“新基建”为何少不了这十颗“中国芯”?

来源:华强电子网 作者:Andy 时间:2020-09-21 19:13

新基建 中国芯 松山湖

       中兴“哀嚎”、华为“无奈”,近几年的美国“禁令”,可谓将一度蓬勃发展的中国半导体产业折腾得苦不堪言,这也引得整个业界对具备“国产自主”能力芯片企业的空前关注。为缓解“禁令”对国内半导体产业造成的冲击,刺激内生循环,政府开出了“新基建”的良方,利用国内基础设施建设为引力,驱动本土半导体市场的强劲增长,逐步形成政企民三赢的良性体系。

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  这其中,自然少不了众多国产芯片的加持。从AIoT到5G、从消费电子到工业,“断供”已经让国内企业蒙受了太多损失,若是基础层芯片领域均能出现国产替代方案,可能这种“旧戏”就不会“重演”,大盛于国内的“新基建”也将拥有更多可靠性与安全性的保证。

  “寻找中国最优秀的IC设计公司”,一直是过去九年“松山湖中国IC创新高峰论坛”得以闻名遐迩的原初动力。2020年,也正值该论坛连续举办“十周年”,作为主办方的中国半导体行业协会集成电路设计分会与芯原微电子(上海)股份有限公司用“十芯齐发”的特殊方式,致敬中国“芯”基建,表达对半导体“国产替代”的远大期许。

  十年“芯论剑” 松山湖论坛成绩斐然

  从一片荒无到如今的国内半导体“重要基地”,松山湖走过了不平凡的十年,这也对从2011年就开始伴随着松山湖成长的“松山湖中国IC创新高峰论坛”来说意义非凡。

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  今年的论坛,依旧坚持以往的初衷——“寻找中国最优秀的IC设计公司”。芯原股份董事长兼总裁戴伟民博士在总结过去九年松山湖论坛的功绩时表示:“自2011年到2019年,论坛共推介了46家公司,69款芯片,其中已量产的芯片为62款,总量产率达90%。在松山湖论坛宣讲之后有10家企业已上市(22%),3家企业正在上市进程中,6家企业获得大基金投资,4家企业被并购。同时,据不完全统计,有20家企业(43%)获得了融资。”如此之高的成功率,足以彰显松山湖论坛的影响力和斐然功绩。

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  2020年的“国产芯论剑”,同样出现了十家非常有潜力的芯片企业,其中也有往年如赛微微电子和富芮坤微电子这类曾参与过松山湖论坛产品推介的厂商。而今年的主场聚焦于“新基建”,因此产品线也覆盖了从ASIC、FPGA、电源IC到射频、无线连接、传感等一系列可先发实现国产替代的关键环节。

  低调的国产AI“芯”贵

  AI芯片之于新基建,就好比大脑之于身体,是基础设施内部一切数据处理和交换的核心。诚然,如今的AI芯片战场已经出现越来越多的玩家,大都以芯片本身的算力和灵活性见长,缺少了对于软硬结合以及自循环生态重要性的关注。

  可能说起云天励飞,往往不如地平线、寒武纪那般令人熟悉,但却是当前行业难得的“闷声发大财”的AI芯片新贵。据现场介绍,深圳云天励飞技术股份有限公司成立于2014年8月,作为国内领先的拥有AI算法芯片化能力的数字城市整体解决方案提供商,公司致力于通过AI技术进行物理世界结构化,打造数字孪生城市。

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  本次产品推介,云天励飞拿出的是一款面向计算机视觉的深度学习神经网络处理器芯片——DeepEye1000。据云天励飞芯片产品总监廖雄成介绍:“DeepEye1000使用22nm工艺制造,单芯片提供2.0Tops可编程算力,拥有超高的能耗比,可以在-40℃~85℃的工作环境下作业。作为一款当之无愧的国产芯,DeepEye1000拥有自主的知识产权指令集、多核神经网络处理器、异构并行计算架构和硬件智能算力引擎,拥有可编程、高效率、智升级等特性。”

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  此外,云天励飞的优势不仅限于芯片设计,还涉及软硬结合以及开放生态。廖雄成表示:“借助于公司的AI算法平台、AI芯片平台和大数据平台,云天励飞推行了“星云”开放AI生态,能够与AI生态的人共享技术、共筑生态、共同加速AI向产业渗透,聚焦三大产方向,为开发者赋能。在云天励飞的AI生态下,开发者能够在一周内完成一个硬件设计、适配算法也仅需要一个礼拜、再用一周去对接服务,那就意味着开发者仅需一个月,就能具备完整的AI产品服务能力。”

  国产FPGA何以对标国际大厂?

  FPGA一直都是国内芯片产业界的一大软肋,多年来,不少本土企业陆续发力FPGA领域试图与如Xilinx、Intel(Altera)和Lattice这样的国际大厂抗衡。纵然当前,国产FPGA大都只能触及到低端市场,导入中高端市场尚存挑战,但这并不能抹杀本土芯片企业跃跃欲试的冲动。

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  FPGA的国产替代之路上,西安智多晶也是重要成员。据西安智多晶微电子有限公司董事长兼总经理贾红表示:“自2012年后,像智多晶、安路、紫光同创和高云等国产正向设计FPGA公司的成立,国产FPGA慢慢已得到了业界的认可和使用,FPGA国产化正迎来黄金发展时代。目前,国产FPGA已经在芯片开发、通信、数据中心、工业、视频图像处理、音频处理、医疗、汽车电子和消费电子等多个领域获得了应用。”

  本次的论坛上,西安智多晶微电子有限公司带来了30K逻辑资源FPGA产品——Seal5000系列,该系列可用于LED屏显控制、工业控制、人工智能等多个领域。据介绍,该款FPGA基于28nm工艺,Fmax=250MHz,30K查找表逻辑单元,42组(18x18)DSP单元,LUT6架构,同时具备更有效routing架构。内置M3硬核,1134KB BRAM,外设ADC/SPI/UART/I2C/DMA,拥有227个有效用户I/O,支持LVCMOD/LVDS/SSTL25SSTL18/LVPECL/MIPI等协议。支持800MHz的DDR2接口,DQS输入端90度相位转换,内嵌DDR2/3控制器硬核,2路12bit ADC,支持MIPI. D-PHY等效1.2Gbps。

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  针对公司的发展阶段以及规划,贾红也指出:“2012到2016年是公司的第一阶段,在这个阶段我们基于成熟工艺制程验证创新架构开发出高性价比的产品,占领市场并解决了公司的生存问题;2017到2021年则是公司的第二阶段,在此期间,我们根据市场需求发展主流先进工艺的新产品,解决购本公司的发展问题;2021年到2025年,则是公司的第三阶段,在此期间,我们会追逐国际技术趋势,利用世界领先工艺开发出具有核心竞争力的产品成为有全球竞争力的公司。”

  对标5G基站 国产5G射频方案大有可为

  5G射频领域,如今已经涌现出不少本土芯片企业,毕竟这是新基建场景下一大需求性很强的市场。当然,与FPGA类似,这类市场通常也被国际大厂所垄断,本土企业几乎很难进入优质品牌的核心供应链。

  但新基建的确为本土射频芯片企业提供了机遇,广西芯百特董事长兼总经理张海涛则指出,5G的特点(高带宽,低覆盖范围),使得宏基站+微基站成为可行的方案。但目前80%的数据流量来自室内场景,为此,室内5G信号覆盖是界关注的焦点以及5G带动相关产业发展的关键。从5G的特点看好,这就需要微基站来做这“最后一公司”的覆盖,根据券商预测,5G微基站市场规模有望突破千亿元。

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  虽然也算是行业新贵,但芯百特目前已具备广泛的产品线,据张海涛介绍,公司目前拥有国内领先的5G微基站功率放大器产品,覆盖4G LTE(1.8Ghz)、5G N41(2.5GHz)、5G N78(3.5GHz)、5G N79(4.9GHz) 等主流运营频段,满足移动,联通和电信规划的5G小基站的 频段需求。得益于其领先的设计,产品无论在系统稳定性和抗干扰方面都表现优越;通过封装结构优化,其芯片厚度薄、散热能力也高;同时还能适用于DPD系统。

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  比如本次重点推介的CB6318,是国内率先推出的微基站功放器件之一,也是国内唯一同频段(3300-3600Mhz)对标国际领先产品。张海涛表示,该芯片采用采用Dorherty架构,确保兼顾线性度和效率;应用GaAs HBT工艺,配合SiP封装,实现微基站功放的最佳性价比;通过SMD及LGA封装,实现标准50欧姆输入输出匹配;宽频带范围:3300Mhz-3600Mhz,支持5G Bands 22,42,n77,and n78;可支持100Mhz的高宽带;针对DPD优化,可以提高线性度。目前,该产品已有10+家微基站客户验证和测试,其中不乏微基站行业领先企业。

  主打性价比 超低功耗微波雷达面世

  得益于汽车领域的飞速发展,如今雷达传感器领域也出现不少优质企业,比如本次会议上的上海隔空智能科技有限公司,重点推介了旗下全球超低功耗微波雷达传感器AT5815。

  据悉,AT5815是隔空智能最新推出的超低功耗5.8GHz雷达传感器,具备雷达传感器的高性能和红外传感器的超高性价比,是一种新型人体感应类传感器,也是传统红外热释电传感器升级换代的首选,现广泛应用于智能家具、智慧照明及安防监控等需要人体存在感应的各类场景。

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  在极致性价比上,这款产品非常有优势,林水洋告诉记者,与同类产品作为对比,AT5815在功耗上仅为业界同类产品的万分之一,同时在BOM成本上也极具优势。由于微安级的低功耗特性让电池供电成为可能,在人体感应等诸多场景中打开市场。而未来隔空智能还要开发成本媲美红外传感器(PIR)的毫米波雷达方案,国际巨头的芯片成本需要5美元,但隔空智能的产品可能只需要5元人民币。

  “连接+交互” IoT的“无线大时代”

  连接和交互,对于当下乃至未来任何一款IoT设备来说都是极度影响用户体验感的因素,这点尤其在如今的TWS耳机和可穿戴设备领域深得体现。

  “Wi-Fi+BLE”多模互联的大势

      随着当前,物联网应用已经从传统的单品智能逐步发展到了全屋智能,未来还将升级到智慧AI。因此,通信连接技术也需要适应“本地AI+云服务”的模式。而如今,市场上的Wi-Fi+BLE Combo芯片成本与Wi-Fi单芯片已相差不大,很多企业为了及时抓住潮流,多模互联的模式正成为产品研发的主流趋势。

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  作为无线连接领域的新晋玩家,博流智能科技(南京)有限公司带来了一款基于RISC-V的低功耗、高可靠Wi-Fi+BLE二合一的SoC芯片。据该公司销售副总裁刘占领介绍,BL602休眠功耗仅为0.5uA,联网待机功耗仅40uA,业界(国内外)领先;最大发射功率21dBm,灵敏度-98dBm,业界领先;除支持常规加密引擎外,还支持WPA3,为目前同类产品中级别最高;采用RISC-V核,自主可控,业界最小的4x4QFN封装,应用范围广。与同类竞品相比,BL602的Wi-Fi穿透力更强、连接更迅速、功耗更低。

  可穿戴市场需要怎样的蓝牙芯片?

  如今,国内的可穿戴市场正迅猛发展,随着用户端对产品功能多样化需求的渐长,具备传统手表,手环,蓝牙音乐播放器,以及蓝牙通话等多功能于一体的智能手表会逐步替代传统手表成为每个人随身佩戴的通用商品。

  “作为一家专注于智能穿戴,智能家居,工业物联网等领域芯片研发的业内领先无线通信芯片供应商。上海富芮坤微电子推出了FR508x系列芯片来满足新兴的需求,据富芮坤微电子副总裁牛钊介绍:“FR508x系列芯片采用CortexM3(48MHz)+DSP(156MHz)双核设计,内置512KB SRAM+2MB PSRAM。BLE+EDR蓝牙双模单芯片,支持蓝牙通话功能,最小封装4×6mm。BR保持蓝牙连接sniff power <70uA @3.0V,BR+BLE同时保持连接待机功耗<110uA,业内领先。高速QSPI总线,支持显示分辨率最高454×454。”

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  未来,可穿戴产品的显示分辨率要求越来越高,以智能手表为例,牛钊举例到:“比如需要2D/3D图形加速等显示特效;功耗要求尽可能低,2周甚至更长的待机时间;蓝牙通话功能手表的比例会逐步提高,2G/4G通话功能手表会在特定场合长期存在;蓝牙音乐播放,本地音乐传输到蓝牙耳机进行播放等需求成为主流配置;多芯片方案或者更强算力的单芯片多核处理器会成为主流,丰富的片上资源能够接入更多传感器并进行本地运算,最终实现更好的用户体验。”

  压力感应:TWS人机交互的最佳方式

  如今,随着主流手机大厂的带动,TWS耳机已经成为全球消费电子市场的最主要增长力之一。固然增速迅猛,但目前TWS耳机仍然面临许多问题,普林芯驰CEO胡颖哲表示,“传统电容面临温度、汗液等易误触发以及耳道兼容性差等问题,而光感技术虽然解决了传统电容的问题,但又面临着安装难,良率低,成本高等新的问题。”

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  而压感技术能够解决操作面小带来的误触问题;通过先定位后操作,不抬手连按的方式解决盲操问题;同时敲击对耳机使用体验影响较大,而压感可以减小对耳机使用体验的影响。

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  普林芯驰本次推出的SPT50系列芯片是专为TWS蓝牙耳机而研发的入耳检测、压感检测、触摸检测和滑动检测专用芯片,拥有高灵敏度、低延迟和超低功耗的等优势,能够兼容多种压感方式。在具体应用中,则把稳定可靠、组装便捷和快速导入等几个优势表现得淋漓尽致。

  从消费到汽车:电源管理的潜力有多大?

  多年以来,电池技术一直未曾出现明显的进步,这也让业界逐步转向于从芯片端入手来提升产品的续航能力。尤其是当下,随着5G时代的来临,加之各类传感器技术的应用,作为当下唯一提升续航能力的方向,无论是消费类还是汽车市场,对电源管理类芯片的需求都持续暴涨,这也给国产芯片厂商提供了大量的导入机会。

  比如曾入驻松山湖IC高峰论坛多次的东莞赛微微电子,本次就带来了一款对标IoT、穿戴设备、5G移动设备等领域的超低静态功耗降压DC/DC——CW6601。

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  据赛微微电子总经理蒋燕波分析:“如今,IoT及可穿戴市场日渐繁荣,但用户对于续航的焦虑也与日俱增,在电池技术无法得到革命性突破的前提下,通过降低功耗,是增加产品使用时间的另一解决途径。CW6601作为超低静态功耗降压DC/DC,适用于小型移动互联产品。其特点在于输出可调,覆盖1.2V~3.3V应用,适配多重电源器件。提升轻载效率,有效延长续航时间,在超低功耗及长续航应用场景有较大优势,在Sleep mode下,BLE耗电流低至1-2μA。”

  与赛微微电子不同,英集芯科技则主攻快充芯片市场。毕竟如今,快充属于消费电子市场的绝对刚性需求,5G手机的渐趋普及,手机耗电速度会进一步加快,在电池技术仍然难以实现根本性突破的情况下,更高速的充电就成为了满足用户对续航需求的另辟蹊径的方式。

  与市面上很多快充芯片不同,英集芯科技这款是全球集成度最高的Buck-Boost快充芯片——IP5388。英集芯市场总监彭峰告诉记者:“IP5388是业界首颗45W移动电源SoC芯片,内部集成MCU、功率MOS、升降压控制器等。同时,该产品也是全球首款支持高通QC5.0的芯片,还支持PD、VOOC、PPS等各大手机品牌的快充协议。可广泛应用大功率移动电源,高密度氮化镓充电器,超级快充等领域。”

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  虽然成立不久,但公司在成立第二年即2015年就在移动电源SoC领域便拿下了市占第一;2016年在快速充电SoC市场实现市占第一;2017年进行无线充电SoC的量产,在配件市场中排名前三,成为少有的潜力级国产快充芯片厂商。

  相比消费电子市场,汽车领域可能是当前最欠缺国内芯片企业的场景。提到“车规”一词,可能不少芯片企业都望而却步,毕竟这不是一个普通玩家就能进入的市场,汽车市场关乎安全、可靠以及稳定性,OEM对供应商的量产供货能力也有着极高的要求,这也让国产芯片厂商在汽车市场站稳脚跟难上加难。

  芯片在汽车电子领域是一个绝对增量级市场,目前,在单晶片DC/DC芯片应用中,车规级DC/DC芯片的市场份额为23亿人民币,但在这个市场,国产半导体占有率几乎为0,以欧美厂商为主。芯洲科技研发总监张树春表示:“芯片成本在整车成本中的占比逐年升高,DC/DC芯片在汽车的各部分中均有应用,主要推动力在于汽车的智能化,网联化和电动化,智能互联需要芯片更高的算力,而更高的算力需要前级DC/DC能够提供更大功率,因此汽车的发展对于DC/DC的性能也提出了更高的要求, 芯洲科技希望在车规级DC/DC电源芯片领域里率先实现国产化的突破。”

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  本次,芯洲科技(北京)有限公司带来了车规级低EMI低功耗降压DC/DC功率转换器——SCT2450Q,是针对车规级AEC-Q100产品的升级方案,AEC-Q100对于芯片的工作温度等级做了定义,SCT2450Q是-40度-125度的grade 1等级。当然,除了SCT2450Q,芯洲科技还另有打算,张树春告诉记者:“目前我们还在全力打造汽车电子的一级功率转换器,在各个电压等级,芯洲科技均有成熟的非车规量产产品,在未来2至3年里将提供各个电压等级的车规级DC/DC产品,助力汽车电子芯片的国产化。”

  小结:

  总之,借力新基建推升国产替代无疑是当下最直接靠谱儿的方向,鉴于设施安全性以及可靠性,在国产芯片能够满足整体要求的情况下,编者认为相关设备企业还是会非常乐于接受本土芯片厂商的供应的。毕竟,考虑到当前国际局势错综复杂,海外供应商接二连三“断供”也实乃无奈之举,为保证供应链稳定可靠,推升供应链国产替代实为大势。本届“松山湖中国IC创新高峰论坛”已经让我们充分看到了本土芯片企业的实力和潜力,既然国产芯片领域已经涌现出如此大量的实力派玩家,又何谈不能为“新基建”添上“浓墨重彩”的一笔呢?


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