采用模拟IC来处理模拟信号；模拟和混合信号(AMS)IC用于在一块硅芯片上处理模拟信号和数字信号。以下，将模拟IC和AMSIC统称为模拟IC。模拟IC集成到电子系统中，产生、转换、处理信号并提供电源，具体作用是采样、放大、传输、驱动模拟信号和管理电源。模拟信号处理应用框图如图1所示。模拟IC技术、设计和应用之间的工作流程图如图2所示。
图1，信号处理链中的模拟IC应用
图2，模拟处理、设计和应用之间的关系
根据输入与输出的关系，模拟IC既有运算放大器等线性电路，也有模拟乘法器等非线性电路。按功能划分，包括放大器、比较器、电源、电源管理、模拟开关、数据转换器和射频IC。按用途分，有通用IC和专用IC，具体包括运算放大器、稳压器、锁相环（PLL）、有源滤波器、模数转换器（ADC）和数模转换器前者的转换器（DAC）；后者的音频电路和电视接收器。
世界上第一块IC是由于1958年制造的模拟IC，它是一个在锗（Ge）基板上具有五个元件的振荡器。当时，模拟IC通常采用双极工艺制造，具有单一功能。后来，仙童半导体于1965年推出μA709运算放大器。1968年，DavidFullagar开发了μA741运算放大器，应用最为广泛。随后，OP串行运算放大器、12位ADCAD565、ADI公司的8位DACDAC08、Motorola公司的MC78/79系列稳压器在市场上流行了30多年。
随着市场的增长和技术的发展，模拟IC工艺在双极、CMOS、BiCMOS、BCD等以及Si、SiGe、SOI等衬底技术方面取得了长足的进步。目前，市面上的模拟IC产品包括GHz范围内的高速转换器、24位ADC、MHz开关频率范围内且效率为95%的开关调节器、sub-μV失调放大器以及sub-1106/C的电压基准等等；总之，市场上的模拟IC产品种类繁多，并且新产品不断推出。
客户需求与技术发展的相互推动是模拟IC产业发展的重要驱动力。单功能模拟IC旨在实现更高分辨率、超宽带、超高速、更低噪声、更高线性度和更高功率密度。随着技术的发展，在辅助和计算的帮助下，数字和模拟电路被集成在单个芯片上，用于特殊和新颖的应用，从而增强了AMSIC的开发。典型产品包括ADC、DAC、直接数字频率合成器(DDS)、频率电压转换器、锁相环(PLL)和模拟前端(AFE)电路。
2017年，Xilinx发布了采用16nmCMOS工艺的可编程RFSoC，在单芯片上集成了FPGA、12位4GSPS（SPS：每秒采样）RF-ADC和14位6.6GHzRF-DAC。2019年，发布了RFSoC，其输入/输出频率在整个6GHz以下频段高达6GHz，ADC采样率范围为4GSPS至5GSPS，分辨率为12位至14位。它的工作原理是实现2GHz带宽射频信号直接采样和发射模式软件定义无线电（SDR）。模拟IC与AMS、MEMS的异构集成是智能传感器产业发展的主流。
混合信号电路在大多数现代集成电路中发挥着重要作用。典型示例包括模数转换器和数模转换器、压控环形振荡器和电荷泵。与纯模拟电路一样，混合信号电路也受到多种限制，例如某些MOSFET晶体管必须工作在饱和区，并且某些器件必须采用特殊的布局方式才能实现良好的匹配。以机器可读形式提供此类约束是尺寸调整和布局综合等设计步骤自动化不可或缺的先决条件。通常这样的机器可读文档是不可用的，这需要算法从原理图中提取这些约束。
CMOS模拟和混合信号电路设计概述模拟电路使用模拟信号，而数字电路使用仅以离散幅度值定义的信号。混合信号集成电路是模拟和数字集成电路的组合。工程师在实际设计中可以采用基于电路设计洞察的信号路径思想的概念。
集成电路设计是实现至少三个输出或目标的过程，即电气规格、电路原理图和器件参数，例如芯片器件宽度/长度（W/L）比。在电路最终确定之前需要对电路进行分析。在设计电路时使用现代工具是不可避免的，但是设计人员需要意识到现代工具仅用于验证电路的性能。电路的“新颖性”或“稳健性”完全取决于设计者本身。
CMOS模拟和混合信号电路设计常用的标识、符号和术语所有符号都保持简单以便于理解。这些符号与信号或概念相关。信号是任何可检测到的电压或电流值。信号可以提供有关集成电路行为状态的信息。小信号符号使用小写字符，而大信号符号使用大写字符。图3显示了实际设计中常常会使用到的基本晶体管符号。缩写后跟全名以供快速参考。重要术语以斜体显示，以便于参考。
图3
图3，n沟道和p沟道增强型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的电路符号。
技术、电路拓扑和方法至少三个因素可以决定最终的设计。图4显示了最终设计与技术、拓扑和方法之间的关系。通过了解这三个因素的“成熟度”程度，就可以预见最终设计的“新颖性”。要将集成电路“商业化”为产品，成熟度应该很高。缺乏成熟度可以被视为研究人员的研究空白。最终设计需要考虑可测试设计（DFT）或可制造性设计（DFM）。
图4，设计维度
通常，标准互补金属氧化物半导体(CMOS)技术仅针对数字电路。该技术没有多重多晶硅，也没有MIM电容、高方块电阻、电感等专用无源元件。然而，许多模拟电路已使用标准CMOS技术。
还有混合信号和射频CMOS技术，专门针对混合信号和射频应用。用于电感器设计的厚金属已包含在RFCMOS技术中。与标准CMOS技术相比，先进的CMOS技术（例如射频(RF)应用）价格昂贵。
模拟和混合信号集成设计概念模拟和数字电路组合在集成电路(IC)中被视为混合信号设计。
图5，模拟和混合信号集成设计的设计权衡
泄漏功率和传播延迟是采用深亚微米技术设计数字CMOS超大规模集成(VLSI)电路时面临的两个主要挑战。而对于模拟CMOS，电压摆幅、噪声和频率性能是三个主要挑战。了解器件行为非常重要，例如，最小栅极长度将提供最高速度，从而减少传播延迟。而对于模拟CMOS，栅极长度至少为最小栅极长度的两倍将实现噪声、增益和速度的最佳权衡。图5显示了一种权衡思路。因此，对于混合信号集成电路，利用不同的栅极长度以获得最佳性能。
图6，管道级（pipelinestage）的框图布局
图6，显示了工程师如何在IC中布置模拟和数字电路。对于高频应用，必须认真考虑信号完整性和EMI。
