全球芯片IC设计Top10最新排名：美国揽前三，华为不在前十

【新智元导读】据集邦科技（TrendForce）旗下拓墣产业研究院最新的数据显示，2020年Q3全球前十大IC设计公司营收排名出炉，在公布的《全球前十大IC设计公司营收排名》上，高通、博通和英伟达排名前三，华为遗憾地跌出前十名。

据拓墣产业研究院发布的排名显示，高通公司2020年Q3季度的营收规模达到了49.67亿美元，相比去年同期增长了37.6%，排名第二的则是博通，营收46.26亿美元，英伟达、联发科、AMD等则分别排在三四五位。

高通公司这次得益于苹果新机iPhone12系列的热卖和重新回归苹果供应链，叠加上因疫情而导致的客户积极拉货，以及5G射频元件产品逐渐开始贡献营收，使高通5G Modem与无线射频芯片需求大幅上升，故高通重新夺回全球第一的宝座。

排名第二的博通公司第三季营收年成长3.1%，摆脱了连续六个季度衰退的趋势，同样受益于需求端的变化，同时也是苹果新机的芯片供应商之一，一定程度上抵消了中美贸易摩擦带来的冲击。

英伟达虽然第三季度的营收排名第三，但是年成长（YoY）高达55.7%，成长幅度再度夺冠。

超威半导体（AMD）得益于今年在Ryzen、EPYC处理器在市场的佳绩，营收至28.01亿美元，年成长55.5%，紧追英伟达之后。

赛灵思（Xilinx）与戴泺格半导体（Dialog）则是第三季唯二衰退的两家公司，前者依然受到中美贸易摩擦影响，网通领域部门拖累了整体的营收表现。戴泺格半导体则是客制化混合讯号产品线部门年衰退19.6%，导致整体第三季营收仅3.86亿美元。

相比之下，中国台湾的IC设计公司整体表现依然出色，值得一提的是，瑞昱（Realtek）与联咏（Novatek）受惠于客户积极拉货，营收年成长分别为47.9%和40.4%，双双超越美满电子（Marvell），分别拿下第七与第八名，其中瑞昱更紧追在赛灵思（Xilinx）之后，双方营收差距仅为700万美元左右。

可惜的是，如今华为供应链被美国切断，芯片无法继续制造，排名也随之下降，国产芯片巨头华为海思本次排名已经跌出前十名。

据Counterpoint的数据显示，在2020上半年手机芯片市场中，当时海思还占据了16%的份额，排在第三位。

不过，同为IC设计巨头的联发科，在这一年却是收获满满。第三季度，联发科营收同比大增53.2%，营收更是达到了33亿美元，排名全球第四。

在2020年第二季度全球前10大IC设计厂商营收排名中，与第一季度相比，最大的不同就是榜首易主，博通从高通手中夺回了第一的位置。

从2019年的全年营收来看，前十大IC设计公司的地位只是略有变动，但是整体的马太效应已经凸显，强者恒强的时代已经到来。

展望2021年，中美贸易摩擦与疫情发展仍然存有变数，晶圆的产能也较为不足，IC设计公司或许会适度涨价，以确保上游晶圆产能正常供给，综观来看，预计明年全球IC设计产业仍会持续成长。

天天和IC打交道 你知道IC内部是啥结构（附图剖析开关电源IC）

摘要

作为一名电源研发工程师，自然经常与各种芯片打交道，可能有的工程师对芯片的内部并不是很了解，不少同学在应用新的芯片时直接翻到Datasheet的应用页面，按照推荐设计搭建外围完事。如此一来即使应用没有问题，却也忽略了更多的技术细节，对于自身的技术成长并没有积累到更好的经验。今天以一颗DC/DC降压电源芯片LM2675为例，尽量详细讲解下一颗芯片的内部设计原理和结构，IC行业的同学随便看看就好，欢迎指教！

LM2675-5.0的典型应用电路

打开LM2675的DataSheet，首先看看框图

这个图包含了电源芯片的内部全部单元模块，BUCK结构我们已经很理解了，这个芯片的主要功能是实现对MOS管的驱动，并通过FB脚检测输出状态来形成环路控制PWM驱动功率MOS管，实现稳压或者恒流输出。这是一个非同步模式电源，即续流器件为外部二极管，而不是内部MOS管。

下面咱们一起来分析各个功能是怎么实现的

一、基准电压

类似于板级电路设计的基准电源，芯片内部基准电压为芯片其他电路提供稳定的参考电压。这个基准电压要求高精度、稳定性好、温漂小。芯片内部的参考电压又被称为带隙基准电压，因为这个电压值和硅的带隙电压相近，因此被称为带隙基准。这个值为1.2V左右，如下图的一种结构：

这里要回到课本讲公式，PN结的电流和电压公式：

可以看出是指数关系，Is是反向饱和漏电流（即PN结因为少子漂移造成的漏电流）。这个电流和PN结的面积成正比！即Is->S。

如此就可以推导出Vbe=VT*ln(Ic/Is) !

回到上图，由运放分析VX=VY，那么就是I1*R1+Vbe1=Vbe2，这样可得：I1=△Vbe/R1，而且因为M3和M4的栅极电压相同，因此电流I1=I2，所以推导出公式：I1=I2=VT*ln(N/R1) N是Q1 Q2的PN结面积之比！

回到上图，由运放分析VX=VY，那么就是I1*R1+Vbe1=Vbe2，这样可得：I1=△Vbe/R1，而且因为M3和M4的栅极电压相同，因此电流I1=I2，所以推导出公式：I1=I2=VT*ln(N/R1) N是Q1 Q2的PN结面积之比！

这样我们最后得到基准Vref=I2*R2+Vbe2，关键点：I1是正温度系数的，而Vbe是负温度系数的，再通过N值调节一下，可是实现很好的温度补偿！得到稳定的基准电压。N一般业界按照8设计，要想实现零温度系数，根据公式推算出Vref=Vbe2+17.2*VT，所以大概在1.2V左右的，目前在低压领域可以实现小于1V的基准，而且除了温度系数还有电源纹波抑制PSRR等问题，限于水平没法深入了。最后的简图就是这样，运放的设计当然也非常讲究：

如图温度特性仿真：

二、振荡器OSC和PWM

我们知道开关电源的基本原理是利用PWM方波来驱动功率MOS管，那么自然需要产生振荡的模块，原理很简单，就是利用电容的充放电形成锯齿波和比较器来生成占空比可调的方波。

最后详细的电路设计图是这样的：

这里有个技术难点是在电流模式下的斜坡补偿，针对的是占空比大于50%时为了稳定斜坡，额外增加了补偿斜坡，我也是粗浅了解，有兴趣同学可详细学习。

三、误差放大器

误差放大器的作用是为了保证输出恒流或者恒压，对反馈电压进行采样处理。从而来调节驱动MOS管的PWM，如简图：

四、驱动电路

最后的驱动部分结构很简单，就是很大面积的MOS管，电流能力强。

五、其他模块电路

这里的其他模块电路是为了保证芯片能够正常和可靠的工作，虽然不是原理的核心，却实实在在的在芯片的设计中占据重要位置。

具体说来有几种功能：

1、启动模块

启动模块的作用自然是来启动芯片工作的，因为上电瞬间有可能所有晶体管电流为0并维持不变，这样没法工作。启动电路的作用就是相当于“点个火”，然后再关闭。如图：

上电瞬间，S3自然是打开的，然后S2打开可以打开M4 Q1等，就打开了M1 M2，右边恒流源电路正常工作，S1也打开了，就把S2给关闭了，完成启动。如果没有S1 S2 S3，瞬间所有晶体管电流为0。

2、过压保护模块OVP

很好理解，输入电压太高时，通过开关管来关断输出，避免损坏，通过比较器可以设置一个保护点。

3、过温保护模块OTP

温度保护是为了防止芯片异常高温损坏，原理比较简单，利用晶体管的温度特性然后通过比较器设置保护点来关断输出。

4、过流保护模块OCP

在譬如输出短路的情况下，通过检测输出电流来反馈控制输出管的状态，可以关断或者限流。如图的电流采样，利用晶体管的电流和面积成正比来采样，一般采样管Q2的面积会是输出管面积的千分之一，然后通过电压比较器来控制MOS管的驱动。

还有一些其他辅助模块设计。

六、恒流源和电流镜

在IC内部，如何来设置每一个晶体管的工作状态，就是通过偏置电流，恒流源电路可以说是所有电路的基石，带隙基准也是因此产生的，然后通过电流镜来为每一个功能模块提供电流，电流镜就是通过晶体管的面积来设置需要的电流大小，类似镜像。

七、小结

以上大概就是一颗DC/DC电源芯片LM2675的内部全部结构，也算是把以前的皮毛知识复习了一下。当然，这只是原理上的基本架构，具体设计时还要考虑非常多的参数特性，需要作大量的分析和仿真，而且必须要对半导体工艺参数有很深的理解，因为制造工艺决定了晶体管的很多参数和性能，一不小心出来的芯片就有缺陷甚至根本没法应用。整个芯片设计也是一个比较复杂的系统工程，要求很好的理论知识和实践经验。最后，学而时习之，不亦说乎！

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