ADC、DAC，特殊是超高速（采样率≥100Msps）芯片，是未来100G光通信、4G/5G基站、测试丈量仪器设备，以及数字雷达等运用领域的核心器件，具有广阔的运用和发展空间。
ADC的任务便是将仿照旗子暗记转换为数字旗子暗记，其性能指标分为两大类，一是动态指标，紧张包括：采样率，分辩率（又称采样精度），转换速率(Conversion Rate)，无杂散动态范围(SFDR)，信噪比（SNR），总谐波失落真（THD）等，个中，采样率决定了ADC单位韶光内采样的数据量，分辨率决定了采集旗子暗记的质量；二是静态指标，紧张包括：偏移增益偏差(Offset/Gain Error)，微分非线性（DNL），积分非线性（INL）等。
按照不同的架构，ADC可以分为Flash、SAR、Pipeline、Σ-Δ以及稠浊架构等类型。而为了更好地兼容速率、精度以及功耗，稠浊架构成为了目前研究的热点。
DAC的任务则与ADC正相反，是将数字旗子暗记转换为仿照旗子暗记，其紧张指标也分为动态与静态两种，而DAC的架构紧张包括电阻串型、电荷分布型，以及电流舵型，个中，分段式电流舵型是高速、高精度DAC的首选架构。
制程工艺
ADC与DAC所采取的制程工艺紧张包括以下三种：CMOS、GaAs HBT和SiGe BiCMOS。个中，CMOS的优点是便于与数字电路集成，且截止频率高、功耗低；GaAs HBT的击穿电压高、但功耗较大；SiGe BiCMOS的截止频率高，且具有抗辐射性，缺陷也是功耗较高。
综合考虑来看，CMOS工艺在功耗和集成度方面具有上风，SiGe BiCMOS在提升采样率、抗辐射方面有上风。
市场格局
目前，环球ADC、DAC市场紧张被几家跨国大企业所垄断，如ADI、TI、MAXIM、MICROCHIP等，个中，ADI市占率最高，约为58%，TI占比约为25%，MAXIM占7%，MICROCHIP占3%。
随着运用需求不断提升，市场对高速ADC、DAC的需求量越来越大，这里的高速，指的是采样速率≥1Msps，从统计数据来看，仅占6%出货量的高速数据转换器，创造了近50%的行业发卖额。
研发历史及现状
随着运用和技能的发展，ADC、DAC也呈现出了越来越清晰的发展趋势，高采样率、高分辨率以及低功耗是未来超高速ADC和DAC的发展方向。在ADC方面，其采样精度和速率是相互制约的关系，大致符合1bit或6dB（以SNDR衡量）/倍频的规律。
目前，超高速ADC、DAC已经成为各大公司和有名科研院所的重点研发项目，纷纭投入了大量人力和财力。
图：ADC、DAC芯片研发历史及现状（来源：中科院微电子研究所）
在ADC方面，国际上，日本富士通公司于2011年研制出了64Gsps、8bit的产品，IBM于2014年采取32nm的SOICMOS工艺，研制了90Gsps、8bit的产品，而作为该领域的霸主级企业，ADI公司于2017年开拓出了28nm的10Gsps、12bit产品，这里，在保持较高采样率的情形下，精度提升到了12bit，在业内处于领先地位。
由于ADC是测试丈量仪器的核心器件，以是多数仪器厂商都采纳自行研发ADC的办法，以知足测试丈量仪器的分外需求，2017年，是德科技（Keysight）研制出了采取28nm工艺的8Gsps、10bit产品。
在示波器中，精度和速率永久是抵牾的，总是相互制约，即ADC的位数和仪器的带宽之间，总是须要权衡，是此消彼长的关系。在这方面，LeCroy区域发卖经理Scott Zhang表示，他们正在从8bit进阶到12bit，为此，该公司在研发干系ADC方面投入了很大的财力和人力。由于示波器用的ADC与通用ADC产品不同，大都是由示波器设备厂商自己研发，由于普通ADC的采样率很难知足示波器的需求。
与国际高水平产品比较，我国在ADC方面，存在着2~3代的差距，还处于追赶阶段。目前，海内涵这方面处于领先地位的企业和科研院所包括：复旦大学，在2011年研发出了1Gsps、7bit的产品；中电集团24所于2011年研发了2Gsps、8bit的；中科院微电子所则于2016年开拓出了32Gsps、6bit的；时期民芯（航天772所）于2013年研制出了3Gsps、8bit的，并于2016年推出了1Gsps、12bit的ADC；而最新的研究成果是，2018年，中科院微电子所研制成功了10Gsps、8bit的ADC。
除了以上企奇迹单位以外，华为海思也在进行相应的DAC/ADC芯片研发事情，但略显神秘，曝出的产品和技能信息很有限。
另一家本土企业在这方面的研发事情有些争议，便是苏州云芯微，该公司的产品精度较高，有12bit的、14bit的，也有16bit的，且与市场上被普遍采取的ADI公司主流产品的兼容性较好。
在DAC方面，国际上的前辈企业紧张包括：EUVIS，其在2010年研发出了8Gsps、12bit的产品；NTT公司则于2011年推出了60Gsps、6bit的；Ciena公司在2011年研制出了56Gsps、6bit的；日本富士通公司也在2011年推出了65Gsps、8bit的产品；而行业老大ADI公司，在2017年开拓出了一款AD9172，采取28nm制程工艺，精度很高，达到12Gsps、16bit.
海内整体水平与国际前辈企业也有着2~3代的差距，走在前沿的企奇迹单位紧张包括：中科院半导体所、昆腾微电子、中科院微电子所，以及复旦大学等。
市场呼唤高性能和新技能
为了知足市场运用的需求，环球的干系企业和科研院所都在高速ADC、DAC的研发方面增加投入，以首创更新、性能更好的技能和架构，如多通道韶光交织ADC（TI_ADC）架构，以及分段式电流舵型DAC。目前来看，基于前辈的微纳米半导体工艺技能和创新的系统架构设计，是业界开拓超高速ADC、DAC的主流路线。
要想创新，就一定要战胜各种阻碍和寻衅，目前，超高速ADC、DAC便是要实现以更高采样率和更高精度为代表的高性能，这在技能层面要办理两大问题：一是电路架构，二是设计方法。
电路架构层面，便是如何提升电路的采样速率，在ADC方面，业界正在攻坚多路并行采样技能这一难题，而在DAC方面，则须要良好的高速、高线性度设计技能。
目前，业界正在研究用于超高速ADC的韶光交织技能，而多通道韶光交织ADC（TI_ADC）是实现高采样率的主流架构，该技能的紧张寻衅在于：通道间的失落配对韶光交织ADC的性能有着较大影响，如SNR、SFDR的恶化，输出频谱的杂散大，分辨率变差，ENOB减少，输出波形存在失落真和抖动。因此，通道间的失落配校准是实现TI_ADC架构的关键技能。
在这方面，中科院微电子研究所高频高压中央研究员武锦给出了一套办理方案：可以基于FPGA进行数字仿照稠浊校正，该方法为单片时钟交织ADC的研究供应了一种设计支撑，其上风在于：算法灵巧，硬件开销小，缩短了单片时钟交织ADC的研发周期。
据悉，通过该方法实现了芯片级双通道韶光交织4Gsps、8bit的ADC，这在海内同期间是处于领先地位的，当然，与国际高水平产品比较，还是有明显差距的。
在接管半导体行业不雅观察采访时，在中国仿照电路理论研究方面颇有建树，来自于西安交通大学电气工程学院的杨建国教授表示，他在ADC领域研究了多年，并拥有一个特殊的ADC专利，采取了新的架构。
据杨建国教授先容，传统ADC是等韶光采样，有一个采样率的观点。但他的ADC不是这样，其数据采集过程便是记录曲线不同位置的点，通过X、Y轴就能确定这些点，传统ADC的核心是默认X是等增量递增的，只记录Y值。他的这个ADC是纵轴上画了好多格子，超越这个格子，跨到其余一个格子的时候就计时，没有信息就不计，他把这个ADC叫转置ADC。这个ADC的突出特色便是采集到的信息不一定要压缩，由于没有信息它不采，如果它采集了就一定是有用信息，因此没有必要压缩。其余，该架构能以数字脉冲的办法通报仿照量，仿照量在韶光轴上，这有可能打破当代ADC在纵轴上的瓶颈，比如在谈论0.8微伏的噪声电压时，在纵轴上已经不能再低了，但在韶光轴上，韶光分辨率更高。这或许也是超高速数据转换器的其余一个发展方向。
杨建国教授表示，他的这种ADC架构完备不同于传统的，仿照量用光传输（可见光或红外线），打出去后能直接把仿照量规复出来，也可以把音频信息直接规复出来。其余，在隔离运用方面，这个架构的ADC能打破仿照旗子暗记在频率方面的束缚。
在设计方法层面，须要办理旗子暗记完全性问题，业界引出了微波电磁场的剖析方法。器件和电路的关键在于对旗子暗记传输机理和耦合机制的理解和运用，详细如下图所示。
图源：中科院微电子研究所
据武锦先容，要办理这样的问题，可以通过建立器件全波剖析平台来实现仿照电路的全场剖析，可以通过建立广义的旗子暗记剖析网络和“整体剖析，局部优化”的旗子暗记剖析方法，办理旗子暗记完全性问题。
可以采取“场路”结合的剖析方法，开展高频关键路径的旗子暗记完全性研究，基于微波传输和匹配理论可建立超高速数据转换器的设计平台。在这样的平台上，可以进行电磁联合仿真，更准确地提取关键路径的寄生参数，从而基于仿真和理论研究得出设计规则。
通过以上设计方法，可以提升DAC的性能，肃清ADC的输出错码，性能也得到了改进。
目前，海内涵进行超高速ADC前辈技能和架构研究的科研院所紧张有中电55所，清华大学，复旦大学，以及中科院微电子所。
从事超高速DAC研究的紧张有中电24所，复旦大学，以及中科院微电子所，如复旦大学于2013年研制出了CMOS 1Gsps、12bit的DAC，而中科院微电子所也于2013年研制出了SiGe基10Gsps、8bit的DAC.
综上，像ADI和TI这样的国际大企业，一贯处于数据转换器行业的前沿，并引领着发展潮流，此外，高性能测试丈量仪器厂商也都有自己的ADC研发团队，不断有高水准的专用产品推出。比较较而言，中国的技能水平和市场影响力还很有限，但我们的市场和运用空间巨大，且数据转换器是连接现实仿照天下和虚拟数字天下之间的桥梁，具有多个关键参数，相应的技能发展永无止境，还须要不断努力。
