都是IC，模拟和数字有何不同？

周末，当你躺(tan)在沙发上，

悠闲地放上一张黑胶唱片

或在手机APP里点选喜爱的歌单。

同样是播放音乐，

你可想过它们有什么区别吗？

如果我们把两种音乐播放器都比作芯片，

黑胶唱片机处理的是模拟信号，

而手机处理的则是数字信号。

在理解数字IC与模拟IC的不同之前，

我们得先了解下这两种信号的差异。

模拟信号和数字信号

模拟信号是连续的信号，

每分每秒都没有停顿。

它拥有无穷大的分辨率，

能真实地描述和传递现实世界的物理量，

比如声强、温度、电压等。

数字信号并非源自“纯天然”，

特点是时间和取值都不连续。

数字信号和电子设备密不可分，

生活中常见的数字电视、互联网等，

都是使用数字信号进行传输的。

如果把两种信号放在一起对比，

模拟信号像是山坡，

坡的形态反映着大自然的鬼斧神工；

而数字信号则更像是楼梯，

人类根据需要设定好每一步，

让攀登的方式能够“量化”。

模拟IC和数字IC

理解了这两种信号的区别，

就可以浅浅区分模拟IC和数字IC了：

模拟IC是以模拟电路为主，

用于处理模拟信号的芯片；

数字IC是以数字电路为主，

用于处理数字信号的芯片。

模拟IC着重研究信号处理过程中物理量的传递，

以及器件和电路对信号能量传递的影响，

追求信号传递链上各个部分的完美融合，

更高的工艺节点并不是首要目标。

模拟IC处理的信号要么速度极快，要么功耗极低。

特别的是，模拟电路能够在硅片上实现能量转换。

高铁列车的核心零件之一就是模拟IC，

但模拟电路的设计过程非常复杂，

需要考虑不同工艺下各种附加效应，

难以预料的“玄学”问题不免时常出现。

数字IC主要进行数字信号的处理，

简单地说，就是各种“算算算”。

在EDA工具和IP的加持下，

开发者更多考虑如何用数学推导完成计算任务，

剩下的事情（比如PPA）就统统交给电脑了。

芯片界的好“搭子”

模拟IC和数字IC技能树不同，

各有各的“大招”和使用场景。

如今两位大侠不再千里独行，

而是携手解救芯片江湖中的各路险情。

例如，在电脑的CPU中，

主要的逻辑功能由数字电路主攻；

而电源、时钟源等模块

则由模拟电路来运筹。

5G和WIFI这类无线通讯芯片中，

模拟部分会更重要一些，

对芯片性能的影响也更大，

数字部分则作为副手来助攻。

数字、模拟信号的边界即“数模/模数”转换电路，

是IC设计领域中的尖端技术之一，

数模混合芯片就是数字IC与模拟IC“组团出道”。

数字电路和模拟电路被集成在一起，

芯片功耗更低、功能更加强大，

在通讯、汽车、工业和医疗等领域都有广泛应用。

未来，“模拟”与“数字”珠联璧合，

“数模混合”的芯片模式会进一步突破主流，

“数模不分家”将成为行业常态。

新思科技作为EDA行业的领导者，

一直走在数字IC和模拟IC设计前沿。

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原文标题：都是IC，模拟和数字有何不同？

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