ASIC设计技术

从智能手机到车载设备。ASIC设计满足多样化需求，助力开拓未来的无限可能

ASIC（Application Specific IC / 专用集成电路）是专门为某一特定用途或产品而设计的集成电路，旨在实现成本控制和性能优化。阿尔卑斯阿尔派凭借多年来自主生产各类传感器的丰富经验，致力于为客户提供高品质的ASIC。从智能手机等消费电子产品到汽车的功能提升，阿尔卑斯阿尔派的ASIC设计涵盖领域广泛。

什么是ASIC？

与微控制器等通用IC不同，ASIC是专为特定应用设计的IC。通用IC的优点是能够适用于多种场景，但也相应地包含一些对于特定用途而言冗余的功能。而ASIC则是根据特定的用途需求，仅集成了必要功能的IC产品，不仅更加高效，而且在成本控制上也更具优势。此外，ASIC在性能方面也可根据需求进行优化，比如能够针对特定用途设计最合适的电源电压和工作温度范围等参数。

阿尔卑斯阿尔派的ASIC设计技术拥有超过二十载的深厚积累

阿尔卑斯阿尔派在过去约20年里，一直在为公司内部研发的模块不断探索ASIC设计的疆界。我们能够巧妙地将传感设备与ASIC融合一体，并以单一封装的形式呈现。自2006年推出湿度/气压传感器以来，我们已成功研发并提供超过20种传感器，涵盖地磁传感器、静电传感器等多种品类。

阿尔卑斯阿尔派的ASIC研发采用无晶圆厂的Fabless模式，但依托于从系统设计、质量控制、测试工序到量产后故障分析的一站式服务，实现了高效快速的研发进程。

在生产方面，我们与全球领先的半导体制造代工厂和半导体封装测试供应商（OSAT：Outsourced Semiconductor Assembly and Test）建立了密切的合作关系。以提升设计流程的效率并提高产品的质量。

拥有超过30亿出货实绩的ASIC设计

截至2023年，阿尔卑斯阿尔派的ASIC已累计生产超过20万片晶圆，总出货量达到30亿颗芯片。我们的优势之一在于GMR（巨磁阻效应，Giant Magneto Resistive effect）元件技术，凭借多年积累的专业知识，成功研发并提供了多种独具特色的产品。

在智能手机中使用的地磁传感器领域，阿尔卑斯阿尔派的出货量已超过25亿颗。此外，我们还为客户提供湿度/气压传感器和电流传感器等产品。我们也特别注重静电传感器的研发，相关产品被广泛应用于笔记本电脑的触摸板中。

在车载领域，阿尔卑斯阿尔派在电流传感器和静电传感器的研发上积累了丰富的经验。我们研发的车载IC产品不仅符合AEC-Q100可靠性测试标准中最严格的0级温度要求，还遵循ISO26262功能安全标准，以满足汽车制造商的高要求。

从研发到量产、快速高效的整体流程

阿尔卑斯阿尔派的一站式服务通过以下9个步骤实现灵活且快速的研发，以满足客户的各种需求。

1需求规格确认

• 了解客户的需求内容

2ASIC规格讨论

• 通过系统讨论确认可行性及风险，制定合适的ASIC规格
• 调查FAB工艺和封装形式，估算研发时间、研发费用和量产单价

3研发方案提案与启动

• 提出包含详细规格、进度计划、研发费用和量产单价的研发方案
• 待方案得到客户同意后正式启动研发

4ASIC设计

• 进行电路设计、布局设计和模拟验证，并对设计结果进行评审

5工程样品制造与评价

• 进行工程样品(Engineering Sample)的试制和评价，并对结果进行评审

6ASIC设计

• 在ES品评价通过后，制作量产用掩膜
• 开发ASIC的量产测试程序

7商业样品制造与可靠性评价

• 使用量产用掩膜，制造商业样品(Commercial Sample)，并进行测试和可靠性试验

8研发完成

• 在商业样品评价通过后，标志着研发完成

9ASIC量产

• 委托测试供应商进行量产测试
• 对各外包制造商进行控制（生产指示、生产进度监控、质量管理），并交付ASIC

阿尔卑斯阿尔派具备灵活应对用户需求的能力。凭借多年来积累的研发经验，我们建立了能够快速响应需求变更的应对体系。通过精准洞察用户需求，我们能够提供切实可行且最佳的规格建议，支持不同背景的用户完成ASIC开发。

此外，我们采用并行工程设计方法（同时进行多个过程的设计方法），在规格确定之前就启动ASIC设计，从而有效缩短研发周期。针对消费品领域严格的时间要求，我们通过灵活调整商业样品（Commercial Sample / 与量产品同等质量的样品）的制造流程，从容应对了一系列时间紧迫的研发任务。

阿尔卑斯阿尔派的ASIC设计案例介绍（框图）

阿尔卑斯阿尔派为超过20种传感器设计了ASIC，包括使用GMR元件的地磁传感器和电流传感器。以下将介绍其中一些出货量较大的ASIC。

湿度、气压、地磁传感器信号调理IC（混合信号）

阿尔卑斯阿尔派的湿度、气压、地磁传感器采用了GMR元件，是公司主打的核心产品。我们的地磁传感器已有丰富的生产实际业绩，而湿度和气压传感器则被广泛应用于家电和移动设备等消费电子领域。这些湿度、气压、地磁传感器使用的ASIC能够放大外部传感器输出的模拟信号，并经过校正后转换为数字信号输出。

主要功能

• 驱动传感器元件
• 放大传感器输出信号
• 模拟/数字信号转换
• 传感器产品所需的各种技术和校正处理
• 支持I2C/SPI等多种接口和内存输出

电流传感器（磁比例式/磁平衡式）信号调理IC（模拟信号）

（fig1）磁比例式

（fig2）磁平衡式

电流传感器主要应用于车载逆变器和电池管理系统。我们提供磁比例式和磁平衡式两种驱动方式的电流传感器，并为两种类型开发了相应的ASIC。电源传感器所使用的ASIC能够放大和校正传感器的模拟输出，并保持以模拟信号的形式输出。

主要功能

• 驱动传感器元件
• 放大传感器输出信号
• 校正传感器的温度特性
• 输出钳位功能和失效安全功能（符合功能安全标准）
• 符合AEC-Q100 0级

DC电机电流和电压检测、电流纹波信号检测IC（模拟信号）

DC电机电流和电压检测、电流纹波信号检测IC是一款可用于检测汽车电机中的电压和电流纹波信号的ASIC。用于通过检测电机的电压和电流，来检测电机的动作。凭借无传感器的简单系统结构工作，能够实现-10～+60V的广泛输入范围。

主要功能

• 电机端子间电压的输出
• 将纹波信号转换为脉冲输出
• 支持UART和单线串行通信接口
• 符合AEC-Q100 1级

静电传感器IC（混合信号AFE/SoC）

（fig1）AFE-IC

（fig2）SoC-IC

静电传感器被应用于电脑触摸板等场景，与湿度/气压/地磁传感器同为阿尔卑斯阿尔派的主力产品。我们已经研发了两款用于静电传感器的ASIC，分别是用于获取触摸屏和触摸板的传感器信息并实现多通道高速操作的“AFE-IC”，以及内置微控制器，能够作为静电传感器单芯片运行的“SoC-IC”。

主要功能

• 模拟/数字信号转换
• 支持SPI、UART接口
• 符合AEC-Q100 2级（SoC-IC）

拥有测试和故障分析环境、快速完成故障分析

为了持续保持研发产品的高质量，必须在公司内部建立完善的质量保证体系。阿尔卑斯阿尔派在公司内部拥有测试环境和故障分析环境，并配备专业工程师，建立了有效的质量保证体系。

测试环境

半导体测试系统：
T2000

半导体测试系统：
V93000

探针台（200mm）：
AP2000e

探针台（300mm）：
AP3000e

测试分选机：M4171

阿尔卑斯阿尔派在自有工厂中配备了多种测试设备，建立了完善的测试环境。

半导体测试系统（T7722/T2000/V93000【株式会社爱德万测试】）

该检测设备用于检测ASIC和SoC是否正常运行。我们拥有爱德万测试提供的最先进的测试解决方案“V9300”和可根据用途灵活调整模块的“T2000”等设备。

探针台（UF2000/UF2000(支持低温）/AP3000e【株式会社东京精密】）

该检测设备通过对晶圆上形成的图案进行电流测试，评估其电气性能，从而对芯片质量进行检查。我们拥有适用于200mm晶圆的东京精密产“UF2000/UF2000（支持低温）”和适用于300mm晶圆的“AP3000e”。

测试分选机（M4171【株式会社爱德万测试】）

该检测设备用于在半导体研发过程中自动进行温度测试和发热检测。我们采用了爱德万测试生产的“M4171”，该机型专门用于半导体研发，占用空间少，适用于多种温度测试。

故障分析（FA）环境

为了实现快速的故障原因分析和对策制定，阿尔卑斯阿尔派购置了专门的分析设备，并配备了具备专业知识的工程师。IC的分析过程涉及多个环节，从目视检查、电气检测、非破坏性检测，到封装拆解后的故障点检测和断面诊断，我们配备了能够应对各种分析方法的设备。

我们拥有经验丰富的故障分析工程师，能够迅速识别出制造过程中产生的微粒状异物引起的不良和制造工序中的失误导致的缺陷，并采取准确的应对措施。此外，参与设计的工程师也会直接参与分析过程，以便更好地掌握问题的根源，并提供最直接有效的解决办法。

凭借丰富的技术积累，实现客户的各种需求

阿尔卑斯阿尔派研发的ASIC长年来与各种传感器元件一同不断进化，凭借出色的性能成为了深受客户信赖的产品。这些IC最初是为公司内部模块所研发，但如今作为符合国际标准和行业规范的高质量产品，已被广泛应用于各个领域。

我们提供一站式的定制产品研发服务，例如将由分立元件构成的电路集成到IC中等等，可以灵活满足客户的多样化需求。如果您正在开发智能手机、移动设备、车载设备或游戏设备等需要高性能和高可靠性的产品，欢迎随时与我们联系。