するために、抵抗器とコンデンサ、特に高抵抗抵抗器と大容量コンデンサの有無を設計しなければならない。

デジタルIC設計では考慮されていないPCB上の無線周波数ICのレイアウトも考慮しなければならない。したがって、アナログIC設計者は、ほとんどの電子部品に精通している必要があります。

4.補助工具が少なく、試験周期が長い

アナログIC設計者には、包括的な知識と長期的な経験が必要です。アナログIC設計者は、ICとウェハの製造プロセスとプロセス、およびほとんどのコンポーネントの電気的および物理的特性を熟知する必要があります。一般的に、ICやウエハの製造プロセスやプロセスに精通しているデザイナーは少ない。経験の面では、アナログICデザイナーは少なくとも3〜5年の経験が必要であり、優れたアナログICデザイナーは10年または10年以上の経験が必要である。

アナログIC設計の補助ツールは少なく、使用できるEDAツールはデジタルIC設計よりはるかに少ない。アナログICは消費電力が大きいため、関連要素が多く、アナログICは高い安定性を維持しなければならず、認証周期が長い。また、アナログICの試験周期は長く複雑である。

いくつかのアナログIC製品は特殊なプロセスとパッケージを採用する必要があり、BCDプロセスや30 V高圧プロセスなど、ウェハ工場と共同で開発しなければならない。また、WCPSウエハレベルのパッケージが必要な製品もあります。